JPS6230890A - 有機マスクを状態調節するための方法 - Google Patents
有機マスクを状態調節するための方法Info
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- JPS6230890A JPS6230890A JP61116014A JP11601486A JPS6230890A JP S6230890 A JPS6230890 A JP S6230890A JP 61116014 A JP61116014 A JP 61116014A JP 11601486 A JP11601486 A JP 11601486A JP S6230890 A JPS6230890 A JP S6230890A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、一般にはシリコンの工・ノチングをするため
のフォトレジストマスキング法を含むマスキング法に関
する。
のフォトレジストマスキング法を含むマスキング法に関
する。
第1図は、8100シリーズのエツチングシステムとし
て米国カリフォルニア州すンタクララのアプライドマテ
リアル社から入手できる広く使用されている低圧のイオ
ン補助プラズマエツチング反応システム10を示す。こ
の特定のシリーズは、誘電体、例えば酸化物、窒化物お
よび有機物のエツチングのため、ポリシリコンおよび単
結晶シリコンのエツチングのためおよびアルミニウムお
よびアルミニウム合金のエツチングのため産業界で広く
使用されているが、上記エツチングされる材料はいずれ
も高度の異方性を有するものばかりである。
て米国カリフォルニア州すンタクララのアプライドマテ
リアル社から入手できる広く使用されている低圧のイオ
ン補助プラズマエツチング反応システム10を示す。こ
の特定のシリーズは、誘電体、例えば酸化物、窒化物お
よび有機物のエツチングのため、ポリシリコンおよび単
結晶シリコンのエツチングのためおよびアルミニウムお
よびアルミニウム合金のエツチングのため産業界で広く
使用されているが、上記エツチングされる材料はいずれ
も高度の異方性を有するものばかりである。
イオン補助プラズマエツチング反応システム10は、R
FC高周波〉システム内で陽極として作動する金属壁を
有するプロセスチャンバを利用する。モジュール12か
らのガスは、チャンバの頂部に位置するガス分配リング
またはマニホールド14およびガス人口13を通ってチ
ャンバに進入する。消費されるエツチング生成物および
ガスはポート15および16を通って排出される。排出
ボート15は可変スロットルバルブ17に接続され、こ
のスロットルバルブは容量性マニホールド18による圧
力検出に応答してプロセス条件に従ってボンピング速度
を変えることによりチャンバ圧力を制御する。システム
の排出ボート15は、約3〜300ミリトールのプロセ
ス圧力を発生するターボ分子ポンプ19と機械式粗動ポ
ンプ20に可変スロットルバルブ17を介して接続され
ている。エツチングプロセスサイクルの終了時にプロセ
スチャンバに窒素を戻し充填して大気圧とするよう窒素
バージラインも設けられている。裔速低温ポンプ22に
は排出ボート16が接続されている。この低温ポンプ2
2は、チャンバから水蒸気を除去しかつフォトレジスト
内に吸収されている残留水蒸気を除去するだけでなくプ
ロセスナ、ヤンバを低ベース圧力まで掻めて急速に減圧
するのに使用される。ウェーハ23は、トレイに垂直に
取付けられ、トレイは24インチ径のガラス鐘プロセス
チャンバ内の回転自在な六角形電極すなわちヘキソード
24に取付けられている。このシステムは陰極すなわち
ヘキソード23の面積がガラス鑵の壁すなわち陽極11
の面積に対して小さくなっている点で低圧力操作と連動
したこの特徴は、衝突を制御し所望の異方性エツチング
反応を行う。
FC高周波〉システム内で陽極として作動する金属壁を
有するプロセスチャンバを利用する。モジュール12か
らのガスは、チャンバの頂部に位置するガス分配リング
またはマニホールド14およびガス人口13を通ってチ
ャンバに進入する。消費されるエツチング生成物および
ガスはポート15および16を通って排出される。排出
ボート15は可変スロットルバルブ17に接続され、こ
のスロットルバルブは容量性マニホールド18による圧
力検出に応答してプロセス条件に従ってボンピング速度
を変えることによりチャンバ圧力を制御する。システム
の排出ボート15は、約3〜300ミリトールのプロセ
ス圧力を発生するターボ分子ポンプ19と機械式粗動ポ
ンプ20に可変スロットルバルブ17を介して接続され
ている。エツチングプロセスサイクルの終了時にプロセ
スチャンバに窒素を戻し充填して大気圧とするよう窒素
バージラインも設けられている。裔速低温ポンプ22に
は排出ボート16が接続されている。この低温ポンプ2
2は、チャンバから水蒸気を除去しかつフォトレジスト
内に吸収されている残留水蒸気を除去するだけでなくプ
ロセスナ、ヤンバを低ベース圧力まで掻めて急速に減圧
するのに使用される。ウェーハ23は、トレイに垂直に
取付けられ、トレイは24インチ径のガラス鐘プロセス
チャンバ内の回転自在な六角形電極すなわちヘキソード
24に取付けられている。このシステムは陰極すなわち
ヘキソード23の面積がガラス鑵の壁すなわち陽極11
の面積に対して小さくなっている点で低圧力操作と連動
したこの特徴は、衝突を制御し所望の異方性エツチング
反応を行う。
RFエツチング名ソトワーク26によってプロセスチャ
ンバ電極に結合された1 3.56 Mllzゼネレー
タ25を通してRF電力が供給される。
ンバ電極に結合された1 3.56 Mllzゼネレー
タ25を通してRF電力が供給される。
第1図に示されるイオン補助エツチング反応システム1
0は、はんの数年前導入されて以来半厚体業界の牽引馬
となった。このシステムでは非対称な電極配列および低
圧力の作動によって制御したまま異方性のエツチング反
応を行なうが、このエツチング反応はウェハー内、ウェ
