JPH1126578A - 微細接続孔の形成方法 - Google Patents
微細接続孔の形成方法Info
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- JPH1126578A JPH1126578A JP17718697A JP17718697A JPH1126578A JP H1126578 A JPH1126578 A JP H1126578A JP 17718697 A JP17718697 A JP 17718697A JP 17718697 A JP17718697 A JP 17718697A JP H1126578 A JPH1126578 A JP H1126578A
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 マスクにおける開口径の拡大を抑制しなが
ら、安定した開口特性が得られる新たな微細接続孔の形
成方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 微細接続孔を形成する膜を有する基板1
01の前記膜上にマスク層103を形成し、マスク層1
03上に反射防止膜107を形成し、反射防止膜107
に基板101側に向って縮径する孔を形成し、孔を有す
る反射防止膜107を用いて前記マスク層103に微細
接続孔形成用のパターンを形成し、微細接続孔形成用の
パターンにしたがって、前記膜に微細接続孔を形成する
ことを特徴としている。
ら、安定した開口特性が得られる新たな微細接続孔の形
成方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 微細接続孔を形成する膜を有する基板1
01の前記膜上にマスク層103を形成し、マスク層1
03上に反射防止膜107を形成し、反射防止膜107
に基板101側に向って縮径する孔を形成し、孔を有す
る反射防止膜107を用いて前記マスク層103に微細
接続孔形成用のパターンを形成し、微細接続孔形成用の
パターンにしたがって、前記膜に微細接続孔を形成する
ことを特徴としている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
分野において適用されるドライエッチング方法に関し、
特に微細接続孔の形成方法に関する。
分野において適用されるドライエッチング方法に関し、
特に微細接続孔の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年のVLSI等に見られるように、半
導体装置の高集積化および高性能化が進展するに伴い、
シリコン酸化物(SiO2 )系材料層のドライエッチン
グについても技術的要求がますます厳しくなっている。
その中で、微細接続孔(コンタクトホール)形成工程の
位置合わせのためのマスク上の設計余裕を不要にできる
自己整合コンタクト(Self Alighed Co
ntact、以下、SACと省略する)技術が注目され
ている。
導体装置の高集積化および高性能化が進展するに伴い、
シリコン酸化物(SiO2 )系材料層のドライエッチン
グについても技術的要求がますます厳しくなっている。
その中で、微細接続孔(コンタクトホール)形成工程の
位置合わせのためのマスク上の設計余裕を不要にできる
自己整合コンタクト(Self Alighed Co
ntact、以下、SACと省略する)技術が注目され
ている。
【0003】このSAC技術の開発は、特に0.25μ
mルール以降の世代で活発化しており、その背景にはい
くつかの理由がある。一つは、露光機の性能による制限
であり、もう一つはチップやセルの面積の縮小である。
mルール以降の世代で活発化しており、その背景にはい
くつかの理由がある。一つは、露光機の性能による制限
であり、もう一つはチップやセルの面積の縮小である。
【0004】特に、前者は、最近発表された0.25μ
m量産向け露光機において、露光機の位置合せの際のバ
ラツキの改善不足が原因のため、配線層の微細化のトレ
ンド維持が困難になっていることを意味する。したがっ
て、位置合せの際のバラツキが大きいために、設計余裕
が大きくなる。その結果、配線幅が太くなってしまう
か、孔径が小さくなり過ぎて開口できない等の問題が生
じる。これらの問題は、0.3μmルールからその兆候
が見え始めており、このままいくと0.25〜0.23
μmルールでは回避できないと言われている。
m量産向け露光機において、露光機の位置合せの際のバ
ラツキの改善不足が原因のため、配線層の微細化のトレ
ンド維持が困難になっていることを意味する。したがっ
て、位置合せの際のバラツキが大きいために、設計余裕
が大きくなる。その結果、配線幅が太くなってしまう
か、孔径が小さくなり過ぎて開口できない等の問題が生
じる。これらの問題は、0.3μmルールからその兆候
が見え始めており、このままいくと0.25〜0.23
μmルールでは回避できないと言われている。
【0005】この位置合せの設計余裕を不要にできると
言われている技術が上記SAC技術である。SACの形
成法にはいくつかあり、いずれも従来の露光だけを使っ
た方法に比べてプロセスが多少複雑になるが、設計余裕
を不要にするという点では非常に効果のあるものであ
る。
言われている技術が上記SAC技術である。SACの形
成法にはいくつかあり、いずれも従来の露光だけを使っ
た方法に比べてプロセスが多少複雑になるが、設計余裕
を不要にするという点では非常に効果のあるものであ
る。
【0006】また、SAC方法を採用する場合、例え
ば、薄いSi3 N4 膜上でエッチングを停止させるよう
な難度の高いエッチング技術を要求される。この問題
は、対Si3 N4 高選択比プロセスとして、CF系保護
膜を用い、SiO2 エッチング速度の劣化を高密度プラ
ズマの使用で防止することで解決されるとされている。
ば、薄いSi3 N4 膜上でエッチングを停止させるよう
な難度の高いエッチング技術を要求される。この問題
は、対Si3 N4 高選択比プロセスとして、CF系保護
膜を用い、SiO2 エッチング速度の劣化を高密度プラ
ズマの使用で防止することで解決されるとされている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、SAC
技術は、トータルで見るとまだ課題が多いと言わざるを
得ない。そこで、従来から知られているような、シュリ
ンクしたマスクに微細接続孔を形成する方法も試みられ
ている。
技術は、トータルで見るとまだ課題が多いと言わざるを
得ない。そこで、従来から知られているような、シュリ
