JPH10312992A - 有機系反射防止膜のプラズマエッチング方法 - Google Patents
有機系反射防止膜のプラズマエッチング方法Info
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- JPH10312992A JPH10312992A JP9120763A JP12076397A JPH10312992A JP H10312992 A JPH10312992 A JP H10312992A JP 9120763 A JP9120763 A JP 9120763A JP 12076397 A JP12076397 A JP 12076397A JP H10312992 A JPH10312992 A JP H10312992A
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- etched
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 段差を有する下地材料層上に形成された有機
系反射防止膜を、高精度にパターニングするプラズマエ
ッチング方法を提供する。 【解決手段】 分子内にニトロシル基またはニトリル基
と、ハロゲン原子とを有するハロゲン系化合物、例えば
ＮＯＣｌを含むエッチングガスにより有機系反射防止膜
６をプラズマエッチングする。 【効果】 レジストパターン７およびパターニングされ
つつある有機系反射防止膜６の側面に、エッチング耐性
に優れた炭素系ポリマを主体とする強固な側壁保護膜８
が形成されるので、アンダーカットや寸法変換差が防止
される。
系反射防止膜を、高精度にパターニングするプラズマエ
ッチング方法を提供する。 【解決手段】 分子内にニトロシル基またはニトリル基
と、ハロゲン原子とを有するハロゲン系化合物、例えば
ＮＯＣｌを含むエッチングガスにより有機系反射防止膜
６をプラズマエッチングする。 【効果】 レジストパターン７およびパターニングされ
つつある有機系反射防止膜６の側面に、エッチング耐性
に優れた炭素系ポリマを主体とする強固な側壁保護膜８
が形成されるので、アンダーカットや寸法変換差が防止
される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造工
程等に用いられる有機系反射防止膜のプラズマエッチン
グ方法に関し、さらに詳しくは、寸法変換差を低減し高
精度の有機系反射防止膜のパターニングを可能とした有
機系反射防止膜のプラズマエッチング方法に関する。
程等に用いられる有機系反射防止膜のプラズマエッチン
グ方法に関し、さらに詳しくは、寸法変換差を低減し高
精度の有機系反射防止膜のパターニングを可能とした有
機系反射防止膜のプラズマエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置の高集積度化およ
び高性能化が進展するにともない、デザインルールの微
細化が進み、その最小線幅を決定するリソグラフィ時の
露光光の波長がますます短波長化している。例えば、サ
ブハーフミクロン領域のデザインルールの半導体装置の
リソグラフィにおいて用いられるステッパは、ＫｒＦエ
キシマレーザ（λ＝２４８ｎｍ）を露光光源とし、０．
３７〜０．５０程度のＮＡのレンズを用いている。
び高性能化が進展するにともない、デザインルールの微
細化が進み、その最小線幅を決定するリソグラフィ時の
露光光の波長がますます短波長化している。例えば、サ
ブハーフミクロン領域のデザインルールの半導体装置の
リソグラフィにおいて用いられるステッパは、ＫｒＦエ
キシマレーザ（λ＝２４８ｎｍ）を露光光源とし、０．
３７〜０．５０程度のＮＡのレンズを用いている。
【０００３】この場合の露光光源は単一波長であり、単
一波長で露光をおこなう場合には定在波効果と呼称され
る現象が発生することが知られている。定在波効果の発
生原因は、透明なレジスト膜内で露光光の多重干渉が起
こることによる。すなわち、入射光と、レジスト膜／下
地材料層との界面からの反射光とが干渉しあい、レジス
ト膜の膜厚方向に周期的な光強度分布が生じる。その結
果、レジストを光反応させるエネルギとなる吸収光量
が、レジスト膜厚に依存して変化する。この吸収光量と
は、レジスト膜表面の反射や、下地材料層表面での吸収
およびレジスト膜表面からの再出射等を除いた、レジス
ト膜自体に吸収される光の量を表す。
一波長で露光をおこなう場合には定在波効果と呼称され
る現象が発生することが知られている。定在波効果の発
生原因は、透明なレジスト膜内で露光光の多重干渉が起
こることによる。すなわち、入射光と、レジスト膜／下
地材料層との界面からの反射光とが干渉しあい、レジス
ト膜の膜厚方向に周期的な光強度分布が生じる。その結
果、レジストを光反応させるエネルギとなる吸収光量
が、レジスト膜厚に依存して変化する。この吸収光量と
は、レジスト膜表面の反射や、下地材料層表面での吸収
およびレジスト膜表面からの再出射等を除いた、レジス
ト膜自体に吸収される光の量を表す。
【０００４】この吸収光量の変化の度合いは、下地材料
層の種類や段差により微妙に変わってくるため、露光・
現像後に得られるレジストパターンの寸法制御が困難な
ものとなる。このような傾向は、どのレジスト種でも共
通のもので、パターン幅が狭くなるほど顕在化してく
る。
層の種類や段差により微妙に変わってくるため、露光・
現像後に得られるレジストパターンの寸法制御が困難な
ものとなる。このような傾向は、どのレジスト種でも共
通のもので、パターン幅が狭くなるほど顕在化してく
る。
【０００５】実際の半導体装置において、例えばタング
ステンポリサイドによるゲート電極およびここから延在
する配線（以後、ゲート電極・配線と記す）をパターニ
ングする場合がある。この際、タングステンポリサイド
上層のＷＳｉ2 が高反射率であること、および素子間分
離領域（ＬＯＣＯＳ）のバーズビーク部分での段差が存
在し、定在波効果の変動が顕著に発生する問題は避ける
ことができない。
ステンポリサイドによるゲート電極およびここから延在
する配線（以後、ゲート電極・配線と記す）をパターニ
ングする場合がある。この際、タングステンポリサイド
上層のＷＳｉ2 が高反射率であること、および素子間分
離領域（ＬＯＣＯＳ）のバーズビーク部分での段差が存
在し、定在波効果の変動が顕著に発生する問題は避ける
ことができない。
【０００６】そこで定在波効果を抑制する有効な方法と
して、反射防止膜の採用が不可欠となってくる。この反
射防止膜としては、有機系と無機系の材料によるものが
知られている。有機系材料は露光波長に吸収を有する色
素を含む高分子であり、下地材料層からの反射をほぼ完
全に遮断することができる。一方の無機系材料は、Ｔｉ
ＮやＳｉＯx Ｎy ：Ｈ等が知られており、これらのうち
ＣＶＤ条件の制御により所望の光学定数（ｎ，ｋ）が得
られるＳｉＯx Ｎy ：Ｈが有望視されている。
して、反射防止膜の採用が不可欠となってくる。この反
射防止膜としては、有機系と無機系の材料によるものが
知られている。有機系材料は露光波長に吸収を有する色
素を含む高分子であり、下地材料層からの反射をほぼ完
全に遮断することができる。一方の無機系材料は、Ｔｉ
ＮやＳｉＯx Ｎy ：Ｈ等が知られており、これらのうち
ＣＶＤ条件の制御により所望の光学定数（ｎ，ｋ）が得
られるＳｉＯx Ｎy ：Ｈが有望視されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように寸法変換差
の低減に有効な反射防止膜ではあるが、そのエッチング
工程にはいくつかの問題点を含んでいる。 まずＳｉＯx Ｎy ：Ｈを用いた場合には、その組成がＳ
ｉやＳｉＯ2 あるいはＳｉ3 Ｎ4 の中間に位置するた
め、反射防止膜のエッチングにＳｉエッチング条件を採
用すると、酸素等の放出による形状異常や選択比低下が
起こりやすい。またＳｉＯ2 エッチング条件採用の場合
にはテーパ形状となり易く、寸法変換差が増大する。
の低減に有効な反射防止膜ではあるが、そのエッチング
工程にはいくつかの問題点を含んでいる。 まずＳｉＯx Ｎy ：Ｈを用いた場合には、その組成がＳ
ｉやＳｉＯ2 あるいはＳｉ3 Ｎ4 の中間に位置するた
め、反射防止膜のエッチングにＳｉエッチング条件を採
用すると、酸素等の放出による形状異常や選択比低下が
起こりやすい。またＳｉＯ2 エッチング条件採用の場合
にはテーパ形状となり易く、寸法変換差が増大する。
【０００８】これに対し、有機系反射防止膜を用いる場
合には、酸素を主体とするエッチングガス系を用いてパ
ターニングするが、反射防止膜の組成がレジストの組成
に近いためエッチング選択比がとれず、反射防止膜のエ
ッチング時にレジスト膜の膜減りが激しく、本来の下地