ハーごとおよび作動ごとの測定におけるライン幅および
エツチング速度の均一性が優れていることを特徴とする
。
0は、はんの数年前導入されて以来半厚体業界の牽引馬
となった。このシステムでは非対称な電極配列および低
圧力の作動によって制御したまま異方性のエツチング反
応を行なうが、このエツチング反応はウェハー内、ウェ
ハーごとおよび作動ごとの測定におけるライン幅および
エツチング速度の均一性が優れていることを特徴とする
。
低圧および制御されたガス反応およびプロセスチャンハ
ーの温度はエツチング表面を正常にし、更にシステムを
正常にする。更に低パワー密度レベルで低圧力作動を併
用したことにより、ベース層に対する選択性が優れる。
ーの温度はエツチング表面を正常にし、更にシステムを
正常にする。更に低パワー密度レベルで低圧力作動を併
用したことにより、ベース層に対する選択性が優れる。
このシステムは異なる層の連続的なエツチングも可能で
ある。
ある。
過去数年にわたってリソグラフィおよびエツチング技術
において行なわれた上記の改善にもかかわらず、更に再
現性があり、異方性エツチング性能を達成できる第1図
のシステム10のような優れた反応器が存在しているに
もかかわらず、現在および将来の進歩したバイポーラ、
NMO3およびCMO3は現在のマスク技術の能力を大
きく高めることを要求している。これら進歩した技術で
使用される極小の大きさのICチップを製造するにはエ
ツチングプロセス中のマスクの劣化すなわちエツチング
を防止し、マスクの厚みおよび横方向の寸法の双方を穫
めて正確に維持し、エツチングされた層、例えばポリシ
リコンにおいてマスクのレプリカを正確に形成し、かつ
段階状ICにおける薄い厚さのマスク領域で生じるパン
チスルーのような現象を防止することが必要である。
において行なわれた上記の改善にもかかわらず、更に再
現性があり、異方性エツチング性能を達成できる第1図
のシステム10のような優れた反応器が存在しているに
もかかわらず、現在および将来の進歩したバイポーラ、
NMO3およびCMO3は現在のマスク技術の能力を大
きく高めることを要求している。これら進歩した技術で
使用される極小の大きさのICチップを製造するにはエ
ツチングプロセス中のマスクの劣化すなわちエツチング
を防止し、マスクの厚みおよび横方向の寸法の双方を穫
めて正確に維持し、エツチングされた層、例えばポリシ
リコンにおいてマスクのレプリカを正確に形成し、かつ
段階状ICにおける薄い厚さのマスク領域で生じるパン
チスルーのような現象を防止することが必要である。
従って、本発明の主たる目的は標準的プラズマエツチン
グ法の一部でエツチングマスク場所において保護能力の
ある耐エツチング性キャップを形成する方法を提供する
ことにある。
グ法の一部でエツチングマスク場所において保護能力の
ある耐エツチング性キャップを形成する方法を提供する
ことにある。
一つの特徴によれば本発明はマスク上に酸化可能なコー
ティングを形成するようマスクをプラズマエツチングガ
スに暴露し、更にエツチングされる層をあまり酸化する
ことなくコーティングを酸化するようエツチング挿を含
む酸化ガスプラズマにコーティングを慕露することによ
り層のエツチングに先立ち層上のマスクにエツチング耐
性層を形成するためのプロセスに関する。
ティングを形成するようマスクをプラズマエツチングガ
スに暴露し、更にエツチングされる層をあまり酸化する
ことなくコーティングを酸化するようエツチング挿を含
む酸化ガスプラズマにコーティングを慕露することによ
り層のエツチングに先立ち層上のマスクにエツチング耐
性層を形成するためのプロセスに関する。
添付図面と共に本発明の上記およびそれ以外の特徴を説
明する。
明する。
本発明は第一図の反応器10のようなプラズマエツチン
グ反応器におけるエツチング法の最中にシリコンを含む
材料の上に配置されたレジストマスクに薄い保護能力の
ある無機質のキャッピング層を形成できるという発見に
基づく。この方法はまずレジスト上に無機質層すなわち
コーティングを形成し、次にプラズマエツチングに使用
される塩素化エツチングガスのようなエツチングガスに
化学的に不活性の相似キャッピング層を形成するよう前
記コーティングを酸化する。この結果キャッピング層は
レジストに対して極めて高いエツチング選択性を与える
。
グ反応器におけるエツチング法の最中にシリコンを含む
材料の上に配置されたレジストマスクに薄い保護能力の
ある無機質のキャッピング層を形成できるという発見に
基づく。この方法はまずレジスト上に無機質層すなわち
コーティングを形成し、次にプラズマエツチングに使用
される塩素化エツチングガスのようなエツチングガスに
化学的に不活性の相似キャッピング層を形成するよう前
記コーティングを酸化する。この結果キャッピング層は
レジストに対して極めて高いエツチング選択性を与える
。
キャンプデポジションすなわち成長工程は、通常のシス
テムのポリシリコンエツチング圧力よりも比較的高い反
応器のシステム圧力でかつポリシリコンのエツチングに
使用される通常のシステムのバイアス電圧レヘルと比較
して比較的低いDCバイアス電圧レベルでBCl3およ
び/またはHCl等の塩素化エツチングガスの一つまた
は2つ以上の組合わせを使用する。この塩素含有ガスは
、エツチングされた層から塩素含有シリコンエツチング
生成物を発生し、生成物はレジストに変化するので、酸
化されないキャッピング材料の相似コーティングすなわ
ち層として凝縮する。塩素含有エツチング剤及びシリコ
ン含有層、通常のシリコン含有、塩素含有エンチング生
成物の使用およびコーティングがシリコン状の酸化を呈
するという事実に基づくと、これら錯体は5iC7!a
に極めて類似するシリコン−塩素含有物質であると考え
られる。比較的高い圧力は、キャッピング材料の形成を
受は入れやすいスポンジ状表面を形成することによって
レジスト表面を「状631節」し、レジスト上にシリコ
ン−塩素含有材料の形成を容易とする。成長中の錯体へ
の損傷を防止するには、比較的低いバイアス電圧が必要
であると考えられる。