ンクしたマスクに微細接続孔を形成する方法も試みられ
ている。
【0008】この方法においては、まず、図12(a)
に示すように、層間絶縁膜207上にマスクとなるポリ
シリコン膜203を形成し、更にポリシリコン膜203
の両側面上にポリシリコンサイドウォール膜210を形
成して、開口径をシュリンクする。次いで、これに従来
のコンタクトホールエッチングを行うと、図12(b)
に示すように、ポリシリコンサイドウォール膜210が
顕著に後退して、マスクにおける開口径が拡大し、配線
短絡211を引き起こす。
に示すように、層間絶縁膜207上にマスクとなるポリ
シリコン膜203を形成し、更にポリシリコン膜203
の両側面上にポリシリコンサイドウォール膜210を形
成して、開口径をシュリンクする。次いで、これに従来
のコンタクトホールエッチングを行うと、図12(b)
に示すように、ポリシリコンサイドウォール膜210が
顕著に後退して、マスクにおける開口径が拡大し、配線
短絡211を引き起こす。
【0009】この問題に対して、ポリシリコンサイドウ
ォール膜210の後退を防ぐように、対マスク高選択比
エッチング条件を設定すると、フルオロカーボンの堆積
が微細接続孔内で過剰になるため、エッチングが停止し
てしまう。したがって、マスクにおける開口径の拡大を
抑制しながら、安定した開口特性が得られる新たな微細
接続孔の形成方法が切望されている。
ォール膜210の後退を防ぐように、対マスク高選択比
エッチング条件を設定すると、フルオロカーボンの堆積
が微細接続孔内で過剰になるため、エッチングが停止し
てしまう。したがって、マスクにおける開口径の拡大を
抑制しながら、安定した開口特性が得られる新たな微細
接続孔の形成方法が切望されている。
【0010】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、マスクにおける開口径の拡大を抑制しながら、安
定した開口特性が得られる新たな微細接続孔の形成方法
を提供することを目的とする。
あり、マスクにおける開口径の拡大を抑制しながら、安
定した開口特性が得られる新たな微細接続孔の形成方法
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】本発明者は、上記問題点
に鑑みて鋭意検討を行った結果、マスクにおける開口径
の拡大を抑制しながら安定した開口を行うために、反射
防止膜にテーパエッチングを行い、それをマスクとして
微細接続孔の矩形マスクを形成することが好適であるこ
とを見出し本発明をするに至った。
に鑑みて鋭意検討を行った結果、マスクにおける開口径
の拡大を抑制しながら安定した開口を行うために、反射
防止膜にテーパエッチングを行い、それをマスクとして
微細接続孔の矩形マスクを形成することが好適であるこ
とを見出し本発明をするに至った。
【0012】すなわち、本発明は、半導体装置の製造に
おいて微細接続孔を形成する方法であって、微細接続孔
を形成する膜を有する基板の前記膜上にマスク層を形成
する工程と、前記マスク層上に反射防止膜を形成する工
程と、前記反射防止膜に基板側に向って縮径する孔を形
成する工程と、前記孔を有する反射防止膜を用いて前記
マスク層に微細接続孔形成用のパターンを形成する工程
と、前記微細接続孔形成用のパターンにしたがって、前
記膜に微細接続孔を形成する工程と、を具備することを
特徴とする微細接続孔の形成方法を提供する。
おいて微細接続孔を形成する方法であって、微細接続孔
を形成する膜を有する基板の前記膜上にマスク層を形成
する工程と、前記マスク層上に反射防止膜を形成する工
程と、前記反射防止膜に基板側に向って縮径する孔を形
成する工程と、前記孔を有する反射防止膜を用いて前記
マスク層に微細接続孔形成用のパターンを形成する工程
と、前記微細接続孔形成用のパターンにしたがって、前
記膜に微細接続孔を形成する工程と、を具備することを
特徴とする微細接続孔の形成方法を提供する。
【0013】この構成によれば、マスクの径が拡大し易
いポリシリコンサイドウォールを形成せず、微細接続孔
のマスク加工用の反射防止膜をテーパエッチングしてこ
れを転写するので、サイドウォールを用いずに直接マス
クとなる層に微細接続孔パターンを形成でき、理想の矩
形マスク形成を実現することができる。その結果、マス
クにおける開口径の拡大を抑制しながら、安定した開口
特性を得ることができる。
いポリシリコンサイドウォールを形成せず、微細接続孔
のマスク加工用の反射防止膜をテーパエッチングしてこ
れを転写するので、サイドウォールを用いずに直接マス
クとなる層に微細接続孔パターンを形成でき、理想の矩
形マスク形成を実現することができる。その結果、マス
クにおける開口径の拡大を抑制しながら、安定した開口
特性を得ることができる。
【0014】本発明の微細接続孔の形成方法において
は、前記反射防止膜が、SiOxNy、シリコン、有機
化合物(有機塗布膜材料やアモルファスカーボン)、及
び高融点金属からなる群より選ばれた少なくとも一つを
含むことを特徴とすることが好ましい。
は、前記反射防止膜が、SiOxNy、シリコン、有機
化合物(有機塗布膜材料やアモルファスカーボン)、及
び高融点金属からなる群より選ばれた少なくとも一つを
含むことを特徴とすることが好ましい。
【0015】すなわち、反射防止膜としては、所望のテ
ーパ形状(基板側に向って縮径する形状)が得られれ
ば、SiOxNy、シリコン等の無機系のものや、アモ
ルファスカーボン等の有機系のものを用いることができ
る。これらの膜のテーパエッチングは、エッチングレー
トを低下させたり、反応生成物を意図的に側壁に堆積さ
せたりすることにより十分に可能である。
ーパ形状(基板側に向って縮径する形状)が得られれ
ば、SiOxNy、シリコン等の無機系のものや、アモ
ルファスカーボン等の有機系のものを用いることができ
る。これらの膜のテーパエッチングは、エッチングレー
トを低下させたり、反応生成物を意図的に側壁に堆積さ
せたりすることにより十分に可能である。
【0016】また、本発明の微細接続孔の形成方法にお
いては、マスク層が、高融点金属系材料、例えば高融点
金属シリサイド等で構成された層を含む複数の層で構成
されていることが好ましい。この構成によれば、微細接
続孔のエッチング時の選択比を高く確保することができ
るので、マスク層の厚さを薄くすることができる。
いては、マスク層が、高融点金属系材料、例えば高融点
金属シリサイド等で構成された層を含む複数の層で構成
されていることが好ましい。この構成によれば、微細接