材料層をエッチングする際にはすでにレジストマスクそ
のものに寸法変換差が発生している問題が生じる。また
下地材料層がＬＯＣＯＳによる段差やＤＲＡＭセルによ
る段差を有する被エッチング基板の場合には、この上に
有機系反射防止膜を塗布した際に膜厚差が生じる。この
ため、有機系反射防止膜の膜厚部分のエッチング進行中
に膜薄部分には過剰なオーバーエッチングがかかり、こ
の部分に顕著なパターンの細り（負の寸法変換差）やア
ンダーカットが発生する。
合には、酸素を主体とするエッチングガス系を用いてパ
ターニングするが、反射防止膜の組成がレジストの組成
に近いためエッチング選択比がとれず、反射防止膜のエ
ッチング時にレジスト膜の膜減りが激しく、本来の下地
材料層をエッチングする際にはすでにレジストマスクそ
のものに寸法変換差が発生している問題が生じる。また
下地材料層がＬＯＣＯＳによる段差やＤＲＡＭセルによ
る段差を有する被エッチング基板の場合には、この上に
有機系反射防止膜を塗布した際に膜厚差が生じる。この
ため、有機系反射防止膜の膜厚部分のエッチング進行中
に膜薄部分には過剰なオーバーエッチングがかかり、こ
の部分に顕著なパターンの細り（負の寸法変換差）やア
ンダーカットが発生する。
【０００９】本発明は上述した従来技術の問題点に鑑み
て提案するものである。すなわち本発明は、下地材料層
の段差の程度にかかわらず、寸法変換差を低減すること
が可能な有機系反射防止膜のプラズマエッチング方法を
提供することをその課題とする。
て提案するものである。すなわち本発明は、下地材料層
の段差の程度にかかわらず、寸法変換差を低減すること
が可能な有機系反射防止膜のプラズマエッチング方法を
提供することをその課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために提案するものである。すなわち本発明の有
機系反射防止膜のプラズマエッチング方法は、下地材料
層上に形成された有機系反射防止膜を、分子内にニトロ
シル基およびニトリル基のいずれか一方と、ハロゲン原
子とを有するハロゲン系化合物を含むエッチングガスを
用いるとともに、被エッチング基板上に炭素系ポリマを
堆積しつつエッチングすることを特徴とする。
決するために提案するものである。すなわち本発明の有
機系反射防止膜のプラズマエッチング方法は、下地材料
層上に形成された有機系反射防止膜を、分子内にニトロ
シル基およびニトリル基のいずれか一方と、ハロゲン原
子とを有するハロゲン系化合物を含むエッチングガスを
用いるとともに、被エッチング基板上に炭素系ポリマを
堆積しつつエッチングすることを特徴とする。
【００１１】また本発明の別の有機系反射防止膜のプラ
ズマエッチング方法は、下地材料層上に形成された有機
系反射防止膜を、分子内にニトロシル基およびニトリル
基のいずれか一方と、ハロゲン原子とを有するハロゲン
系化合物と、放電電離条件下でプラズマ中にイオウを放
出しうるイオウ系化合物と、を含むエッチングガスを用
いるとともに、被エッチング基板上に炭素系ポリマと、
イオウ系堆積物を堆積しつつエッチングすることを特徴
とする。
ズマエッチング方法は、下地材料層上に形成された有機
系反射防止膜を、分子内にニトロシル基およびニトリル
基のいずれか一方と、ハロゲン原子とを有するハロゲン
系化合物と、放電電離条件下でプラズマ中にイオウを放
出しうるイオウ系化合物と、を含むエッチングガスを用
いるとともに、被エッチング基板上に炭素系ポリマと、
イオウ系堆積物を堆積しつつエッチングすることを特徴
とする。
【００１２】この分子内にニトロシル基とハロゲン原子
を有する化合物は、ＮＯＦ、ＮＯＣｌ2 、ＮＯＢｒ
3 等、一般式ＮＯＸn （ＸはＦ、Ｃｌ、ＢｒおよびＩ等
のハロゲン原子を、ｎは３以下の自然数をそれぞれ示
す）で表される化合物を例示することができる。 また
分子内にニトリル基とハロゲン原子を有する化合物は、
ＮＯ2 Ｃｌ、ＮＯ2 Ｂｒ等一般式ＮＯ2 Ｘ（ＸはＦ、Ｃ
ｌ、ＢｒおよびＩ等のハロゲン原子を示す）で表される
化合物が例示される。これらの化合物は単独でも、混合
して用いてもよい。また酸素系ガス等他のガスと混合し
て用いてもよい。
を有する化合物は、ＮＯＦ、ＮＯＣｌ2 、ＮＯＢｒ
3 等、一般式ＮＯＸn （ＸはＦ、Ｃｌ、ＢｒおよびＩ等
のハロゲン原子を、ｎは３以下の自然数をそれぞれ示
す）で表される化合物を例示することができる。 また
分子内にニトリル基とハロゲン原子を有する化合物は、
ＮＯ2 Ｃｌ、ＮＯ2 Ｂｒ等一般式ＮＯ2 Ｘ（ＸはＦ、Ｃ
ｌ、ＢｒおよびＩ等のハロゲン原子を示す）で表される
化合物が例示される。これらの化合物は単独でも、混合
して用いてもよい。また酸素系ガス等他のガスと混合し
て用いてもよい。
【００１３】有機系反射防止膜のエッチング時には、被
エッチング基板温度を室温以下に制御することが望まし
い。ここで言う室温とは、通常の半導体装置の製造工程
で用いられるクリーンルーム内の温度のことである。ま
た温度の下限は特に制限はないが、エッチング装置の基
板ステージの冷却に通常用いられる冷媒の温度や、エッ
チングレートの選択等により決定される設計事項であ
る。また有機系反射防止膜のエッチング終了後に被エッ
チング基板を少なくとも９０℃以上に加熱することが望
ましい。加熱温度の上限は特に制限はないが、エッチン
グに用いられるレジストマスクの耐熱温度、例えば１８
０℃程度が目安となる。
エッチング基板温度を室温以下に制御することが望まし
い。ここで言う室温とは、通常の半導体装置の製造工程
で用いられるクリーンルーム内の温度のことである。ま
た温度の下限は特に制限はないが、エッチング装置の基
板ステージの冷却に通常用いられる冷媒の温度や、エッ
チングレートの選択等により決定される設計事項であ
る。また有機系反射防止膜のエッチング終了後に被エッ
チング基板を少なくとも９０℃以上に加熱することが望
ましい。加熱温度の上限は特に制限はないが、エッチン
グに用いられるレジストマスクの耐熱温度、例えば１８
０℃程度が目安となる。
【００１４】次に作用の説明に移る。本発明者は、有機
系反射防止膜とレジストマスクとのエッチング選択比を
向上し、パタ−ン変換差を小さくするためには、側壁保
護膜の構成材料である炭素系ポリマの膜質を強化し、エ
ッチング耐性を高めることが極めて有効であることを見
いだした。すなわち、側壁保護膜のエッチング耐性を高
めることにより、異方性加工に必要な入射イオンエネル
ギを低減することができ、エッチング選択比を向上する
とともに、レジストマスクの後退を防止することができ
る。またラジカルの攻撃からパターン側壁を保護する効
果も高まるので、サイドエッチングを防止することもで
きるので、この面からもパタ−ン変換差を低減すること
ができる。
系反射防止膜とレジストマスクとのエッチング選択比を
向上し、パタ−ン変換差を小さくするためには、側壁保
護膜の構成材料である炭素系ポリマの膜質を強化し、エ
ッチング耐性を高めることが極めて有効であることを見
いだした。すなわち、側壁保護膜のエッチング耐性を高
めることにより、異方性加工に必要な入射イオンエネル
ギを低減することができ、エッチング選択比を向上する
とともに、レジストマスクの後退を防止することができ
る。またラジカルの攻撃からパターン側壁を保護する効
果も高まるので、サイドエッチングを防止することもで
きるので、この面からもパタ−ン変換差を低減すること
ができる。
【００１５】本発明で採用する分子内にニトロシル基あ
るいはニトリル基とハロゲン原子とを有するハロゲン系
化合物は、プラズマ中で解離して遊離のＮＯ系あるいは
ＮＯ2 系化学種およびハロゲンを生成する。このうち、
ＮＯ系あるいはＮＯ2 系化学種はプラズマ中、特に高密
度プラズマ中では効率よく再解離して酸素系化学種を生
成し、これは有機系反射防止膜のエッチャントとなる。
再解離により生成するもう一方の窒素系化学種は、レジ
ストマスクから分解生成する炭素あるいは炭化水素のフ
ラグメントと再結合して、ＣＮ結合を有する強固な炭素
系ポリマを形成する。このレジストマスクから分解生成
する炭素あるいは炭化水素のフラグメントは、プラズマ
中のハロゲンとも再結合および重合して、-(ＣＸ2) x-
を基本主鎖構造とする炭素系ポリマを被エッチング基板
上に堆積する。これら炭素系ポリマは、いずれもレジス
トマスクの分解物のみから生成するポリマよりエッチン
グ耐性の高いものである。
るいはニトリル基とハロゲン原子とを有するハロゲン系
化合物は、プラズマ中で解離して遊離のＮＯ系あるいは
ＮＯ2 系化学種およびハロゲンを生成する。このうち、
ＮＯ系あるいはＮＯ2 系化学種はプラズマ中、特に高密
度プラズマ中では効率よく再解離して酸素系化学種を生
成し、これは有機系反射防止膜のエッチャントとなる。