テムのポリシリコンエツチング圧力よりも比較的高い反
応器のシステム圧力でかつポリシリコンのエツチングに
使用される通常のシステムのバイアス電圧レヘルと比較
して比較的低いDCバイアス電圧レベルでBCl3およ
び/またはHCl等の塩素化エツチングガスの一つまた
は2つ以上の組合わせを使用する。この塩素含有ガスは
、エツチングされた層から塩素含有シリコンエツチング
生成物を発生し、生成物はレジストに変化するので、酸
化されないキャッピング材料の相似コーティングすなわ
ち層として凝縮する。塩素含有エツチング剤及びシリコ
ン含有層、通常のシリコン含有、塩素含有エンチング生
成物の使用およびコーティングがシリコン状の酸化を呈
するという事実に基づくと、これら錯体は5iC7!a
に極めて類似するシリコン−塩素含有物質であると考え
られる。比較的高い圧力は、キャッピング材料の形成を
受は入れやすいスポンジ状表面を形成することによって
レジスト表面を「状631節」し、レジスト上にシリコ
ン−塩素含有材料の形成を容易とする。成長中の錯体へ
の損傷を防止するには、比較的低いバイアス電圧が必要
であると考えられる。
このシリコン塩素含有キャンピング材料を形成するため
、他の塩素含有ガス、例えばC12自体を使用できる。
、他の塩素含有ガス、例えばC12自体を使用できる。
この方法は多結晶シリコンおよび単結晶シリコンを含む
シリコン層に適用できるし、更にケイ素化合物等のシリ
コン含有化合物および材料にも適用できる。キャッピン
グ錯体形成工程中にシリコンの外部ソースを簡単に入れ
ることによりシリコンを含まない材料上にマスクを形成
する止きキャンピング材料を形成できる。例えば、シリ
コン含有ガス、例えばSiCβ4をプロセスガス流れ内
に混入できる。
シリコン層に適用できるし、更にケイ素化合物等のシリ
コン含有化合物および材料にも適用できる。キャッピン
グ錯体形成工程中にシリコンの外部ソースを簡単に入れ
ることによりシリコンを含まない材料上にマスクを形成
する止きキャンピング材料を形成できる。例えば、シリ
コン含有ガス、例えばSiCβ4をプロセスガス流れ内
に混入できる。
知的に述べれば、この方法はパターン転写用のレジスト
材料を使用して材料をエツチングする実質的にいかなる
製造方法にも適用できる。
材料を使用して材料をエツチングする実質的にいかなる
製造方法にも適用できる。
第2の酸化工程は、エツチング種、例えばI11?と共
に02または酸素含有種、例えばCO□、COまたはN
tOを含む酸化雰囲気を使用する。この工程は、約10
〜45ミリトールの比較的通常のシステム圧力および約
200〜350ボルトの比較的通常のシステムDCバイ
アス電圧レベルを一般に使用し、てキャッピング層を酸
化し、よって不活性の耐エツチング性キャンピング層の
形成を完了する。
に02または酸素含有種、例えばCO□、COまたはN
tOを含む酸化雰囲気を使用する。この工程は、約10
〜45ミリトールの比較的通常のシステム圧力および約
200〜350ボルトの比較的通常のシステムDCバイ
アス電圧レベルを一般に使用し、てキャッピング層を酸
化し、よって不活性の耐エツチング性キャンピング層の
形成を完了する。
検証によれば、酸化工程は酸化雰囲気およびエツチング
種の組合わせが必要であることを示した。
種の組合わせが必要であることを示した。
事実、ガス流れ中に少量のエツチング種がないと工程は
進行しない。酸化は現在のキャッピング材料と反応する
ようシリコン塩素化合物を必要とする。更に同時エツチ
ングは上方にシリコン酸化エツチングマスクを形成する
シリコンまたはシリコン含有下方層の酸化を防止する。
進行しない。酸化は現在のキャッピング材料と反応する
ようシリコン塩素化合物を必要とする。更に同時エツチ
ングは上方にシリコン酸化エツチングマスクを形成する
シリコンまたはシリコン含有下方層の酸化を防止する。
第2〜5図にはキャッピング層の形成および使用例が示
されている。ここではポリシリコン層31は、第5図の
一対のラインすなわち他の部子A32−32にパターン
化するようになっている。
されている。ここではポリシリコン層31は、第5図の
一対のラインすなわち他の部子A32−32にパターン
化するようになっている。
例示したMO3集積回路は内部に軌跡酸化物34を有す
る基体33とポリシリコン層31の下方の酸化層35か
ら成る。ラインすなわち構造体32〜32を形成するた
め、能動デバイス領域内のポリシリコン上にエンチング
マスク36−36が画定される。上記のように極めて狭
いライン幅WにてポリシリコンN31でレジストマスク
36のレプリカを形成するには、レジストに固有でない
極めて高いシリコン:レジストエツチング選択比Spr
が必要である。しかしながら本発明によれば、ポリシリ
コン[31をエツチングするのに使用される同じ反応器
lO内のその場所で第2図に示されるように個々のレジ
ストエツチングマスク36上にキャッピング錯体37が
形成される。より詳細に述べれば、−iにポリシリコン
層31上の本来の酸化物(図示せず)を除去するようプ
ラズマエソチング工程を行った後、エツチングガスとポ
リシリコン層を反応させるように上記のように塩素化ガ
スを使用し、シリコンからシリコン−塩素含有副生成物
に変化させ、この副生成物を相似層37としてマスク上
に凝縮する。上記のようにレジスト表面および成長層3
7は本方法によりスポンジ状とされ、この特性は第3図
の強力な耐エツチング性キャッピング層38を完了する
のに必要である。更にこのスポンジ状特性は、比較的高
いシステムを使用することによって高められる。
る基体33とポリシリコン層31の下方の酸化層35か
ら成る。ラインすなわち構造体32〜32を形成するた
め、能動デバイス領域内のポリシリコン上にエンチング
マスク36−36が画定される。上記のように極めて狭
いライン幅WにてポリシリコンN31でレジストマスク
36のレプリカを形成するには、レジストに固有でない
極めて高いシリコン:レジストエツチング選択比Spr
が必要である。しかしながら本発明によれば、ポリシリ