続孔のエッチング時の選択比を高く確保することができ
るので、マスク層の厚さを薄くすることができる。
【0017】また、本発明の微細接続孔の形成方法にお
いては、マスク層に微細接続孔形成用のパターンを形成
する工程を、低圧・高密度プラズマを発生させる装置に
おいて行うことが好ましい。この構成によれば、微細接
続孔のマスク層における開口の径を制御することができ
る。
いては、マスク層に微細接続孔形成用のパターンを形成
する工程を、低圧・高密度プラズマを発生させる装置に
おいて行うことが好ましい。この構成によれば、微細接
続孔のマスク層における開口の径を制御することができ
る。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図1から図3は本発明の方
法に使用する高密度プラズマを発生できるプラズマ処理
装置を示した図である。図1はRFバイアス印加型EC
Rプラズマエッチング装置を示す。この装置は、マグネ
トロン11で発生したマイクロ波を、導波管12および
石英ベルジャー13を介して静電チャックもしくはクラ
ンプ16でウエハステージ17上に設置されたウエハ1
5に到達させるものである。なお、図中14は石英ベル
ジャー13内に磁場を形成するためのソレノイドコイル
であり、18は高周波電源である。
を参照して詳細に説明する。図1から図3は本発明の方
法に使用する高密度プラズマを発生できるプラズマ処理
装置を示した図である。図1はRFバイアス印加型EC
Rプラズマエッチング装置を示す。この装置は、マグネ
トロン11で発生したマイクロ波を、導波管12および
石英ベルジャー13を介して静電チャックもしくはクラ
ンプ16でウエハステージ17上に設置されたウエハ1
5に到達させるものである。なお、図中14は石英ベル
ジャー13内に磁場を形成するためのソレノイドコイル
であり、18は高周波電源である。
【0019】図2はMCRタイプ(磁場封じ込め型リア
クター)のエッチング装置を示す。この装置は、石英製
の側壁電極20に高周波電源18より13.56MHz
のRFを印加し、上部電極19をアノ一ドとして放電し
た後、上部電極19またはチャンバー側壁に巻いたマル
チポール磁石(図示せず)で磁場封じ込めを行って比較
的高密度のプラズマを形成する機構を有するものであ
る。また、この装置においては、ウエハステージ17に
基板バイアス450kHzを印加することにより入射イ
オンエネルギーを独立に制御することができる。
クター)のエッチング装置を示す。この装置は、石英製
の側壁電極20に高周波電源18より13.56MHz
のRFを印加し、上部電極19をアノ一ドとして放電し
た後、上部電極19またはチャンバー側壁に巻いたマル
チポール磁石(図示せず)で磁場封じ込めを行って比較
的高密度のプラズマを形成する機構を有するものであ
る。また、この装置においては、ウエハステージ17に
基板バイアス450kHzを印加することにより入射イ
オンエネルギーを独立に制御することができる。
【0020】図3は誘導結合プラズマ(ICP)タイプ
のエッチング装置を示す。この装置は、高周波電源18
から石英板22上に蚊取り線香状に巻かれた誘導結合コ
イル21にRF(13.56MHz)を印加して高密度
プラズマを発生させる機構を有するものである。
のエッチング装置を示す。この装置は、高周波電源18
から石英板22上に蚊取り線香状に巻かれた誘導結合コ
イル21にRF(13.56MHz)を印加して高密度
プラズマを発生させる機構を有するものである。
【0021】また、図示していないが、上記何れの装置
においても、高周波電源18を具備したウエハステージ
17は、温度制御用の冷媒(例えばフロリナート)を循
環できる構造を有しており、さらに単極式静電チャック
が設置されている。
においても、高周波電源18を具備したウエハステージ
17は、温度制御用の冷媒(例えばフロリナート)を循
環できる構造を有しており、さらに単極式静電チャック
が設置されている。
【0022】次に、本発明の具体的な実施形態について
説明する。 (実施形態1)まず、図4(a)に示すように、Si基
板101上にゲート酸化膜102を熱酸化で厚さ7nm
形成した後、その上に例えば減圧CVD法にてリンドー
プポリシリコン膜103を厚さ100nmで、更にその
上に例えばプラズマCVD法でWSix膜104を厚さ
100nmで形成した。
説明する。 (実施形態1)まず、図4(a)に示すように、Si基
板101上にゲート酸化膜102を熱酸化で厚さ7nm
形成した後、その上に例えば減圧CVD法にてリンドー
プポリシリコン膜103を厚さ100nmで、更にその
上に例えばプラズマCVD法でWSix膜104を厚さ
100nmで形成した。
【0023】次いで、上記サンプルに対して、エキシマ
ステッパーを用いて以下に示す条件下で0.35μm幅
の所望のゲートパターンを形成した。更に、ポリシリコ
ン膜103及びWSix膜104で構成されるゲート電
極の側壁にLDDサイドウォール膜105を形成した。
ステッパーを用いて以下に示す条件下で0.35μm幅
の所望のゲートパターンを形成した。更に、ポリシリコ
ン膜103及びWSix膜104で構成されるゲート電
極の側壁にLDDサイドウォール膜105を形成した。
【0024】(WSix膜104及びポリシリコン膜1
03エッチングステップ) エッチング装置 :ECRタイプ ガス :Cl2 /O2 =75/6sccm 圧力 :0.4Pa μ波出力 :1200W RFバイアス :70W(WSix膜)、50W(ポ
リシリコン膜) ウエハ温度 :20℃ オーバーエッチ :40%
03エッチングステップ) エッチング装置 :ECRタイプ ガス :Cl2 /O2 =75/6sccm 圧力 :0.4Pa μ波出力 :1200W RFバイアス :70W(WSix膜)、50W(ポ
リシリコン膜) ウエハ温度 :20℃ オーバーエッチ :40%
【0025】 (LDDサイドウォール膜105形成ステップ) エッチング装置 :アノードカップル平行平板タイプ ガス :CHF3 /CF4 /Ar=40/4
0/800sccm 圧力 :200Pa RFバイアス :500W(380kHz) ウエハ温度 :50℃ オーバーエッチ :5%
0/800sccm 圧力 :200Pa RFバイアス :500W(380kHz) ウエハ温度 :50℃ オーバーエッチ :5%
【0026】次いで、図4(b)に示すように、この上
に層間絶縁膜106としてSiO2膜を、例えば常圧C
VD・リフロー法により厚さ600nmで、ポリシリコ
ン膜103を減圧CVD法により厚さ300nmで形成