再解離により生成するもう一方の窒素系化学種は、レジ
ストマスクから分解生成する炭素あるいは炭化水素のフ
ラグメントと再結合して、ＣＮ結合を有する強固な炭素
系ポリマを形成する。このレジストマスクから分解生成
する炭素あるいは炭化水素のフラグメントは、プラズマ
中のハロゲンとも再結合および重合して、-(ＣＸ2) x-
を基本主鎖構造とする炭素系ポリマを被エッチング基板
上に堆積する。これら炭素系ポリマは、いずれもレジス
トマスクの分解物のみから生成するポリマよりエッチン
グ耐性の高いものである。
【００１６】一方、プラズマ中にはＮＯ系あるいはＮＯ
2 系化学種が一部未解離で存在するが、これらの化学種
は分極した構造をとるため、高い重合促進活性を有す
る。したがって、側壁保護膜として被エッチング基板上
に堆積する炭素系ポリマの重合度が高まる。この面から
も炭素系ポリマの膜質が強固なものとなり、側壁保護膜
のエッチング耐性を高める方向に働く。
2 系化学種が一部未解離で存在するが、これらの化学種
は分極した構造をとるため、高い重合促進活性を有す
る。したがって、側壁保護膜として被エッチング基板上
に堆積する炭素系ポリマの重合度が高まる。この面から
も炭素系ポリマの膜質が強固なものとなり、側壁保護膜
のエッチング耐性を高める方向に働く。
【００１７】本発明は以上のように分子内にニトロシル
基あるいはニトリル基とハロゲン原子とを有するハロゲ
ン系化合物から、エッチャントと堆積性生成物の両方を
供給するものである。異方性形状を得るためのエッチャ
ントと堆積性生成物の両者のバランスは、プラズマエッ
チング装置のソースパワーや基板バイアス、被エッチン
グ基板温度の制御により可能であり、かかるエッチング
条件の制御により分子内にニトロシル基またはニトリル
基と、ハロゲン原子とを有するハロゲン系化合物単独ガ
スによる有機系反射防止膜のパターニングが可能であ
る。
基あるいはニトリル基とハロゲン原子とを有するハロゲ
ン系化合物から、エッチャントと堆積性生成物の両方を
供給するものである。異方性形状を得るためのエッチャ
ントと堆積性生成物の両者のバランスは、プラズマエッ
チング装置のソースパワーや基板バイアス、被エッチン
グ基板温度の制御により可能であり、かかるエッチング
条件の制御により分子内にニトロシル基またはニトリル
基と、ハロゲン原子とを有するハロゲン系化合物単独ガ
スによる有機系反射防止膜のパターニングが可能であ
る。
【００１８】このように本発明は炭素系ポリマの膜質を
強固なものとしてエッチング耐性を高めることを基本的
な考え方とするが、過酷な条件下において、より一層の
寸法変換差低減策としてイオウ系堆積物を炭素系ポリマ
とともに被エッチング基板上に堆積し、これを側壁保護
膜として用いる。イオウ系堆積物としては元素状のイオ
ウの他に、プラズマ中の窒素系化学種との反応により生
成する窒化イオウ、および窒化イオウの重合生成物であ
る（ＳＮ）n すなわちポリチアジルがある。なかでもポ
リチアジルは常圧下では２０８℃、プラズマエッチング
に用いる通常の減圧条件下では１４０〜１５０℃付近ま
では安定に存在する無機ポリマであり、イオン衝撃耐性
やラジカル攻撃耐性が高い。イオウ系堆積物は、エッチ
ング終了後に被エッチング基板を加熱することにより容
易に昇華除去できるので、被エッチング基板に汚染を与
える虞はない。昇華温度は元素状のイオウで約９０℃、
ポリチアジルで約１４０〜１５０℃である。これらイオ
ウ系堆積物は、レジストマスクのアッシング時に同時に
除去することもできる。
強固なものとしてエッチング耐性を高めることを基本的
な考え方とするが、過酷な条件下において、より一層の
寸法変換差低減策としてイオウ系堆積物を炭素系ポリマ
とともに被エッチング基板上に堆積し、これを側壁保護
膜として用いる。イオウ系堆積物としては元素状のイオ
ウの他に、プラズマ中の窒素系化学種との反応により生
成する窒化イオウ、および窒化イオウの重合生成物であ
る（ＳＮ）n すなわちポリチアジルがある。なかでもポ
リチアジルは常圧下では２０８℃、プラズマエッチング
に用いる通常の減圧条件下では１４０〜１５０℃付近ま
では安定に存在する無機ポリマであり、イオン衝撃耐性
やラジカル攻撃耐性が高い。イオウ系堆積物は、エッチ
ング終了後に被エッチング基板を加熱することにより容
易に昇華除去できるので、被エッチング基板に汚染を与
える虞はない。昇華温度は元素状のイオウで約９０℃、
ポリチアジルで約１４０〜１５０℃である。これらイオ
ウ系堆積物は、レジストマスクのアッシング時に同時に
除去することもできる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき添付図面
を参照して説明する。なお本発明の有機系反射防止膜の
プラズマエッチング方法は、平行平板型ＲＩＥエッチン
グ装置等、従来タイプのエッチング装置を用いて施すこ
とが可能であるが、エッチングガスの解離度の促進、大
口径の被エッチング基板への対応、そして高精度で均一
なエッチング処理の観点からは、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズ
マエッチング装置、ＭＣＲ（Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ
Ｃｏｎｆｉｎｅｄ Ｒｅａｃｔｏｒ）エッチング装
置、ヘリコン波プラズマエッチング装置あるいはＩＣＰ
（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓ
ｍａ）エッチング装置等の低圧・高密度プラズマエッチ
ング装置の採用が望ましい。またいずれのプラズマエッ
チング装置においても、被エッチング基板を載置する基
板ステージには基板バイアスを印加するための高周波電
源、被エッチング基板を冷却するための冷媒（例えば、
フロリナート：商品名）の循環手段、および加熱するた
めの抵抗加熱ヒータ等の加熱手段、更に単極式静電チャ
ック等が設置されていることが望ましい。
を参照して説明する。なお本発明の有機系反射防止膜の
プラズマエッチング方法は、平行平板型ＲＩＥエッチン
グ装置等、従来タイプのエッチング装置を用いて施すこ
とが可能であるが、エッチングガスの解離度の促進、大
口径の被エッチング基板への対応、そして高精度で均一
なエッチング処理の観点からは、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズ
マエッチング装置、ＭＣＲ（Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ
Ｃｏｎｆｉｎｅｄ Ｒｅａｃｔｏｒ）エッチング装
置、ヘリコン波プラズマエッチング装置あるいはＩＣＰ
（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓ
ｍａ）エッチング装置等の低圧・高密度プラズマエッチ
ング装置の採用が望ましい。またいずれのプラズマエッ
チング装置においても、被エッチング基板を載置する基
板ステージには基板バイアスを印加するための高周波電
源、被エッチング基板を冷却するための冷媒（例えば、
フロリナート：商品名）の循環手段、および加熱するた
めの抵抗加熱ヒータ等の加熱手段、更に単極式静電チャ
ック等が設置されていることが望ましい。
【００２０】実施例１ 本実施例はタングステンポリサイドからなるゲート電極
およびゲート電極からＬＯＣＯＳ上に延在する配線、す
なわちゲート電極・配線の加工に本発明の有機系反射防
止膜のプラズマエッチング方法を適用した例であり、こ
の工程を図１および図２を参照して説明する。
およびゲート電極からＬＯＣＯＳ上に延在する配線、す
なわちゲート電極・配線の加工に本発明の有機系反射防
止膜のプラズマエッチング方法を適用した例であり、こ
の工程を図１および図２を参照して説明する。
【００２１】まず図１（ａ）に示すように、シリコン等
の半導体基板１に素子間分離領域となるＬＯＣＯＳ２を
常法により形成し、熱酸化によりゲート絶縁膜３を５ｎ
ｍ、減圧ＣＶＤにより多結晶シリコン４を１００ｎｍ、
プラズマＣＶＤによりＷＳｉx ５を同じく１００ｎｍの
厚さに順次形成した。本実施例においては、多結晶シリ
コン４およびＷＳｉx ５からなるタングステンポリサイ
ドが下地材料層に相当し、ここにはＬＯＣＯＳ２に起因
する段差が形成されている。したがって、この下地材料
層上に直接レジスト膜を塗布し、これに露光を加えても
高反射率のＷＳｉx ５、特にＬＯＣＯＳ２の段差部での
不規則な光反射のために高精度の露光を施すことはでき
ない。
の半導体基板１に素子間分離領域となるＬＯＣＯＳ２を
常法により形成し、熱酸化によりゲート絶縁膜３を５ｎ
ｍ、減圧ＣＶＤにより多結晶シリコン４を１００ｎｍ、
プラズマＣＶＤによりＷＳｉx ５を同じく１００ｎｍの