コン[31をエツチングするのに使用される同じ反応器
lO内のその場所で第2図に示されるように個々のレジ
ストエツチングマスク36上にキャッピング錯体37が
形成される。より詳細に述べれば、−iにポリシリコン
層31上の本来の酸化物(図示せず)を除去するようプ
ラズマエソチング工程を行った後、エツチングガスとポ
リシリコン層を反応させるように上記のように塩素化ガ
スを使用し、シリコンからシリコン−塩素含有副生成物
に変化させ、この副生成物を相似層37としてマスク上
に凝縮する。上記のようにレジスト表面および成長層3
7は本方法によりスポンジ状とされ、この特性は第3図
の強力な耐エツチング性キャッピング層38を完了する
のに必要である。更にこのスポンジ状特性は、比較的高
いシステムを使用することによって高められる。
更に第3図を参照すると、次にコーティング37から薄
い相似不活性キャッピング層38を形成するため第2酸
化工程が実施される。この酸化工程では、シリコンエツ
チング種を含む酸化雰囲気に錯体37を暴露させること
が必要である。経験からいくつかの理由によ′リシリコ
ンエソチング種が必要であることが示唆されている。ま
ず第1に、周辺シリコンにて酸化物が成長しないよう周
辺シリコンをエツチングすることが必要である。
い相似不活性キャッピング層38を形成するため第2酸
化工程が実施される。この酸化工程では、シリコンエツ
チング種を含む酸化雰囲気に錯体37を暴露させること
が必要である。経験からいくつかの理由によ′リシリコ
ンエソチング種が必要であることが示唆されている。ま
ず第1に、周辺シリコンにて酸化物が成長しないよう周
辺シリコンをエツチングすることが必要である。
かかる酸化物はシリコン上に望んでいないマスクを形成
するので、ポリシリコン層のエツチングを防止し、おそ
らく強力な酸化されたキャッピング層38の形成を防止
するであろう。第3に、酸化物は、ランダムなシリコン
位置にて局所的に形成されるので、その後のポリシリコ
ンエソチング工程中にポリシリコンのエツチングを阻止
するマイクロマスクを形成する。第3に、酸化中にシリ
コン塩素を含む錯体の形成を続けるにはエツチング種が
必要であると考えられる。
するので、ポリシリコン層のエツチングを防止し、おそ
らく強力な酸化されたキャッピング層38の形成を防止
するであろう。第3に、酸化物は、ランダムなシリコン
位置にて局所的に形成されるので、その後のポリシリコ
ンエソチング工程中にポリシリコンのエツチングを阻止
するマイクロマスクを形成する。第3に、酸化中にシリ
コン塩素を含む錯体の形成を続けるにはエツチング種が
必要であると考えられる。
第2の酸化〜エツチングガスは、保護力のあるキャッピ
ング層38の形成を終了する。このキャッピング層はエ
ツチングに対して不活性であるので、エツチングに対す
るレジストの耐性を高め、従ってSprを大きくする。
ング層38の形成を終了する。このキャッピング層はエ
ツチングに対して不活性であるので、エツチングに対す
るレジストの耐性を高め、従ってSprを大きくする。
実際に、キャッピング層が形成された後は、極めて長い
エツチング時間およびオーバエツチングを繰返してもエ
ツチングによる作用を受けにくい。
エツチング時間およびオーバエツチングを繰返してもエ
ツチングによる作用を受けにくい。
第3図から明らかなようにキャッピング層38は、(レ
ジスト上に選択的に形成されるだけでなく)レジストに
相似する。この結果、キャッピング層は、すべての点か
らまたはイオン衝突型の垂直成分および化学的に優勢の
横方向成分を含むエツチングガスの成分からレジストの
頂部および側面の双方を保護する。このためレジストの
横方向寸法およびライン幅が保たれるという利点が得ら
れ、この結果、下方のエツチングされる層においてフォ
トレジストパターンを正確に復製する能力カ高りなる。
ジスト上に選択的に形成されるだけでなく)レジストに
相似する。この結果、キャッピング層は、すべての点か
らまたはイオン衝突型の垂直成分および化学的に優勢の
横方向成分を含むエツチングガスの成分からレジストの
頂部および側面の双方を保護する。このためレジストの
横方向寸法およびライン幅が保たれるという利点が得ら
れ、この結果、下方のエツチングされる層においてフォ
トレジストパターンを正確に復製する能力カ高りなる。
更にレジストの保存性は、比較的薄いフォ1−レジス)
Sl域、例えば段階状地形面に形成される領域でパン
チスルー(穿孔)が生じる傾向をなくするか、またはか
なり減少させる。
Sl域、例えば段階状地形面に形成される領域でパン
チスルー(穿孔)が生じる傾向をなくするか、またはか
なり減少させる。
第4図には、キャッピング層38の有利な特徴が略図で
示されており、ここでは、主要なポリシリコンのエツチ
ングレンジにII(1等の塩素化エツチングガスが使用
されるが、このエツチングガスは、諸工程からポリシリ
コンを完全に除去し、かつシリコン−塩素副生物を取除
くのに工・ノチングを連続して行う第5図に示すオーバ
エ・ノチング工程でも使用される。
示されており、ここでは、主要なポリシリコンのエツチ
ングレンジにII(1等の塩素化エツチングガスが使用
されるが、このエツチングガスは、諸工程からポリシリ
コンを完全に除去し、かつシリコン−塩素副生物を取除
くのに工・ノチングを連続して行う第5図に示すオーバ
エ・ノチング工程でも使用される。
第 1 表(有効)
全流量(SCCM) 50〜175 5
0−100チヤンバ圧力(mT) 50〜100
10〜450Cバイアス 100〜2
00 200〜350(ボルト) RF主電力ワzN 200〜1000 250
へ・500ヘキソ一ド温度 50〜7050〜7
0(”C) ガス流量 02 0 2〜20H(J
<50 10〜75Bl
x <100 0キヤリア
< 100 < 50第1表は、
第1図の反応器10を使用する第3図の複合体酸化工程
および第2図の複合体形成工程のプロセスガスおよびパ
ラメータ作動の組合わせを示す。ここで、Hlおよび/
またはBl、は、錯体形成工程(第2図)中に塩素エツ