した。その後、図4(c)に示すように、その上に反射
防止膜107としてSiOxNy膜を、例えばプラズマ
CVD法により厚さ100nmで形成した。
に層間絶縁膜106としてSiO2膜を、例えば常圧C
VD・リフロー法により厚さ600nmで、ポリシリコ
ン膜103を減圧CVD法により厚さ300nmで形成
した。その後、図4(c)に示すように、その上に反射
防止膜107としてSiOxNy膜を、例えばプラズマ
CVD法により厚さ100nmで形成した。
【0027】次いで、図5(a)に示すように、この上
にフォトレジスト膜108を形成して、KrFエキシマ
ステッパーによりフォトレジスト膜108に0.25μ
m径の開口を有するコンタクトホール(微細接続孔)パ
ターンを形成した。その際、図5(a)に示すように、
コンタクトホールを形成する位置と、コンタクトホール
パターンの開口の位置が右方向に0.05μmのホール
パターニングずれが生じていた。
にフォトレジスト膜108を形成して、KrFエキシマ
ステッパーによりフォトレジスト膜108に0.25μ
m径の開口を有するコンタクトホール(微細接続孔)パ
ターンを形成した。その際、図5(a)に示すように、
コンタクトホールを形成する位置と、コンタクトホール
パターンの開口の位置が右方向に0.05μmのホール
パターニングずれが生じていた。
【0028】その後、例えば図1に示すECRタイプの
エッチング装置を用いて以下の条件にて反射防止膜10
7及びポリシリコン膜103のエッチング(テーパーエ
ッチング)を行ったところ、図5(b)に示す構造を経
て図6(a)に示す構造になった。
エッチング装置を用いて以下の条件にて反射防止膜10
7及びポリシリコン膜103のエッチング(テーパーエ
ッチング)を行ったところ、図5(b)に示す構造を経
て図6(a)に示す構造になった。
【0029】(反射防止膜107エッチングステップ) ガス :Cl2 /O2 =75/8sccm 圧力 :0.4Pa μ波出力 :1200W(2.45GHz) RFバイアス :50W(800kHz) ウエハ温度 :20℃ オーバーエッチ :10%
【0030】 (ポリシリコン膜103エッチングステップ) ガス :Cl2 /O2 =75/2sccm 圧力 :0.4Pa μ波出力 :1200W(2.45GHz) RFバイアス :70W(800kHz) ウエハ温度 :20℃ オーバーエッチ :30%
【0031】その後、図6(b)に示すように、市販の
アッシング装置によりフォトレジスト膜108を除去し
た。図6(b)に示すように、この構造では、テーパ形
状の開口を有する反射防止膜107がマスクとなり、ポ
リシリコン膜103に0.1μm径の開口を有するホー
ルパターンが形成されている。
アッシング装置によりフォトレジスト膜108を除去し
た。図6(b)に示すように、この構造では、テーパ形
状の開口を有する反射防止膜107がマスクとなり、ポ
リシリコン膜103に0.1μm径の開口を有するホー
ルパターンが形成されている。
【0032】最後に、これに市販のマグネトロンタイプ
のエッチング装置により、以下の条件で層間絶縁膜10
6をエッチングしたところ、図7(a)の構造を経て、
図7(b)に示す構造となった。すなわち、反射防止膜
107は、層間絶縁膜106のエッチング中に除去され
た。
のエッチング装置により、以下の条件で層間絶縁膜10
6をエッチングしたところ、図7(a)の構造を経て、
図7(b)に示す構造となった。すなわち、反射防止膜
107は、層間絶縁膜106のエッチング中に除去され
た。
【0033】(層間絶縁膜106エッチングステップ) ガス :C4 F8 /CO/Ar=5/100
/300sccm 圧力 :5.0Pa RFバイアス :1500W(13.56MHz) ウエハ温度 :20℃ オーバーエッチ :50%
/300sccm 圧力 :5.0Pa RFバイアス :1500W(13.56MHz) ウエハ温度 :20℃ オーバーエッチ :50%
【0034】図7(b)から分かるように、この構造に
おいては、エッチング中にマスクの開口径が0.1μm
に保たれたため、垂直形状のコンタクトホールが形成で
きている。したがって、従来の方法では、マスクにおけ
る開口径が拡大して配線短絡を起こすところ、本実施形
態の方法では、0.05μmの合せずれが生じたにもか
かわらず、配線短絡はまったく起らなかった。このよう
に、本実施形態により、良好な形状の微細接続孔の形成
を実現することができ、耐圧特性として降伏電圧50V
以上を達成できた。
おいては、エッチング中にマスクの開口径が0.1μm
に保たれたため、垂直形状のコンタクトホールが形成で
きている。したがって、従来の方法では、マスクにおけ
る開口径が拡大して配線短絡を起こすところ、本実施形
態の方法では、0.05μmの合せずれが生じたにもか
かわらず、配線短絡はまったく起らなかった。このよう
に、本実施形態により、良好な形状の微細接続孔の形成
を実現することができ、耐圧特性として降伏電圧50V
以上を達成できた。
【0035】(実施形態2)実施形態1と同様にして図
4(a)に示す構造のサンプルを作製した。次いで、図
4(b)に示すように、この上に層間絶縁膜106とし
てSiO2膜を、例えば常圧CVD・リフロー法により
厚さ600nmで、ポリシリコン膜103を減圧CVD
法により厚さ300nmで形成した。その後、図4
(c)に示すように、その上に反射防止膜107として
有機系反射防止膜(例えば、Brewer Scien
ce社製 DUV−18)をスピンコート塗布して厚さ
120nmで形成した。
4(a)に示す構造のサンプルを作製した。次いで、図
4(b)に示すように、この上に層間絶縁膜106とし
てSiO2膜を、例えば常圧CVD・リフロー法により
厚さ600nmで、ポリシリコン膜103を減圧CVD
法により厚さ300nmで形成した。その後、図4
(c)に示すように、その上に反射防止膜107として
有機系反射防止膜(例えば、Brewer Scien
ce社製 DUV−18)をスピンコート塗布して厚さ
120nmで形成した。
【0036】次いで、図5(a)に示すように、この上
にフォトレジスト膜108を形成して、KrFエキシマ
ステッパーによりフォトレジスト膜108に0.25μ
m径の開口を有するコンタクトホール(微細接続孔)パ
ターンを形成した。その際、図5(a)に示すように、
コンタクトホールを形成する位置と、コンタクトホール
パターンの開口の位置が右方向に0.05μmのホール
パターニングずれが生じていた。
にフォトレジスト膜108を形成して、KrFエキシマ