厚さに順次形成した。本実施例においては、多結晶シリ
コン４およびＷＳｉx ５からなるタングステンポリサイ
ドが下地材料層に相当し、ここにはＬＯＣＯＳ２に起因
する段差が形成されている。したがって、この下地材料
層上に直接レジスト膜を塗布し、これに露光を加えても
高反射率のＷＳｉx ５、特にＬＯＣＯＳ２の段差部での
不規則な光反射のために高精度の露光を施すことはでき
ない。
【００２２】そこで図１（ｂ）に示すようにＷＳｉx ５
上に有機系反射防止膜６を形成した。本実施例において
は、有機系反射防止膜材料としてＤＵＶ−１８（Ｂｒｅ
ｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ社商品名）をスピンコーティン
グ法により塗布した。有機系反射防止膜６の乾燥後の厚
さは、ＬＯＣＯＳ２領域上で７０ｎｍ、ゲート絶縁膜３
領域上で１５０ｎｍとした。この結果、有機系反射防止
膜６表面はほぼ平坦に形成された。
上に有機系反射防止膜６を形成した。本実施例において
は、有機系反射防止膜材料としてＤＵＶ−１８（Ｂｒｅ
ｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ社商品名）をスピンコーティン
グ法により塗布した。有機系反射防止膜６の乾燥後の厚
さは、ＬＯＣＯＳ２領域上で７０ｎｍ、ゲート絶縁膜３
領域上で１５０ｎｍとした。この結果、有機系反射防止
膜６表面はほぼ平坦に形成された。
【００２３】つぎに図１（ｃ）に示すように有機系反射
防止膜６上にレジストパターン７を形成する。本実施例
では有機系反射防止膜６上にレジストを塗布後、エキシ
マレーザステッパによる露光および現像により、０．２
５μｍ幅の複数のレジストパターン７をＬＯＣＯＳ２領
域上およびゲート絶縁膜３領域上に形成した。本リソグ
ラフィ工程においては、ＬＯＣＯＳ２による段差を有
し、しかも反射率の大きいＷＳｉx ５上での露光ではあ
るが、有機系反射防止膜６の反射防止効果により定在波
や段差の影響なく高精度のレジストパターン７が形成さ
れた。
防止膜６上にレジストパターン７を形成する。本実施例
では有機系反射防止膜６上にレジストを塗布後、エキシ
マレーザステッパによる露光および現像により、０．２
５μｍ幅の複数のレジストパターン７をＬＯＣＯＳ２領
域上およびゲート絶縁膜３領域上に形成した。本リソグ
ラフィ工程においては、ＬＯＣＯＳ２による段差を有
し、しかも反射率の大きいＷＳｉx ５上での露光ではあ
るが、有機系反射防止膜６の反射防止効果により定在波
や段差の影響なく高精度のレジストパターン７が形成さ
れた。
【００２４】有機系反射防止膜のプラズマエッチング工
程 つぎに図１（ｃ）に示す被エッチング基板を基板バイア
ス印加型ＥＣＲプラズマエッチング装置の基板ステージ
上にセッティングし、一例として下記プラズマエッチン
グ条件によりレジストパターン７をエッチングマスクと
して有機系反射防止膜６をパターニングした。 ＮＯＦ流量 ４０ ＳＣＣＭ ガス圧力 １．０ Ｐａ マイクロ波出力 １２００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス １００ Ｗ（８００ｋＨｚ） 被エッチング基板温度 −４０ ℃ エッチング量 ２００ ｎｍ エッチング終了後の状態を図２（ｄ）に示す。本エッチ
ング工程においては、レジストパタ−ン７の分解生成物
と、高密度プラズマによりＮＯＦから解離生成した窒素
系化学種、およびフッ素とが再結合することにより、Ｃ
Ｎ結合を有し、-(ＣＦ2) x- を基本主鎖構造とする重合
度の高い炭素系ポリマが被エッチング基板上に堆積し、
イオン照射が少ないレジストマスクの側壁やパターニン
グされつつある有機系反射防止膜６パターンの側壁に選
択的に堆積して強固な側壁保護膜８を形成する。この結
果、ＬＯＣＯＳ２領域上の有機系反射防止膜６において
は、２００％近いオーバーエッチングがかかるにもかか
わらず、この部分の有機系反射防止膜６パターンに寸法
変換差やアンダーカットが発生することなくパターニン
グが終了した。ゲート絶縁膜３領域上の有機系反射防止
膜６パターンについても同様であった。またレジストパ
ターン７が後退する現象も見られなかった。
程 つぎに図１（ｃ）に示す被エッチング基板を基板バイア
ス印加型ＥＣＲプラズマエッチング装置の基板ステージ
上にセッティングし、一例として下記プラズマエッチン
グ条件によりレジストパターン７をエッチングマスクと
して有機系反射防止膜６をパターニングした。 ＮＯＦ流量 ４０ ＳＣＣＭ ガス圧力 １．０ Ｐａ マイクロ波出力 １２００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス １００ Ｗ（８００ｋＨｚ） 被エッチング基板温度 −４０ ℃ エッチング量 ２００ ｎｍ エッチング終了後の状態を図２（ｄ）に示す。本エッチ
ング工程においては、レジストパタ−ン７の分解生成物
と、高密度プラズマによりＮＯＦから解離生成した窒素
系化学種、およびフッ素とが再結合することにより、Ｃ
Ｎ結合を有し、-(ＣＦ2) x- を基本主鎖構造とする重合
度の高い炭素系ポリマが被エッチング基板上に堆積し、
イオン照射が少ないレジストマスクの側壁やパターニン
グされつつある有機系反射防止膜６パターンの側壁に選
択的に堆積して強固な側壁保護膜８を形成する。この結
果、ＬＯＣＯＳ２領域上の有機系反射防止膜６において
は、２００％近いオーバーエッチングがかかるにもかか
わらず、この部分の有機系反射防止膜６パターンに寸法
変換差やアンダーカットが発生することなくパターニン
グが終了した。ゲート絶縁膜３領域上の有機系反射防止
膜６パターンについても同様であった。またレジストパ
ターン７が後退する現象も見られなかった。
【００２５】この後、同じ基板バイアス印加型ＥＣＲプ
ラズマエッチング装置を用い、エッチング条件を切り替
えてＷＳｉx ５および多結晶シリコン４を１ステップで
パターニングした。エッチング条件の一例を下記に示
す。 Ｃｌ2 流量 ８０ ＳＣＣＭ Ｏ2 流量 ８ ＳＣＣＭ ガス圧力 ０．４ Ｐａ マイクロ波出力 ９００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス ８０ Ｗ（８００ｋＨｚ） （メインエッチング） ＲＦバイアス ３０ Ｗ（８００ｋＨｚ） （オーバーエッチング） 被エッチング基板温度 ２０ ℃ オーバーエッチング ２０ ％ 本エッチング工程により、高精度にパターニングされた
レジストパターン７および有機系反射防止膜６パターン
をエッチングマスクとして、ＷＳｉx ５および多結晶シ
リコン４が０．２５μｍ幅に正確に異方性エッチングさ
れた。エッチング終了後の状態を図２（ｅ）に示す。
ラズマエッチング装置を用い、エッチング条件を切り替
えてＷＳｉx ５および多結晶シリコン４を１ステップで
パターニングした。エッチング条件の一例を下記に示
す。 Ｃｌ2 流量 ８０ ＳＣＣＭ Ｏ2 流量 ８ ＳＣＣＭ ガス圧力 ０．４ Ｐａ マイクロ波出力 ９００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス ８０ Ｗ（８００ｋＨｚ） （メインエッチング） ＲＦバイアス ３０ Ｗ（８００ｋＨｚ） （オーバーエッチング） 被エッチング基板温度 ２０ ℃ オーバーエッチング ２０ ％ 本エッチング工程により、高精度にパターニングされた
レジストパターン７および有機系反射防止膜６パターン
をエッチングマスクとして、ＷＳｉx ５および多結晶シ
リコン４が０．２５μｍ幅に正確に異方性エッチングさ
れた。エッチング終了後の状態を図２（ｅ）に示す。
【００２６】この後、例えばアッシング処理を施すこと
により、レジストパターン７、有機系反射防止膜６パタ
ーンおよび側壁保護膜８を完全に除去する。この結果、
図２（ｆ）に示すように、ＬＯＣＯＳ２領域上およびゲ
ート絶縁膜３上のいずれにおいても、パターン変換差の
ないポリサイド構造の微細なゲート電極・配線が形成さ
れた。本実施例によれば、段差を有する下地材料層上の
有機系反射防止膜を、ＮＯＦガス単独でプラズマエッチ
ングすることにより、大過剰のオーバーエッチングを施
しても有機系反射防止膜パターンのアンダーカットや寸
法変換差を防止することができる。
により、レジストパターン７、有機系反射防止膜６パタ
ーンおよび側壁保護膜８を完全に除去する。この結果、
図２（ｆ）に示すように、ＬＯＣＯＳ２領域上およびゲ
ート絶縁膜３上のいずれにおいても、パターン変換差の
ないポリサイド構造の微細なゲート電極・配線が形成さ
れた。本実施例によれば、段差を有する下地材料層上の
有機系反射防止膜を、ＮＯＦガス単独でプラズマエッチ
ングすることにより、大過剰のオーバーエッチングを施