チング種を発生ずる。酸化工程中は、酸素およびHCl
は、必要な酸化およびエツチング混合雰囲気を発生する
。
0−100チヤンバ圧力(mT) 50〜100
10〜450Cバイアス 100〜2
00 200〜350(ボルト) RF主電力ワzN 200〜1000 250
へ・500ヘキソ一ド温度 50〜7050〜7
0(”C) ガス流量 02 0 2〜20H(J
<50 10〜75Bl
x <100 0キヤリア
< 100 < 50第1表は、
第1図の反応器10を使用する第3図の複合体酸化工程
および第2図の複合体形成工程のプロセスガスおよびパ
ラメータ作動の組合わせを示す。ここで、Hlおよび/
またはBl、は、錯体形成工程(第2図)中に塩素エツ
チング種を発生ずる。酸化工程中は、酸素およびHCl
は、必要な酸化およびエツチング混合雰囲気を発生する
。
いずれの工程でもItsまたはArのキャリアガスが使
用されたが、標準キャリアガスを使用できる。第3図の
酸化工程で2〜20secmの範囲まで酸素流れが増加
すると、キャッピング酸化が増加するが、記載されてい
る範囲10〜75sccmまでHCffが増加すると、
キャッピング酸化が低下する。通常のシステムのエツチ
ング温度が約45℃(ペデスタルで測定)であり、良好
なギャップ形成では現在のところ約50℃の最低温度を
必要とするという点でキャップ形成および酸化工程は多
少温度に応答する。経験によれば、少なくとも70〜7
5°Cまでのシステムの最大温度で良好なキャンプ形成
が得られることが判っている。更に上記のように第2図
の錯体形成工程では、錯体を受は入れるようレジストを
状態調節するため50〜100ミリトールのチャンバ圧
力レンジは、通常のシステムチャンバ圧力よりも高いが
、一方100〜200ボルトのDCバイアス電圧範囲は
形成中のキャッピング層37の一体性を保つため200
〜350ボルトの通常のエツチングレンジよりも比較的
低い。現在の経験によれば、どんなレジスト上にも容易
にキャッピング層が得られる。これまでは、IBM私用
のレジスト、ポジのAZ1470、ポジのコダソク78
09およびPMMA (ポリメチルメタクリレート)電
子ビームレジストにキャッピング層が形成されていた。
用されたが、標準キャリアガスを使用できる。第3図の
酸化工程で2〜20secmの範囲まで酸素流れが増加
すると、キャッピング酸化が増加するが、記載されてい
る範囲10〜75sccmまでHCffが増加すると、
キャッピング酸化が低下する。通常のシステムのエツチ
ング温度が約45℃(ペデスタルで測定)であり、良好
なギャップ形成では現在のところ約50℃の最低温度を
必要とするという点でキャップ形成および酸化工程は多
少温度に応答する。経験によれば、少なくとも70〜7
5°Cまでのシステムの最大温度で良好なキャンプ形成
が得られることが判っている。更に上記のように第2図
の錯体形成工程では、錯体を受は入れるようレジストを
状態調節するため50〜100ミリトールのチャンバ圧
力レンジは、通常のシステムチャンバ圧力よりも高いが
、一方100〜200ボルトのDCバイアス電圧範囲は
形成中のキャッピング層37の一体性を保つため200
〜350ボルトの通常のエツチングレンジよりも比較的
低い。現在の経験によれば、どんなレジスト上にも容易
にキャッピング層が得られる。これまでは、IBM私用
のレジスト、ポジのAZ1470、ポジのコダソク78
09およびPMMA (ポリメチルメタクリレート)電
子ビームレジストにキャッピング層が形成されていた。
第 2 表(好適)
全流量(SCCM) 50〜1.75
50〜100チヤンバ圧力(mT) 60〜80
10〜200Cバイアス 140〜1
80 200〜300(ボルト) RF主電力ワット)300〜800 250〜3
50ヘキソ一ド温度 5555 (℃) 烹ジ込1 02 0 4
〜10HCff 10〜20
25〜50BCI!3 −
≦−1000キヤリア 40〜70
< 50第2表は、パラメータおよびガス流量の現在
の好ましい範囲を示す。パラメータおよび流量を変化し
たときの効果は、上記、例えば第1表に関連して正しく
記載されている。多結晶シリコン層上で標準のポジの有
機フォトレジストを使用した場合、現在の好まし7い範
囲は、常にSpr 二≧7 : 1のシリコン:フォト
レジストエソチング選択比を与える。このエツチング選
択比は、高くなっているが、キャッピング層38の真の
値を表示しているわけでないことを強8周しておかなけ
ればならない。このエツチング選択比は、キャッピング
層38が形成されるときの選択比を示す。キャンピング
層38の形成後、エツチングが極めて長(、オーハエソ
チングが繰返されてレジストは上記のようにエツチング
剤に対して耐性である。
50〜100チヤンバ圧力(mT) 60〜80
10〜200Cバイアス 140〜1
80 200〜300(ボルト) RF主電力ワット)300〜800 250〜3
50ヘキソ一ド温度 5555 (℃) 烹ジ込1 02 0 4
〜10HCff 10〜20
25〜50BCI!3 −
≦−1000キヤリア 40〜70
< 50第2表は、パラメータおよびガス流量の現在
の好ましい範囲を示す。パラメータおよび流量を変化し
たときの効果は、上記、例えば第1表に関連して正しく
記載されている。多結晶シリコン層上で標準のポジの有
機フォトレジストを使用した場合、現在の好まし7い範
囲は、常にSpr 二≧7 : 1のシリコン:フォト
レジストエソチング選択比を与える。このエツチング選
択比は、高くなっているが、キャッピング層38の真の
値を表示しているわけでないことを強8周しておかなけ
ればならない。このエツチング選択比は、キャッピング
層38が形成されるときの選択比を示す。キャンピング
層38の形成後、エツチングが極めて長(、オーハエソ
チングが繰返されてレジストは上記のようにエツチング
剤に対して耐性である。
第3表は、本発明を使用した特性のキャップ形成および
ポリシリコンエツチング法および第1図の反応器10の
ためのパラメータおよびガス流量をリストアノブしたも