ステッパーによりフォトレジスト膜108に0.25μ
m径の開口を有するコンタクトホール(微細接続孔)パ
ターンを形成した。その際、図5(a)に示すように、
コンタクトホールを形成する位置と、コンタクトホール
パターンの開口の位置が右方向に0.05μmのホール
パターニングずれが生じていた。
【0037】その後、例えば図2に示すMCRタイプの
エッチング装置を用いて以下の条件にて反射防止膜10
7及びポリシリコン膜103のエッチング(テーパーエ
ッチング)を行ったところ、図5(b)に示す構造を経
て図6(a)に示す構造になった。
エッチング装置を用いて以下の条件にて反射防止膜10
7及びポリシリコン膜103のエッチング(テーパーエ
ッチング)を行ったところ、図5(b)に示す構造を経
て図6(a)に示す構造になった。
【0038】(反射防止膜107エッチングステップ) ガス :Ar/O2 =100/10sccm 圧力 :0.4Pa ソース出力 :1200W(13.56MHz) RFバイアス :50W(450kHz) ウエハ温度 :70℃ オーバーエッチ :5%
【0039】 (ポリシリコン膜103エッチングステップ) ガス :Cl2 =50sccm 圧力 :0.4Pa ソース出力 :1200W(13.56MHz) RFバイアス :70W(450kHz) ウエハ温度 :70℃ オーバーエッチ :5%
【0040】その後、図7(a)に示すように、市販の
アッシング装置によりフォトレジスト膜108を除去し
た。このアッシング処理の際に、有機系の反射防止膜1
07も除去された。この場合においても、図6(b)に
示すように、テーパ形状の開口を有する反射防止膜10
7がマスクとなり、ポリシリコン膜103に0.1μm
径の開口を有するホールパターンが形成された。
アッシング装置によりフォトレジスト膜108を除去し
た。このアッシング処理の際に、有機系の反射防止膜1
07も除去された。この場合においても、図6(b)に
示すように、テーパ形状の開口を有する反射防止膜10
7がマスクとなり、ポリシリコン膜103に0.1μm
径の開口を有するホールパターンが形成された。
【0041】最後に、これに市販のマグネトロンタイプ
のエッチング装置により、以下の条件で層間絶縁膜10
6をエッチングしたところ、図7(b)に示す構造とな
った。
のエッチング装置により、以下の条件で層間絶縁膜10
6をエッチングしたところ、図7(b)に示す構造とな
った。
【0042】(層間絶縁膜106エッチングステップ) ガス :C4 F8 /CO/Ar=5/100
/300sccm 圧力 :5.0Pa RFバイアス :1500W(13.56MHz) ウエハ温度 :20℃ オーバーエッチ :50%
/300sccm 圧力 :5.0Pa RFバイアス :1500W(13.56MHz) ウエハ温度 :20℃ オーバーエッチ :50%
【0043】図7(b)から分かるように、この構造に
おいては、エッチング中にマスクの開口径が0.1μm
に保たれたため、垂直形状のコンタクトホールが形成で
きている。したがって、従来の方法では、マスクにおけ
る開口径が拡大して配線短絡を起こすところ、本実施形
態の方法では、0.05μmの合せずれが生じたにもか
かわらず、配線短絡はまったく起らなかった。このよう
に、本実施形態により、良好な形状の微細接続孔の形成
を実現することができ、耐圧特性として降伏電圧50V
以上を達成できた。
おいては、エッチング中にマスクの開口径が0.1μm
に保たれたため、垂直形状のコンタクトホールが形成で
きている。したがって、従来の方法では、マスクにおけ
る開口径が拡大して配線短絡を起こすところ、本実施形
態の方法では、0.05μmの合せずれが生じたにもか
かわらず、配線短絡はまったく起らなかった。このよう
に、本実施形態により、良好な形状の微細接続孔の形成
を実現することができ、耐圧特性として降伏電圧50V
以上を達成できた。
【0044】(実施形態3)まず、図8(a)に示すよ
うに、Si基板101上にゲート酸化膜102を熱酸化
で厚さ7nm形成した後、その上に例えば減圧CVD法
にてリンドープポリシリコン膜103を厚さ100nm
で、更にその上に例えばプラズマCVD法でWSix膜
104を厚さ100nmで形成した。
うに、Si基板101上にゲート酸化膜102を熱酸化
で厚さ7nm形成した後、その上に例えば減圧CVD法
にてリンドープポリシリコン膜103を厚さ100nm
で、更にその上に例えばプラズマCVD法でWSix膜
104を厚さ100nmで形成した。
【0045】次いで、上記サンプルに対して、エキシマ
ステッパーを用いて以下に示す条件下で0.35μm幅
の所望のゲートパターンを形成した。更に、ポリシリコ
ン膜103及びWSix膜104で構成されるゲート電
極の側壁にLDDサイドウォール膜105を形成した。
ステッパーを用いて以下に示す条件下で0.35μm幅
の所望のゲートパターンを形成した。更に、ポリシリコ
ン膜103及びWSix膜104で構成されるゲート電
極の側壁にLDDサイドウォール膜105を形成した。
【0046】(WSix膜104及びポリシリコン膜1
03エッチングステップ) エッチング装置 :ECRタイプ ガス :Cl2 /O2 =75/6sccm 圧力 :0.4Pa μ波出力 :1200W RFバイアス :70W(WSix膜)、50W(ポ
リシリコン膜) ウエハ温度 :20℃ オーバーエッチ :40%
03エッチングステップ) エッチング装置 :ECRタイプ ガス :Cl2 /O2 =75/6sccm 圧力 :0.4Pa μ波出力 :1200W RFバイアス :70W(WSix膜)、50W(ポ
リシリコン膜) ウエハ温度 :20℃ オーバーエッチ :40%
【0047】 (LDDサイドウォール膜105形成ステップ) エッチング装置 :アノードカップル平行平板タイプ ガス :CHF3 /CF4 /Ar=40/4
0/800sccm 圧力 :200Pa RFバイアス :500W(380kHz) ウエハ温度 :50℃ オーバーエッチ :5%
0/800sccm 圧力 :200Pa RFバイアス :500W(380kHz) ウエハ温度 :50℃ オーバーエッチ :5%
【0048】次いで、図8(b)に示すように、この上
に層間絶縁膜106としてSiO2膜を、例えば常圧C
VD・リフロー法により厚さ600nmで、ポリシリコ
ン膜103を減圧CVD法により厚さ50nmで、高融
点金属系膜として、例えばWSix膜をプラズマCVD
法で厚さ70nmで順次形成した。その後、図4(c)
に示すように、その上に反射防止膜107としてSiO