しても有機系反射防止膜パターンのアンダーカットや寸
法変換差を防止することができる。
【００２７】実施例２ 本実施例は、側壁保護膜としてイオウ系堆積物をも併用
しつつ、タングステンポリサイドからなるゲート電極・
配線の加工に本発明を適用した例であり、この工程を再
度図１および図２の一部を参照して説明する。但し前実
施例１と重複する部分の説明は省略し、本実施例の特徴
部分のみを記す。
しつつ、タングステンポリサイドからなるゲート電極・
配線の加工に本発明を適用した例であり、この工程を再
度図１および図２の一部を参照して説明する。但し前実
施例１と重複する部分の説明は省略し、本実施例の特徴
部分のみを記す。
【００２８】本実施例で採用した被エッチング基板は、
前実施例１で図１（ｃ）を参照して説明したものと同様
である。
前実施例１で図１（ｃ）を参照して説明したものと同様
である。
【００２９】有機系反射防止膜のプラズマエッチング工
程 つぎに図１（ｃ）に示す被エッチング基板を、本実施例
においてはＭＣＲタイプのプラズマエッチング装置の基
板ステージ上にセッティングし、一例として下記プラズ
マエッチング条件によりレジストパターン７をエッチン
グマスクとして有機系反射防止膜６をパターニングし
た。 ＮＯＣｌ流量 ３０ ＳＣＣＭ Ｓ2 Ｃｌ2 流量 ２０ ＳＣＣＭ ガス圧力 １．０ Ｐａ ソース出力 １０００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ＲＦバイアス ５０ Ｗ（４５０ｋＨｚ） 被エッチング基板温度 ０ ℃ エッチング量 ２００ ｎｍ エッチング終了後の状態を図２（ｄ）に示す。本エッチ
ング工程においては、レジストパターン７の分解生成物
と、高密度プラズマによりＮＯＣｌから解離生成した窒
素系化学種、および塩素とが再結合することにより、Ｃ
Ｎ結合を有し、-(ＣＣｌ2) x- を基本主鎖構造とする重
合度の高い炭素系ポリマが被エッチング基板上に堆積す
る。また同時に、Ｓ2 Ｃｌ2 の解離により生成するイオ
ウと、ＮＯＣｌから解離生成した窒素系化学種との重合
生成物であるポリチアジルも被エッチング基板上に堆積
する。これら堆積物はいずれもイオン照射が少ないレジ
ストマスクの側壁やパターニングされつつある有機系反
射防止膜６パターンの側壁に選択的に堆積して強固な側
壁保護膜８を形成する。特に本実施例においては、炭素
系ポリマの構成成分であるハロゲンが塩素であるので炭
素系ポリマの蒸気圧そのものが小さく、またポリチアジ
ルの併用により側壁保護膜８のエッチング耐性が強化さ
れる。したがって、前実施例１に比較してＲＦバイアス
を低減し、また被エッチング基板温度を高めた条件にも
かかわらず、形成される有機系反射防止膜６パターンに
寸法変換差が発生することなくパターニングが終了し、
レジストパターン７が後退する現象も見られなかった。
程 つぎに図１（ｃ）に示す被エッチング基板を、本実施例
においてはＭＣＲタイプのプラズマエッチング装置の基
板ステージ上にセッティングし、一例として下記プラズ
マエッチング条件によりレジストパターン７をエッチン
グマスクとして有機系反射防止膜６をパターニングし
た。 ＮＯＣｌ流量 ３０ ＳＣＣＭ Ｓ2 Ｃｌ2 流量 ２０ ＳＣＣＭ ガス圧力 １．０ Ｐａ ソース出力 １０００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ＲＦバイアス ５０ Ｗ（４５０ｋＨｚ） 被エッチング基板温度 ０ ℃ エッチング量 ２００ ｎｍ エッチング終了後の状態を図２（ｄ）に示す。本エッチ
ング工程においては、レジストパターン７の分解生成物
と、高密度プラズマによりＮＯＣｌから解離生成した窒
素系化学種、および塩素とが再結合することにより、Ｃ
Ｎ結合を有し、-(ＣＣｌ2) x- を基本主鎖構造とする重
合度の高い炭素系ポリマが被エッチング基板上に堆積す
る。また同時に、Ｓ2 Ｃｌ2 の解離により生成するイオ
ウと、ＮＯＣｌから解離生成した窒素系化学種との重合
生成物であるポリチアジルも被エッチング基板上に堆積
する。これら堆積物はいずれもイオン照射が少ないレジ
ストマスクの側壁やパターニングされつつある有機系反
射防止膜６パターンの側壁に選択的に堆積して強固な側
壁保護膜８を形成する。特に本実施例においては、炭素
系ポリマの構成成分であるハロゲンが塩素であるので炭
素系ポリマの蒸気圧そのものが小さく、またポリチアジ
ルの併用により側壁保護膜８のエッチング耐性が強化さ
れる。したがって、前実施例１に比較してＲＦバイアス
を低減し、また被エッチング基板温度を高めた条件にも
かかわらず、形成される有機系反射防止膜６パターンに
寸法変換差が発生することなくパターニングが終了し、
レジストパターン７が後退する現象も見られなかった。
【００３０】この後、同じＭＣＲタイプのプラズマエッ
チング装置を用い、エッチング条件を切り替えてＷＳｉ
x ５および多結晶シリコン４を１ステップでパターニン
グした。エッチング条件の一例を下記に示す。 Ｃｌ2 流量 ８０ ＳＣＣＭ Ｏ2 流量 ２ ＳＣＣＭ ガス圧力 ０．３ Ｐａ ソース出力 ９００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ＲＦバイアス ６０ Ｗ（４５０ｋＨｚ） （メインエッチング） ＲＦバイアス ２０ Ｗ（４５０ｋＨｚ） （オーバーエッチング） 被エッチング基板温度 ７０ ℃ オーバーエッチング ２０ ％ 本エッチング工程により、高精度にパターニングされた
レジストパターン７および有機系反射防止膜６パターン
をエッチングマスクとして、ＷＳｉx ５および多結晶シ
リコン４が０．２５μｍ幅に正確に異方性エッチングさ
れた。エッチング終了後の状態を図２（ｅ）に示す。
チング装置を用い、エッチング条件を切り替えてＷＳｉ
x ５および多結晶シリコン４を１ステップでパターニン
グした。エッチング条件の一例を下記に示す。 Ｃｌ2 流量 ８０ ＳＣＣＭ Ｏ2 流量 ２ ＳＣＣＭ ガス圧力 ０．３ Ｐａ ソース出力 ９００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ＲＦバイアス ６０ Ｗ（４５０ｋＨｚ） （メインエッチング） ＲＦバイアス ２０ Ｗ（４５０ｋＨｚ） （オーバーエッチング） 被エッチング基板温度 ７０ ℃ オーバーエッチング ２０ ％ 本エッチング工程により、高精度にパターニングされた
レジストパターン７および有機系反射防止膜６パターン
をエッチングマスクとして、ＷＳｉx ５および多結晶シ
リコン４が０．２５μｍ幅に正確に異方性エッチングさ
れた。エッチング終了後の状態を図２（ｅ）に示す。
【００３１】この後、被エッチング基板を減圧雰囲気中
で１５０℃に加熱して側壁保護膜８中のポリチアジルを
昇華除去する。レジストパタ−ン７のアッシング処理は
前実施例１に準じてよい。この結果、図２（ｆ）に示す
ように、ＬＯＣＯＳ２領域上およびゲート絶縁膜３上の
いずれにおいても、パターン変換差のないポリサイド構
造の微細なゲート電極・配線が形成された。本実施例に
よれば、段差を有する下地材料層上の有機系反射防止膜
を、ＮＯＣｌとＳ2 Ｃｌ2 の混合ガスを用いてプラズマ
エッチングすることにより、大過剰のオーバーエッチン
グを施しても有機系反射防止膜パターンのアンダーカッ
トや寸法変換差を防止することができる。
で１５０℃に加熱して側壁保護膜８中のポリチアジルを
昇華除去する。レジストパタ−ン７のアッシング処理は
前実施例１に準じてよい。この結果、図２（ｆ）に示す
ように、ＬＯＣＯＳ２領域上およびゲート絶縁膜３上の
いずれにおいても、パターン変換差のないポリサイド構
造の微細なゲート電極・配線が形成された。本実施例に
よれば、段差を有する下地材料層上の有機系反射防止膜
を、ＮＯＣｌとＳ2 Ｃｌ2 の混合ガスを用いてプラズマ
エッチングすることにより、大過剰のオーバーエッチン
グを施しても有機系反射防止膜パターンのアンダーカッ
トや寸法変換差を防止することができる。
【００３２】実施例３ 本実施例はＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ
Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）の記憶ノード電極の加工
工程に本発明の有機系反射防止膜のプラズマエッチング
方法を適用した例であり、この工程を図３および図４を
参照して説明する。
Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）の記憶ノード電極の加工
工程に本発明の有機系反射防止膜のプラズマエッチング
方法を適用した例であり、この工程を図３および図４を
参照して説明する。