のである。ここでレジスト36はP M M Aの約1
3,000オングストローム厚であり、ポリシリコン層
31はドープしてない約2200オングストローム厚で
あり、二酸化シリコンN35は、約950オングストロ
ーム厚である。第3図に記載された5行程のシーケンス
は、次のように第2図〜第3図に対応する。すなわちク
リ−ニグ工程(図示せず)、キャップ形成工程(第2図
)、酸化工程(第3図)、主ポリシリコンエソチング工
程く第4図)およびオーバエツチング工程(第5図)で
ある。毎分約525オングストロームのエツチング速度
で例示した2200オングストローム厚のドープされて
いないポリシリコン層31を完全に除去するのに第3表
のシーケンスを使用した。ポリシリコンのエツチングお
よびオーバエツチングの後、毎分70オングストローム
の平均エツチング速度で選択比Spr ニア、 5とな
るようわずか400オングストロームまで薄くされた。
ポリシリコンエツチング法および第1図の反応器10の
ためのパラメータおよびガス流量をリストアノブしたも
のである。ここでレジスト36はP M M Aの約1
3,000オングストローム厚であり、ポリシリコン層
31はドープしてない約2200オングストローム厚で
あり、二酸化シリコンN35は、約950オングストロ
ーム厚である。第3図に記載された5行程のシーケンス
は、次のように第2図〜第3図に対応する。すなわちク
リ−ニグ工程(図示せず)、キャップ形成工程(第2図
)、酸化工程(第3図)、主ポリシリコンエソチング工
程く第4図)およびオーバエツチング工程(第5図)で
ある。毎分約525オングストロームのエツチング速度
で例示した2200オングストローム厚のドープされて
いないポリシリコン層31を完全に除去するのに第3表
のシーケンスを使用した。ポリシリコンのエツチングお
よびオーバエツチングの後、毎分70オングストローム
の平均エツチング速度で選択比Spr ニア、 5とな
るようわずか400オングストロームまで薄くされた。
元の950オンゲス1−ロームj〃の酸化物ヘースIS
毎分約20オンゲス]・ロームの平均エツチング速度お
よびSox 二26の選択比で約30オングストローム
まで薄くした。
毎分約20オンゲス]・ロームの平均エツチング速度お
よびSox 二26の選択比で約30オングストローム
まで薄くした。
第3表は自明であるので、本発明方法の種々の特徴およ
びその方法の適用の概要および拡大により個々の工程に
ついて説明する。
びその方法の適用の概要および拡大により個々の工程に
ついて説明する。
クリーニング工程は、キャップ形成およびポリシリコン
エツチング前にポリシリコン表面上に本来あった酸化物
およびチャンバの湿気を除去するよう反応器10内で使
用する従来の工程である。
エツチング前にポリシリコン表面上に本来あった酸化物
およびチャンバの湿気を除去するよう反応器10内で使
用する従来の工程である。
この工程の主な目的は、プロセスの再現にある。
キャップ形成工程は、同じ目的の達成に使用できるので
、別のクリーニング工程は不要となると完全に認められ
る。
、別のクリーニング工程は不要となると完全に認められ
る。
キャップ形成工程のためのパラメータおよびガス流量は
特定のプロセスに対して極めて良好に確立されており、
バラツキを生じることなく第2図の化学的錯体32を良
好に再現できるよう形成する。当然ながら特定のパラメ
ータ値は、先に述べた要件を示している。
特定のプロセスに対して極めて良好に確立されており、
バラツキを生じることなく第2図の化学的錯体32を良
好に再現できるよう形成する。当然ながら特定のパラメ
ータ値は、先に述べた要件を示している。
第3図の重要なキャンプ酸化工程は、キャップ形成に太
き(影響するいくつかのパラメータを必要とする。Ar
10゜を捏合ガスは、アルゴン中に20%の酸素を含む
混合気であり、キャンプ形成およびキャップ強度は、酸
素量に直接比例するが、これと対照的に、キャンプ形成
およびその強度は11cβ流れに反比例する。当然なが
ら、+IC7!流れは、キャップ形成中にポリシリコン
のエツチングを維持し、かつ表面の酸化を防止するため
必要である。
き(影響するいくつかのパラメータを必要とする。Ar
10゜を捏合ガスは、アルゴン中に20%の酸素を含む
混合気であり、キャンプ形成およびキャップ強度は、酸
素量に直接比例するが、これと対照的に、キャンプ形成
およびその強度は11cβ流れに反比例する。当然なが
ら、+IC7!流れは、キャップ形成中にポリシリコン
のエツチングを維持し、かつ表面の酸化を防止するため
必要である。
最終的に圧力が増加すると、キャップの強度が増すが、
圧力がある高いレベルにあると、プロセスは、残留物の
形成および不均一性を受けることがある。
圧力がある高いレベルにあると、プロセスは、残留物の
形成および不均一性を受けることがある。
第4図の主要なポリシリコンエツチング前程では、約1
5sccmのAr10□流量を使用してフォトレジスト
キャップ38にtjHπを与えることなく (酸素はキ
ヤ・7プを保護する)ポリシリコンをエツチングする。
5sccmのAr10□流量を使用してフォトレジスト
キャップ38にtjHπを与えることなく (酸素はキ
ヤ・7プを保護する)ポリシリコンをエツチングする。
Ar10゜流星を増加すると、ポリシリコンのエツチン
グ速度も増加するが、流量を大きくし過ぎると、残留物
の形成が生じることがある。
グ速度も増加するが、流量を大きくし過ぎると、残留物
の形成が生じることがある。
先に述べたように低圧を使用すると、残留物の形成が防
止される。バイアスレベルが比較的高いと、異方性が得
られ、残留物がな(なるが、バイアスがあまりに高すぎ
るとキャンプ38が損傷したり、破壊されたりする。
止される。バイアスレベルが比較的高いと、異方性が得
られ、残留物がな(なるが、バイアスがあまりに高すぎ
るとキャンプ38が損傷したり、破壊されたりする。
当然ながらオーバエツチングは、ポリシリコンの選択比
を高くすることを必要とするだけでなく酸化物の選択比
を高くすることを必要とする。この工程では、Ar10