xNy膜を、例えばプラズマCVD法により厚さ100
nmで形成した。
に層間絶縁膜106としてSiO2膜を、例えば常圧C
VD・リフロー法により厚さ600nmで、ポリシリコ
ン膜103を減圧CVD法により厚さ50nmで、高融
点金属系膜として、例えばWSix膜をプラズマCVD
法で厚さ70nmで順次形成した。その後、図4(c)
に示すように、その上に反射防止膜107としてSiO
xNy膜を、例えばプラズマCVD法により厚さ100
nmで形成した。
【0049】次いで、図9(a)に示すように、この上
にフォトレジスト膜108を形成して、KrFエキシマ
ステッパーによりフォトレジスト膜108に0.25μ
m径の開口を有するコンタクトホール(微細接続孔)パ
ターンを形成した。その際、図9(a)に示すように、
コンタクトホールを形成する位置と、コンタクトホール
パターンの開口の位置が右方向に0.05μmのホール
パターニングずれが生じていた。
にフォトレジスト膜108を形成して、KrFエキシマ
ステッパーによりフォトレジスト膜108に0.25μ
m径の開口を有するコンタクトホール(微細接続孔)パ
ターンを形成した。その際、図9(a)に示すように、
コンタクトホールを形成する位置と、コンタクトホール
パターンの開口の位置が右方向に0.05μmのホール
パターニングずれが生じていた。
【0050】その後、例えば図3に示すICPタイプの
エッチング装置を用いて以下の条件にて反射防止膜10
7/高融点金属系膜109/ポリシリコン膜103のエ
ッチング(テーパーエッチング)を行ったところ、図9
(b)に示す構造を経て図10(a)に示す構造になっ
た。
エッチング装置を用いて以下の条件にて反射防止膜10
7/高融点金属系膜109/ポリシリコン膜103のエ
ッチング(テーパーエッチング)を行ったところ、図9
(b)に示す構造を経て図10(a)に示す構造になっ
た。
【0051】(反射防止膜107エッチングステップ) ガス :Cl2 /O2 =50/10sccm 圧力 :0.4Pa ソース出力 :300W(13.56MHz) RFバイアス :50W(13.56MHz) ウエハ温度 :70℃ オーバーエッチ :20%
【0052】(高融点金属系膜109/ポリシリコン膜
103エッチングステップ) ガス :Cl2 /O2 =50/5sccm 圧力 :0.4Pa μ波出力 :400W(13.56MHz) RFバイアス :50W(13.56MHz) ウエハ温度 :70℃ オーバーエッチ :20%
103エッチングステップ) ガス :Cl2 /O2 =50/5sccm 圧力 :0.4Pa μ波出力 :400W(13.56MHz) RFバイアス :50W(13.56MHz) ウエハ温度 :70℃ オーバーエッチ :20%
【0053】その後、図10(b)に示すように、市販
のアッシング装置によりフォトレジスト膜108を除去
した。図10(b)に示すように、この構造では、テー
パ形状の開口を有する反射防止膜107がマスクとな
り、高融点金属系膜109/ポリシリコン膜103に
0.1μm径の開口を有するホールパターンが形成され
ている。
のアッシング装置によりフォトレジスト膜108を除去
した。図10(b)に示すように、この構造では、テー
パ形状の開口を有する反射防止膜107がマスクとな
り、高融点金属系膜109/ポリシリコン膜103に
0.1μm径の開口を有するホールパターンが形成され
ている。
【0054】最後に、これに市販のマグネトロンタイプ
のエッチング装置により、以下の条件で層間絶縁膜10
6をエッチングしたところ、図11(a)の構造を経
て、図11(b)に示す構造となった。すなわち、高融
点金属系膜109上の反射防止膜107は、層間絶縁膜
106のエッチング中に除去された。
のエッチング装置により、以下の条件で層間絶縁膜10
6をエッチングしたところ、図11(a)の構造を経
て、図11(b)に示す構造となった。すなわち、高融
点金属系膜109上の反射防止膜107は、層間絶縁膜
106のエッチング中に除去された。
【0055】(層間絶縁膜106エッチングステップ) ガス :C4 F8 /CO/Ar=5/100
/300sccm 圧力 :5.0Pa RFバイアス :1500W(13.56MHz) ウエハ温度 :20℃ オーバーエッチ :50%
/300sccm 圧力 :5.0Pa RFバイアス :1500W(13.56MHz) ウエハ温度 :20℃ オーバーエッチ :50%
【0056】図11(b)から分かるように、この構造
においては、エッチング中にマスクの開口径が0.1μ
mに保たれたため、垂直形状のコンタクトホールが形成
できている。したがって、従来の方法では、マスクにお
ける開口径が拡大して配線短絡を起こすところ、本実施
形態の方法では、0.05μmの合せずれが生じたにも
かかわらず、配線短絡はまったく起らなかった。このよ
うに、本実施形態により、良好な形状の微細接続孔の形
成を実現することができ、耐圧特性として降伏電圧50
V以上を達成できた。
においては、エッチング中にマスクの開口径が0.1μ
mに保たれたため、垂直形状のコンタクトホールが形成
できている。したがって、従来の方法では、マスクにお
ける開口径が拡大して配線短絡を起こすところ、本実施
形態の方法では、0.05μmの合せずれが生じたにも
かかわらず、配線短絡はまったく起らなかった。このよ
うに、本実施形態により、良好な形状の微細接続孔の形
成を実現することができ、耐圧特性として降伏電圧50
V以上を達成できた。
【0057】(実施形態4)実施形態3と同様にして図
8(a)に示す構造のサンプルを作製した。次いで、図
8(b)に示すように、この上に層間絶縁膜106とし
てSiO2膜を、例えば常圧CVD・リフロー法により
厚さ600nmで、ポリシリコン膜103を減圧CVD
法により厚さ50nmで、高融点金属系膜として、例え
ばWSix膜をプラズマCVD法で厚さ70nmで順次
形成した。その後、図8(c)に示すように、その上に
反射防止膜107として有機系反射防止膜(例えば、B
rewer Science社製 DUV−18)をス
ピンコート塗布して厚さ120nmで形成した。
8(a)に示す構造のサンプルを作製した。次いで、図
8(b)に示すように、この上に層間絶縁膜106とし
てSiO2膜を、例えば常圧CVD・リフロー法により
厚さ600nmで、ポリシリコン膜103を減圧CVD
法により厚さ50nmで、高融点金属系膜として、例え
ばWSix膜をプラズマCVD法で厚さ70nmで順次
形成した。その後、図8(c)に示すように、その上に
反射防止膜107として有機系反射防止膜(例えば、B