【００３３】本実施例で採用した試料は、図３（ａ）に
示す構造のもので、シリコン等の半導体基板１上にタン
グステンポリサイドからなるワード線９ａおよびビット
線９ｂ、多結晶シリコンからなる配線プラグ１２を有す
る下層層間絶縁膜１０、下層層間絶縁膜１０上に形成さ
れた多結晶シリコン４、そしてＳｉＯ2 からなる上層層
間絶縁膜１１が順次形成されたものである。このうち、
多結晶シリコン４は将来シリンダ型記憶ノード電極の底
部となるもので、減圧ＣＶＤにより１００ｎｍの厚さに
形成した。また上層層間絶縁膜１１はプラズマＣＶＤに
より６００ｎｍの厚さに形成したものである。上層層間
絶縁膜１１の表面はワード線９ａおよびビット線９ｂに
よる段差が形成されており、この上に直接レジスト膜を
形成して露光を施しても、高精度のレジストパターンを
得ることはできない。
示す構造のもので、シリコン等の半導体基板１上にタン
グステンポリサイドからなるワード線９ａおよびビット
線９ｂ、多結晶シリコンからなる配線プラグ１２を有す
る下層層間絶縁膜１０、下層層間絶縁膜１０上に形成さ
れた多結晶シリコン４、そしてＳｉＯ2 からなる上層層
間絶縁膜１１が順次形成されたものである。このうち、
多結晶シリコン４は将来シリンダ型記憶ノード電極の底
部となるもので、減圧ＣＶＤにより１００ｎｍの厚さに
形成した。また上層層間絶縁膜１１はプラズマＣＶＤに
より６００ｎｍの厚さに形成したものである。上層層間
絶縁膜１１の表面はワード線９ａおよびビット線９ｂに
よる段差が形成されており、この上に直接レジスト膜を
形成して露光を施しても、高精度のレジストパターンを
得ることはできない。
【００３４】そこで図３（ｂ）に示すように上層層間絶
縁膜１１上に有機系反射防止膜６を形成した。本実施例
においても、有機系反射防止膜材料としてＤＵＶ−１８
（Ｂｒｅｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ社商品名）をスピンコ
ーティング法により塗布した。有機系反射防止膜６の乾
燥後の厚さは、段差凸部のＤＲＡＭセル領域上で７０ｎ
ｍ、段差凹部の周辺回路上で２５０ｎｍとした。この結
果、有機系反射防止膜６表面はほぼ平坦に形成された。
つぎに有機系反射防止膜６上にレジストパターン７を形
成する。本実施例では有機系反射防止膜６上にレジスト
を塗布後、エキシマレーザステッパによる露光および現
像により、短辺０．２５μｍ、長辺０．６μｍのレジス
トパターン７を被エッチング基板上の複数の配線プラグ
１２上にドット状に形成した。本リソグラフィ工程にお
いては、有機系反射防止膜６の反射防止効果により定在
波や段差の影響なく高精度のレジストパターン７が形成
された。
縁膜１１上に有機系反射防止膜６を形成した。本実施例
においても、有機系反射防止膜材料としてＤＵＶ−１８
（Ｂｒｅｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ社商品名）をスピンコ
ーティング法により塗布した。有機系反射防止膜６の乾
燥後の厚さは、段差凸部のＤＲＡＭセル領域上で７０ｎ
ｍ、段差凹部の周辺回路上で２５０ｎｍとした。この結
果、有機系反射防止膜６表面はほぼ平坦に形成された。
つぎに有機系反射防止膜６上にレジストパターン７を形
成する。本実施例では有機系反射防止膜６上にレジスト
を塗布後、エキシマレーザステッパによる露光および現
像により、短辺０．２５μｍ、長辺０．６μｍのレジス
トパターン７を被エッチング基板上の複数の配線プラグ
１２上にドット状に形成した。本リソグラフィ工程にお
いては、有機系反射防止膜６の反射防止効果により定在
波や段差の影響なく高精度のレジストパターン７が形成
された。
【００３５】有機系反射防止膜のプラズマエッチング工
程 つぎに図３（ｂ）に示す被エッチング基板をヘリコン波
プラズマエッチング装置の基板ステージ上にセッティン
グし、一例として下記プラズマエッチング条件によりレ
ジストパターン７をエッチングマスクとして有機系反射
防止膜６をパターニングした。 ＮＯ2 Ｃｌ流量 ４０ ＳＣＣＭ ガス圧力 １．０ Ｐａ ソース出力 １２００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ＲＦバイアス ５０ Ｗ（４００ｋＨｚ） 被エッチング基板温度 −３０ ℃ エッチング量 ３００ ｎｍ エッチング終了後の状態を図３（ｃ）に示す。本エッチ
ング工程においては、レジストパターン７の分解生成物
と、高密度プラズマによりＮＯ2 Ｃｌから解離生成した
窒素系化学種、および塩素とが再結合することにより、
ＣＮ結合を有し、-(ＣＣｌ2) x- を基本主鎖構造とする
重合度の高い炭素系ポリマが被エッチング基板上に堆積
し、図３（ｃ）に示すようにイオン照射が少ないレジス
トパタ−ン７の側壁やパターニングされつつある有機系
反射防止膜６パターンの側壁に選択的に堆積して、強固
な側壁保護膜８を形成する。この結果、記憶ノード領域
上の有機系反射防止膜６においては、２５０％超のオー
バーエッチングがかかるにもかかわらず、この部分の有
機系反射防止膜６パターンに寸法変換差が発生すること
なくパターニングが終了した。またレジストパターン７
が後退する現象も見られなかった。
程 つぎに図３（ｂ）に示す被エッチング基板をヘリコン波
プラズマエッチング装置の基板ステージ上にセッティン
グし、一例として下記プラズマエッチング条件によりレ
ジストパターン７をエッチングマスクとして有機系反射
防止膜６をパターニングした。 ＮＯ2 Ｃｌ流量 ４０ ＳＣＣＭ ガス圧力 １．０ Ｐａ ソース出力 １２００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ＲＦバイアス ５０ Ｗ（４００ｋＨｚ） 被エッチング基板温度 −３０ ℃ エッチング量 ３００ ｎｍ エッチング終了後の状態を図３（ｃ）に示す。本エッチ
ング工程においては、レジストパターン７の分解生成物
と、高密度プラズマによりＮＯ2 Ｃｌから解離生成した
窒素系化学種、および塩素とが再結合することにより、
ＣＮ結合を有し、-(ＣＣｌ2) x- を基本主鎖構造とする
重合度の高い炭素系ポリマが被エッチング基板上に堆積
し、図３（ｃ）に示すようにイオン照射が少ないレジス
トパタ−ン７の側壁やパターニングされつつある有機系
反射防止膜６パターンの側壁に選択的に堆積して、強固
な側壁保護膜８を形成する。この結果、記憶ノード領域
上の有機系反射防止膜６においては、２５０％超のオー
バーエッチングがかかるにもかかわらず、この部分の有
機系反射防止膜６パターンに寸法変換差が発生すること
なくパターニングが終了した。またレジストパターン７
が後退する現象も見られなかった。
【００３６】この後、同じヘリコン波プラズマエッチン
グ装置を用い、エッチング条件を切り替えて上層層間絶
縁膜１１および多結晶シリコン４を連続的にパターニン
グした。エッチング条件の一例を下記に示す。 上層層間絶縁膜のエッチング工程 Ｃ4 Ｆ8 流量 １００ ＳＣＣＭ Ｏ2 流量 １０ ＳＣＣＭ ガス圧力 ０．４ Ｐａ ソース出力 １２００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ＲＦバイアス ２００ Ｗ（４００ｋＨｚ） 被エッチング基板温度 −４０ ℃ オーバーエッチング ２０ ％ 多結晶シリコンのエッチング工程 Ｃｌ2 流量 ５０ ＳＣＣＭ Ｏ2 流量 ５ ＳＣＣＭ ガス圧力 ０．４ Ｐａ ソース出力 ９００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ＲＦバイアス ７０ Ｗ（４００ｋＨｚ） （メインエッチング） ＲＦバイアス ２０ Ｗ（４００ｋＨｚ） （オーバーエッチング） 被エッチング基板温度 −４０ ℃ オーバーエッチング ２０ ％ 本エッチング工程により、高精度にパターニングされた
レジストパターン７および有機系反射防止膜６パターン
をエッチングマスクとして、上層層間絶縁膜１１および
多結晶シリコン４が短辺０．２５μｍ幅に正確に異方性
エッチングされた。エッチング終了後の状態を図４
（ｄ）に示す。
グ装置を用い、エッチング条件を切り替えて上層層間絶
縁膜１１および多結晶シリコン４を連続的にパターニン
グした。エッチング条件の一例を下記に示す。 上層層間絶縁膜のエッチング工程 Ｃ4 Ｆ8 流量 １００ ＳＣＣＭ Ｏ2 流量 １０ ＳＣＣＭ ガス圧力 ０．４ Ｐａ ソース出力 １２００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ＲＦバイアス ２００ Ｗ（４００ｋＨｚ） 被エッチング基板温度 −４０ ℃ オーバーエッチング ２０ ％ 多結晶シリコンのエッチング工程 Ｃｌ2 流量 ５０ ＳＣＣＭ Ｏ2 流量 ５ ＳＣＣＭ ガス圧力 ０．４ Ｐａ ソース出力 ９００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ＲＦバイアス ７０ Ｗ（４００ｋＨｚ） （メインエッチング） ＲＦバイアス ２０ Ｗ（４００ｋＨｚ） （オーバーエッチング） 被エッチング基板温度 −４０ ℃ オーバーエッチング ２０ ％ 本エッチング工程により、高精度にパターニングされた