□流れは酸化物の選択比に直接比例する。
を高くすることを必要とするだけでなく酸化物の選択比
を高くすることを必要とする。この工程では、Ar10
□流れは酸化物の選択比に直接比例する。
約55℃のヘキソード温度温度は、キャッピング錯体3
7の有効な形成を可能とするだけでなく、清浄な反応器
のチャンバを維持する上にも役立つ。
7の有効な形成を可能とするだけでなく、清浄な反応器
のチャンバを維持する上にも役立つ。
11C!流量を低くすると、端部位置のローディング効
果が小さくなるが、エツチング速度はかなりの値に維持
できる。Heは、低エツチングガス流量でキャリアガス
として作動し、更に酸化物の選択比および均一性を改善
することを助ける。低いハイアスは、酸化物35および
キャップ38を保護する。最後に低圧力は酸化物の選択
比および均一性を高めるが、圧力が余りに低い(約15
ミリトール)と、その結果パワーも低く過ぎることにな
る。
果が小さくなるが、エツチング速度はかなりの値に維持
できる。Heは、低エツチングガス流量でキャリアガス
として作動し、更に酸化物の選択比および均一性を改善
することを助ける。低いハイアスは、酸化物35および
キャップ38を保護する。最後に低圧力は酸化物の選択
比および均一性を高めるが、圧力が余りに低い(約15
ミリトール)と、その結果パワーも低く過ぎることにな
る。
キャッピング層38を除去するには、ストリップ内に酸
素除去成分があることが必要である。このような除去は
、例えば0□中に20%CF4を含むハレルアソシュを
使用し、その後02のみを使用した標準ハレルアソシュ
を使用して行うことができる。更に標”l−fJi素ア
ッシュ処理と併用して湿式化学式エツチング浸漬法を行
うこともできる。
素除去成分があることが必要である。このような除去は
、例えば0□中に20%CF4を含むハレルアソシュを
使用し、その後02のみを使用した標準ハレルアソシュ
を使用して行うことができる。更に標”l−fJi素ア
ッシュ処理と併用して湿式化学式エツチング浸漬法を行
うこともできる。
上記記載によれば、本発明のキャップ形成方法は、従来
技術のレジス1−車用マスクおよび従来のマスクエンハ
ンスメント法よりも多くの利点を与えることが明らかで
あるに違いない。上記のようにレジストキャップはエツ
チング法に対してレジストが耐えるようにする。更に例
えばオーバエソチング工程または主要エツチング法とオ
ーバエ・ノチング法との併用時における酸素の使用は、
ポリシリコン対酸化物の選択比を高める。これらの結果
は、第1図の反応器10のような市販されている反応器
を使用して従来が利用されているプロセスガスおよび反
応器作動パラメータの選択により下方の層内で保護され
たマスクを正確に再生することと共に得られる。
技術のレジス1−車用マスクおよび従来のマスクエンハ
ンスメント法よりも多くの利点を与えることが明らかで
あるに違いない。上記のようにレジストキャップはエツ
チング法に対してレジストが耐えるようにする。更に例
えばオーバエソチング工程または主要エツチング法とオ
ーバエ・ノチング法との併用時における酸素の使用は、
ポリシリコン対酸化物の選択比を高める。これらの結果
は、第1図の反応器10のような市販されている反応器
を使用して従来が利用されているプロセスガスおよび反
応器作動パラメータの選択により下方の層内で保護され
たマスクを正確に再生することと共に得られる。
キャップ形成方法の各種の好ましい実施態様および別の
変形例に関連させて上記のように本発明について説明し
たが、当業者であれば、特許請求の範囲に記載の発明の
範囲から逸脱することなく種々の変更ができると解さな
ければならない。
変形例に関連させて上記のように本発明について説明し
たが、当業者であれば、特許請求の範囲に記載の発明の
範囲から逸脱することなく種々の変更ができると解さな
ければならない。
第1図は、市販されているエツチング反応器を略図で示
し、第2〜5図は本発明に係るキャッピング層を形成す
るためのプロセスシーケンスを示しく第2図および第3
図)、シリコンエツチングおよびオーバエソチング工程
中のキャッピング層の被覆を示す(第4図および第5図
)。 10・・・反応器、 12・・・ガス流モジュール、 17・・・可変スロットルバルブ、 18・・・圧力センサ、 19・・・ターボ分子ポンプ、 20・・・機械式ポンプ、 22・・・低温ポンプ、 25・・・RFゼネレータ、 26・・・RFマ、チングネノトワーク。
し、第2〜5図は本発明に係るキャッピング層を形成す
るためのプロセスシーケンスを示しく第2図および第3
図)、シリコンエツチングおよびオーバエソチング工程
中のキャッピング層の被覆を示す(第4図および第5図
)。 10・・・反応器、 12・・・ガス流モジュール、 17・・・可変スロットルバルブ、 18・・・圧力センサ、 19・・・ターボ分子ポンプ、 20・・・機械式ポンプ、 22・・・低温ポンプ、 25・・・RFゼネレータ、 26・・・RFマ、チングネノトワーク。
Claims (8)
- (1)下方のシリコン含有層のエッチングに対するマス
クの耐性を高めるための有機質マスクを状態調節するた
めの方法において、 マスク上にシリコン含有コーティングを形成するようシ
リコンエッチング種を含むプラズマにマスクを暴露し、
コーティングを選択的に酸化するようシリコンエッチン
グ種を含む酸化プラズマにコーティングを暴露すること
から成る方法。 - (2)マスクの耐エッチング性を高めるようレジストエ
ッチングマスク層を状態調節するための方法において、 マスク上にシリコン−塩素錯体を含む層を形成するよう
塩素含有ガスにレジストエッチングマスク層を暴露し、
シリコン含有層を酸化するようシリコンエッチング種を
含む酸化混合ガスに上記工程で生じる複合体を暴露して
レジスト層上に順応性のある耐エッチング性キャッピン
グ層を形成することから成る方法。 - (3)HClおよびBCl_3の少なくとも一つから塩
素含有ガスを選択する特許請求の範囲第2項記載の方法
。 - (4)塩素含有ガスはHClおよびBCl_3の混合物