rewer Science社製 DUV−18)をス
ピンコート塗布して厚さ120nmで形成した。
【0058】次いで、図9(a)に示すように、この上
にフォトレジスト膜108を形成して、KrFエキシマ
ステッパーによりフォトレジスト膜108に0.25μ
m径の開口を有するコンタクトホール(微細接続孔)パ
ターンを形成した。その際、図9(a)に示すように、
コンタクトホールを形成する位置と、コンタクトホール
パターンの開口の位置が右方向に0.05μmのホール
パターニングずれが生じていた。
にフォトレジスト膜108を形成して、KrFエキシマ
ステッパーによりフォトレジスト膜108に0.25μ
m径の開口を有するコンタクトホール(微細接続孔)パ
ターンを形成した。その際、図9(a)に示すように、
コンタクトホールを形成する位置と、コンタクトホール
パターンの開口の位置が右方向に0.05μmのホール
パターニングずれが生じていた。
【0059】その後、例えば図1に示すECRタイプの
エッチング装置を用いて以下の条件にて反射防止膜10
7/高融点金属系膜109/ポリシリコン膜103のエ
ッチング(テーパーエッチング)を行ったところ、図9
(b)に示す構造を経て図10(a)に示す構造になっ
た。
エッチング装置を用いて以下の条件にて反射防止膜10
7/高融点金属系膜109/ポリシリコン膜103のエ
ッチング(テーパーエッチング)を行ったところ、図9
(b)に示す構造を経て図10(a)に示す構造になっ
た。
【0060】(反射防止膜107エッチングステップ) ガス :Cl2 /O2 =20/40sccm 圧力 :0.4Pa μ波出力 :1000W(2.45GHz) RFバイアス :70W(800kHz) ウエハ温度 :20℃ オーバーエッチ :10%
【0061】(高融点金属系膜109/ポリシリコン膜
103エッチングステップ) ガス :Cl2 /O2 =80/10sccm 圧力 :0.4Pa μ波出力 :1000W(2.45GHz) RFバイアス :70W(800kHz) ウエハ温度 :20℃ オーバーエッチ :30%
103エッチングステップ) ガス :Cl2 /O2 =80/10sccm 圧力 :0.4Pa μ波出力 :1000W(2.45GHz) RFバイアス :70W(800kHz) ウエハ温度 :20℃ オーバーエッチ :30%
【0062】その後、図11(a)に示すように、市販
のアッシング装置によりフォトレジスト膜108を除去
した。このアッシング処理の際に、有機系の反射防止膜
107も除去された。この場合においても、図10
(b)に示すように、テーパ形状の開口を有する反射防
止膜107がマスクとなり、高融点金属系膜109/ポ
リシリコン膜103に0.1μm径の開口を有するホー
ルパターンが形成された。
のアッシング装置によりフォトレジスト膜108を除去
した。このアッシング処理の際に、有機系の反射防止膜
107も除去された。この場合においても、図10
(b)に示すように、テーパ形状の開口を有する反射防
止膜107がマスクとなり、高融点金属系膜109/ポ
リシリコン膜103に0.1μm径の開口を有するホー
ルパターンが形成された。
【0063】最後に、これに市販のマグネトロンタイプ
のエッチング装置により、以下の条件で層間絶縁膜10
6をエッチングしたところ、図11(b)に示す構造と
なった。
のエッチング装置により、以下の条件で層間絶縁膜10
6をエッチングしたところ、図11(b)に示す構造と
なった。
【0064】(層間絶縁膜106エッチングステップ) ガス :C4 F8 /CO/Ar=5/100
/300sccm 圧力 :5.0Pa RFバイアス :1500W(13.56MHz) ウエハ温度 :20℃ オーバーエッチ :50%
/300sccm 圧力 :5.0Pa RFバイアス :1500W(13.56MHz) ウエハ温度 :20℃ オーバーエッチ :50%
【0065】図11(b)から分かるように、この構造
においては、エッチング中にマスクの開口径が0.1μ
mに保たれたため、垂直形状のコンタクトホールが形成
できている。したがって、従来の方法では、マスクにお
ける開口径が拡大して配線短絡を起こすところ、本実施
形態の方法では、0.05μmの合せずれが生じたにも
かかわらず、配線短絡はまったく起らなかった。このよ
うに、本実施形態により、良好な形状の微細接続孔の形
成を実現することができ、耐圧特性として降伏電圧50
V以上を達成できた。
においては、エッチング中にマスクの開口径が0.1μ
mに保たれたため、垂直形状のコンタクトホールが形成
できている。したがって、従来の方法では、マスクにお
ける開口径が拡大して配線短絡を起こすところ、本実施
形態の方法では、0.05μmの合せずれが生じたにも
かかわらず、配線短絡はまったく起らなかった。このよ
うに、本実施形態により、良好な形状の微細接続孔の形
成を実現することができ、耐圧特性として降伏電圧50
V以上を達成できた。
【0066】本発明について上記4つの実施形態を説明
したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものでな
く、プラズマ源や、装置構成、サンプル構造、エッチン
グガス等のプロセス条件は本発明の主旨を逸脱しない範
囲で適宜選択できるのは言うまでもない。
したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものでな
く、プラズマ源や、装置構成、サンプル構造、エッチン
グガス等のプロセス条件は本発明の主旨を逸脱しない範
囲で適宜選択できるのは言うまでもない。
【0067】
【発明の効果】以上説明したように本発明の微細接続孔
の形成方法は、テーパ形状の開口を有する反射防止膜を
用いてマスク層に開口を形成するので、マスクにおける
開口径の拡大を抑制しながら、安定した開口特性が得ら
れる新規な方法である。
の形成方法は、テーパ形状の開口を有する反射防止膜を
用いてマスク層に開口を形成するので、マスクにおける
開口径の拡大を抑制しながら、安定した開口特性が得ら
れる新規な方法である。
【図1】本発明の方法において使用するECRタイプの
エッチング装置を示す概略断面図である。
エッチング装置を示す概略断面図である。
【図2】本発明の方法において使用するMCRタイプの
エッチング装置を示す概略断面図である。
エッチング装置を示す概略断面図である。
【図3】本発明の方法において使用するICPタイプの
エッチング装置を示す概略断面図である。
エッチング装置を示す概略断面図である。