レジストパターン７および有機系反射防止膜６パターン
をエッチングマスクとして、上層層間絶縁膜１１および
多結晶シリコン４が短辺０．２５μｍ幅に正確に異方性
エッチングされた。エッチング終了後の状態を図４
（ｄ）に示す。
【００３７】この後、例えばアッシング処理を施すこと
により、レジストパターン７、有機系反射防止膜６パタ
ーンおよび側壁保護膜８を完全に除去する。この結果、
図４（ｅ）に示すように、配線プラグ１２上にパターン
変換差のない多結晶シリコン４パターンが形成された。
により、レジストパターン７、有機系反射防止膜６パタ
ーンおよび側壁保護膜８を完全に除去する。この結果、
図４（ｅ）に示すように、配線プラグ１２上にパターン
変換差のない多結晶シリコン４パターンが形成された。
【００３８】この後の工程は、例えば減圧ＣＶＤにより
多結晶シリコン膜（図示せず）を成膜し、これをエッチ
バックすることにより図４（ｆ）に示すようにシリンダ
型記憶ノードの側壁部１３を形成する。つぎに希フッ酸
等により上層層間絶縁膜１１パターンを抜き去ることに
より、シリンダ型記憶ノード電極を得る。この後常法に
より誘電体膜およびキャパシタ電極を形成することによ
り、シリンダ型のキャパシタセルを完成する。本実施例
によれば、段差を有する下地材料層上の有機系反射防止
膜を、ＮＯ2Ｃｌガス単独でプラズマエッチングするこ
とにより、大過剰のオーバーエッチングを施しても、有
機系反射防止膜パターンのアンダーカットや寸法変換差
を防止することができる。この結果、大容量の微細記憶
ノードを段差下地材料層上に高精度に加工することが可
能である。
多結晶シリコン膜（図示せず）を成膜し、これをエッチ
バックすることにより図４（ｆ）に示すようにシリンダ
型記憶ノードの側壁部１３を形成する。つぎに希フッ酸
等により上層層間絶縁膜１１パターンを抜き去ることに
より、シリンダ型記憶ノード電極を得る。この後常法に
より誘電体膜およびキャパシタ電極を形成することによ
り、シリンダ型のキャパシタセルを完成する。本実施例
によれば、段差を有する下地材料層上の有機系反射防止
膜を、ＮＯ2Ｃｌガス単独でプラズマエッチングするこ
とにより、大過剰のオーバーエッチングを施しても、有
機系反射防止膜パターンのアンダーカットや寸法変換差
を防止することができる。この結果、大容量の微細記憶
ノードを段差下地材料層上に高精度に加工することが可
能である。
【００３９】実施例４ 本実施例は前実施例３に準じ、ＤＲＡＭの記憶ノード電
極の加工工程に本発明の有機系反射防止膜のプラズマエ
ッチング方法を適用した例であり、この工程を再度図３
および図４を参照して説明する。但し実施例３と重複す
る部分の説明は省略し、本実施例の特徴部分のみを記
す。
極の加工工程に本発明の有機系反射防止膜のプラズマエ
ッチング方法を適用した例であり、この工程を再度図３
および図４を参照して説明する。但し実施例３と重複す
る部分の説明は省略し、本実施例の特徴部分のみを記
す。
【００４０】本実施例で採用した被エッチング基板は、
前実施例３で図３（ｂ）を参照して説明したものに準じ
る。この被エッチング基板を基板バイアス印加型ＥＣＲ
プラズマエッチング装置の基板ステージ上にセッティン
グし、一例として下記プラズマエッチング条件により、
有機系反射防止膜６のパターニングをおこなった。 有機系反射防止膜のプラズマエッチング工程 ＮＯ2 Ｂｒ流量 ３０ ＳＣＣＭ ガス圧力 １．０ Ｐａ マイクロ波出力 １２００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス １００ Ｗ（８００ｋＨｚ） 被エッチング基板温度 ０ ℃ エッチング量 ３００ ｎｍ エッチング終了後の状態を図３（ｃ）に示す。本エッチ
ング工程においては、レジストパタ−ン７の分解生成物
と、高密度プラズマによりＮＯ2 Ｂｒから解離生成した
窒素系化学種、および臭素とが再結合することにより、
ＣＮ結合を有し、-(ＣＢｒ2) x- を基本主鎖構造とする
重合度の高い炭素系ポリマが被エッチング基板上に堆積
し、図３（ｃ）に示すようにイオン照射が少ないレジス
トパタ−ン７の側壁やパターニングされつつある有機系
反射防止膜６パターンの側壁に選択的に堆積して強固な
側壁保護膜８を形成する。特に本実施例においては、蒸
気圧の小さい-(ＣＢｒ2) x- を基本主鎖構造とする炭素
系ポリマの採用により、前実施例３と比較して炭素系ポ
リマの堆積量が増加し、またエッチング耐性が高まった
ことにより、前実施例３に比べて高い被エッチング基板
温度を採用しているにかかわらず、また２５０％超のオ
ーバーエッチングがかかるにもかかわらず、記憶ノード
領域上の有機系反射防止膜６パターンに寸法変換差が発
生することなくパターニングが終了した。またレジスト
パターン７が後退する現象も見られなかった。
前実施例３で図３（ｂ）を参照して説明したものに準じ
る。この被エッチング基板を基板バイアス印加型ＥＣＲ
プラズマエッチング装置の基板ステージ上にセッティン
グし、一例として下記プラズマエッチング条件により、
有機系反射防止膜６のパターニングをおこなった。 有機系反射防止膜のプラズマエッチング工程 ＮＯ2 Ｂｒ流量 ３０ ＳＣＣＭ ガス圧力 １．０ Ｐａ マイクロ波出力 １２００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス １００ Ｗ（８００ｋＨｚ） 被エッチング基板温度 ０ ℃ エッチング量 ３００ ｎｍ エッチング終了後の状態を図３（ｃ）に示す。本エッチ
ング工程においては、レジストパタ−ン７の分解生成物
と、高密度プラズマによりＮＯ2 Ｂｒから解離生成した
窒素系化学種、および臭素とが再結合することにより、
ＣＮ結合を有し、-(ＣＢｒ2) x- を基本主鎖構造とする
重合度の高い炭素系ポリマが被エッチング基板上に堆積
し、図３（ｃ）に示すようにイオン照射が少ないレジス
トパタ−ン７の側壁やパターニングされつつある有機系
反射防止膜６パターンの側壁に選択的に堆積して強固な
側壁保護膜８を形成する。特に本実施例においては、蒸
気圧の小さい-(ＣＢｒ2) x- を基本主鎖構造とする炭素
系ポリマの採用により、前実施例３と比較して炭素系ポ
リマの堆積量が増加し、またエッチング耐性が高まった
ことにより、前実施例３に比べて高い被エッチング基板
温度を採用しているにかかわらず、また２５０％超のオ
ーバーエッチングがかかるにもかかわらず、記憶ノード
領域上の有機系反射防止膜６パターンに寸法変換差が発
生することなくパターニングが終了した。またレジスト
パターン７が後退する現象も見られなかった。
【００４１】この後、同じ基板バイアス印加型ＥＣＲプ
ラズマエッチング装置を用い、エッチング条件を切り替
えて上層層間絶縁膜１１および多結晶シリコン４を連続
的にパターニングした。エッチング条件の一例を下記に
示す。 上層層間絶縁膜のエッチング工程 ＣＨＦ3 流量 １００ ＳＣＣＭ Ｏ2 流量 １０ ＳＣＣＭ ガス圧力 ０．４ Ｐａ マイクロ波出力 １２００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ＲＦバイアス ３００ Ｗ（８００ｋＨｚ） 被エッチング基板温度 ０ ℃ オーバーエッチング ２０ ％ 多結晶シリコンのエッチング工程 Ｃｌ2 流量 ５０ ＳＣＣＭ ガス圧力 ０．４ Ｐａ マイクロ波出力 ９００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ＲＦバイアス ８０ Ｗ（８００ｋＨｚ） （メインエッチング） ＲＦバイアス ３０ Ｗ（８００ｋＨｚ） （オーバーエッチング） 被エッチング基板温度 ０ ℃ オーバーエッチング ２０ ％ 本エッチング工程により、高精度にパターニングされた
レジストパターン７および有機系反射防止膜６パターン
をエッチングマスクとして、上層層間絶縁膜１１および
多結晶シリコン４が短辺０．２５μｍ幅に正確に異方性
エッチングされた。エッチング終了後の状態を図４
（ｄ）に示す。
ラズマエッチング装置を用い、エッチング条件を切り替
えて上層層間絶縁膜１１および多結晶シリコン４を連続
的にパターニングした。エッチング条件の一例を下記に