から成る特許請求の範囲第2項記載の方法。 - (5)酸素は酸化混合ガスの有力な酸化成分である特許
請求の範囲第2項記載の方法。 - (6)酸化混合ガスの有力なエッチング成分は、HCl
である特許請求の範囲第2項記載の方法。 - (7)レジストマスクおよび塩素化エッチングガスを使
用して閉じたプラズマエッチング室内でシリコン含有層
をエッチングするための方法において、 エッチングのためのレジストマスクを形成する工程は、 チャンバ内の一対の電極構造体の一つに配置された、シ
リコン含有層上にレジストマスクを配置し、 第1状態調節工程として、BCl_3およびHClの少
なくとも一つから選択された塩素化ガスを含む反応性混
合ガスを前記チャンバに導入し、 前記反応性混合ガスのプラズマを形成するよう前記電極
の一方にRF電気エネルギーを供給してシリコン含有層
をエッチングすると共にレジスト上にシリコンおよび塩
素含有層を形成し、第2状態調節工程としてシリコン含
有層を酸化するための酸素含有種およびシリコン含有層
をエッチングするためのエッチング種を含む反応性混合
ガスを前記チャンバに導入することから成る方法。 - (8)酸素含有種は酸素であり、エッチング種はHCl
である特許請求の範囲第7項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US736435 | 1985-05-20 | ||
US06/736,435 US4613400A (en) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | In-situ photoresist capping process for plasma etching |
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---|---|
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JP2553513B2 JP2553513B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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---|---|
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EP (1) | EP0202907B1 (ja) |
JP (1) | JP2553513B2 (ja) |
KR (1) | KR940000913B1 (ja) |
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DE3514094A1 (de) * | 1985-04-16 | 1986-10-23 | Schering AG, Berlin und Bergkamen, 1000 Berlin | Herstellung metallischer strukturen auf anorganischen nichtleitern |
US6230650B1 (en) | 1985-10-14 | 2001-05-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Microwave enhanced CVD system under magnetic field |
US6673722B1 (en) | 1985-10-14 | 2004-01-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Microwave enhanced CVD system under magnetic field |
FR2604188B1 (fr) * | 1986-09-18 | 1992-11-27 | Framatome Sa | Element tubulaire en acier inoxydable presentant une resistance a l'usure amelioree |
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1985
- 1985-05-20 US US06/736,435 patent/US4613400A/en not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-05-19 EP EP86303796A patent/EP0202907B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-05-19 DE DE8686303796T patent/DE3686092T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1986-05-20 JP JP61116014A patent/JP2553513B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1986-05-20 KR KR1019860003900A patent/KR940000913B1/ko not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0202907A2 (en) | 1986-11-26 |
KR940000913B1 (ko) | 1994-02-04 |
EP0202907B1 (en) | 1992-07-22 |
US4613400A (en) | 1986-09-23 |
DE3686092D1 (de) | 1992-08-27 |
EP0202907A3 (en) | 1988-07-27 |
KR860009475A (ko) | 1986-12-23 |
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