【図4】本発明における実施形態1及び実施形態2を説
明するためのサンプル断面構造を示す概略図である。
明するためのサンプル断面構造を示す概略図である。
【図5】本発明における実施形態1及び実施形態2を説
明するためのサンプル断面構造を示す概略図である。
明するためのサンプル断面構造を示す概略図である。
【図6】本発明における実施形態1及び実施形態2を説
明するためのサンプル断面構造を示す概略図である。
明するためのサンプル断面構造を示す概略図である。
【図7】本発明における実施形態1及び実施形態2を説
明するためのサンプル断面構造を示す概略図である。
明するためのサンプル断面構造を示す概略図である。
【図8】本発明における実施形態3及び実施形態4を説
明するためのサンプル断面構造を示す概略図である。
明するためのサンプル断面構造を示す概略図である。
【図9】本発明における実施形態3及び実施形態4を説
明するためのサンプル断面構造を示す概略図である。
明するためのサンプル断面構造を示す概略図である。
【図10】本発明における実施形態3及び実施形態4を
説明するためのサンプル断面構造を示す概略図である。
説明するためのサンプル断面構造を示す概略図である。
【図11】本発明における実施形態3及び実施形態4を
説明するためのサンプル断面構造を示す概略図である。
説明するためのサンプル断面構造を示す概略図である。
【図12】従来の微細接続孔の形成方法を説明するため
の概略図である。
の概略図である。
11…マグネトロン、12…導波管、13…石英ベルジ
ャー、14…ソレノイドコイル、15…ウエハ、16…
クランプ、17…ウエハステージ、18…高周波電源、
19…上部電極、20…側壁電極、21…誘導結合コイ
ル、22…石英板、101…Si基板、102…ゲート
酸化膜、103…ポリシリコン膜、104…WSix
膜、105…LDDサイドウォール膜、106…層間絶
縁膜、107…反射防止膜、108…フォトレジスト
膜、109…高融点金属系膜。
ャー、14…ソレノイドコイル、15…ウエハ、16…
クランプ、17…ウエハステージ、18…高周波電源、
19…上部電極、20…側壁電極、21…誘導結合コイ
ル、22…石英板、101…Si基板、102…ゲート
酸化膜、103…ポリシリコン膜、104…WSix
膜、105…LDDサイドウォール膜、106…層間絶
縁膜、107…反射防止膜、108…フォトレジスト
膜、109…高融点金属系膜。
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体装置の製造において微細接続孔を
形成する方法であって、 微細接続孔を形成する膜を有する基板の前記膜上にマス
ク層を形成する工程と、 前記マスク層上に反射防止膜を形成する工程と、 前記反射防止膜に基板側に向って縮径する孔を形成する
工程と、 前記孔を有する反射防止膜を用いて前記マスク層に微細
接続孔形成用のパターンを形成する工程と、 前記微細接続孔形成用のパターンにしたがって、前記膜
に微細接続孔を形成する工程と、を具備することを特徴
とする微細接続孔の形成方法。 - 【請求項2】 前記反射防止膜は、SiOxNy、シリ
コン、有機塗布膜材料及びアモルファスカーボンからな
る群より選ばれた少なくとも一つで構成されていること
を特徴とする請求項1に記載の微細接続孔の形成方法。 - 【請求項3】 前記マスク層は、高融点金属系層を含む
複数の層で構成されていることを特徴とする請求項1 又
は請求項2に記載の微細接続孔の形成方法。 - 【請求項4】 前記マスク層に微細接続孔形成用のパタ
ーンを形成する工程は、低圧・高密度プラズマを発生さ
せる装置において行うことを特徴とする請求項1乃至請
求項3のいずれかに記載の微細接続孔の形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17718697A JPH1126578A (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 微細接続孔の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17718697A JPH1126578A (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 微細接続孔の形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1126578A true JPH1126578A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16026688
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17718697A Pending JPH1126578A (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 微細接続孔の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1126578A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1154468A2 (en) * | 2000-02-17 | 2001-11-14 | Applied Materials, Inc. | Method of depositing an amorphous carbon layer |
US6887645B2 (en) | 2000-08-31 | 2005-05-03 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Negative resist composition |
US6967072B2 (en) | 2000-06-08 | 2005-11-22 | Applied Materials, Inc. | Photolithography scheme using a silicon containing resist |
US7064078B2 (en) | 2004-01-30 | 2006-06-20 | Applied Materials | Techniques for the use of amorphous carbon (APF) for various etch and litho integration scheme |
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