示す。 上層層間絶縁膜のエッチング工程 ＣＨＦ3 流量 １００ ＳＣＣＭ Ｏ2 流量 １０ ＳＣＣＭ ガス圧力 ０．４ Ｐａ マイクロ波出力 １２００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ＲＦバイアス ３００ Ｗ（８００ｋＨｚ） 被エッチング基板温度 ０ ℃ オーバーエッチング ２０ ％ 多結晶シリコンのエッチング工程 Ｃｌ2 流量 ５０ ＳＣＣＭ ガス圧力 ０．４ Ｐａ マイクロ波出力 ９００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ＲＦバイアス ８０ Ｗ（８００ｋＨｚ） （メインエッチング） ＲＦバイアス ３０ Ｗ（８００ｋＨｚ） （オーバーエッチング） 被エッチング基板温度 ０ ℃ オーバーエッチング ２０ ％ 本エッチング工程により、高精度にパターニングされた
レジストパターン７および有機系反射防止膜６パターン
をエッチングマスクとして、上層層間絶縁膜１１および
多結晶シリコン４が短辺０．２５μｍ幅に正確に異方性
エッチングされた。エッチング終了後の状態を図４
（ｄ）に示す。
【００４２】この後の図４（ｅ）〜（ｆ）に示すアッシ
ング工程、シリンダ型記憶ノードの側壁部１３の形成工
程等は前実施例３に準じたものであるので重複する説明
は省略する。本実施例によれば、段差を有する下地材料
層上の有機系反射防止膜を、ＮＯ２Ｂｒを用いてプラズ
マエッチングすることにより、大過剰のオーバーエッチ
ングを施しても有機系反射防止膜パターンのアンダーカ
ットや寸法変換差を防止することができる。この結果、
大容量の微細記憶ノードを段差下地材料層上に高精度に
加工することが可能である。
ング工程、シリンダ型記憶ノードの側壁部１３の形成工
程等は前実施例３に準じたものであるので重複する説明
は省略する。本実施例によれば、段差を有する下地材料
層上の有機系反射防止膜を、ＮＯ２Ｂｒを用いてプラズ
マエッチングすることにより、大過剰のオーバーエッチ
ングを施しても有機系反射防止膜パターンのアンダーカ
ットや寸法変換差を防止することができる。この結果、
大容量の微細記憶ノードを段差下地材料層上に高精度に
加工することが可能である。
【００４３】以上、本発明の有機系反射防止膜のプラズ
マエッチング方法につき４例の実施例により説明を加え
たが、本発明はこれら実施例に限定されることなく各種
の実施態様が可能である。例えば、有機系反射防止膜材
料の種類や被エッチング基板の構造、あるいはプラズマ
エッチングにおける添加ガス、あるいはプラズマエッチ
ング装置等は各種態様を採用することができる。
マエッチング方法につき４例の実施例により説明を加え
たが、本発明はこれら実施例に限定されることなく各種
の実施態様が可能である。例えば、有機系反射防止膜材
料の種類や被エッチング基板の構造、あるいはプラズマ
エッチングにおける添加ガス、あるいはプラズマエッチ
ング装置等は各種態様を採用することができる。
【００４４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の有機系反射防止膜のプラズマエッチング方法によれ
ば、段差を有する高反射率の下地材料層上に形成された
有機系反射防止膜を、レジストパターンをエッチングマ
スクとして採用し、アンダーカットや寸法変換差を発生
することなく、高精度にパターニングすることが可能と
なる。
の有機系反射防止膜のプラズマエッチング方法によれ
ば、段差を有する高反射率の下地材料層上に形成された
有機系反射防止膜を、レジストパターンをエッチングマ
スクとして採用し、アンダーカットや寸法変換差を発生
することなく、高精度にパターニングすることが可能と
なる。
【図１】本発明の実施例１および２の工程の前半を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図２】本発明の実施例１および２の工程の後半を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図３】本発明の実施例３および４の工程の前半を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図４】本発明の実施例３および４の工程の後半を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【符号の説明】 １…半導体基板、２…ＬＯＣＯＳ、３…ゲート絶縁膜、
４…多結晶シリコン、５…ＷＳｉx 、６…有機系反射防
止膜、７…レジストパターン、８…側壁保護膜、９ａ…
ワード線、９ｂ…ビット線、１０…下層層間絶縁膜、１
１…上層層間絶縁膜、１２…配線プラグ、１３…シリン
ダ型記憶ノードの側壁部
４…多結晶シリコン、５…ＷＳｉx 、６…有機系反射防
止膜、７…レジストパターン、８…側壁保護膜、９ａ…
ワード線、９ｂ…ビット線、１０…下層層間絶縁膜、１
１…上層層間絶縁膜、１２…配線プラグ、１３…シリン
ダ型記憶ノードの側壁部
Claims (7)
- 【請求項１】 下地材料層上に形成された有機系反射防
止膜を、 分子内にニトロシル基およびニトリル基のいずれか一方
と、ハロゲン原子とを有するハロゲン系化合物を含むエ
ッチングガスを用いるとともに、 被エッチング基板上に炭素系ポリマを堆積しつつエッチ
ングすることを特徴とする有機系反射防止膜のプラズマ
エッチング方法。 - 【請求項２】 下地材料層上に形成された有機系反射防
止膜を、 分子内にニトロシル基およびニトリル基のいずれか一方
と、ハロゲン原子とを有するハロゲン系化合物と、 放電電離条件下でプラズマ中にイオウを放出しうるイオ
ウ系化合物と、 を含むエッチングガスを用いるとともに、 被エッチング基板上に炭素系ポリマと、イオウ系堆積物
を堆積しつつエッチングすることを特徴とする有機系反
射防止膜のプラズマエッチング方法。 - 【請求項３】 前記分子内にニトロシル基とハロゲン原
子を有する化合物は、一般式ＮＯＸn （Ｘはハロゲン原
子を、ｎは３以下の自然数をそれぞれ示す）で表される
化合物であることを特徴とする請求項１または２記載の
有機系反射防止膜のプラズマエッチング方法。 - 【請求項４】 前記分子内にニトリル基とハロゲン原子
を有する化合物は、一般式ＮＯ2 Ｘ（Ｘはハロゲン原子
を示す）で表される化合物であることを特徴とする請求
項１または２記載の有機系反射防止膜のプラズマエッチ
ング方法。 - 【請求項５】 前記放電電離条件下でプラズマ中にイオ
ウを放出しうるイオウ系化合物は、Ｓ2 Ｆ2 、ＳＦ2 、
ＳＦ2 、Ｓ2 Ｆ10、Ｓ3 Ｃｌ2 、Ｓ2 Ｃｌ2 、ＳＣ
ｌ2 、Ｓ3 Ｂｒ2 、Ｓ2 Ｂｒ2 、ＳＢｒ2 およびＨ2 Ｓ
からから選ばれる少なくとも１種の化合物であることを
特徴とする請求項２記載の有機系反射防止膜のプラズマ
エッチング方法。 - 【請求項６】 エッチング中に被エッチング基板を室温
以下に制御することを特徴とする請求項１または２記載
の有機系反射防止膜のプラズマエッチング方法。 - 【請求項７】 エッチング終了後に被エッチング基板を
少なくとも９０℃以上に加熱することを特徴とする請求
項２記載の有機系反射防止膜のプラズマエッチング方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9120763A JPH10312992A (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | 有機系反射防止膜のプラズマエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9120763A JPH10312992A (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | 有機系反射防止膜のプラズマエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10312992A true JPH10312992A (ja) | 1998-11-24 |
Family
ID=14794400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9120763A Pending JPH10312992A (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | 有機系反射防止膜のプラズマエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10312992A (ja) |
-
1997
- 1997-05-12 JP JP9120763A patent/JPH10312992A/ja active Pending
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