JPS63137428A - ドライエツチング方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はドライエツチング方法に関する。本発明は、例
えば半導体装置における配線パターンの段差部にゆるや
かな傾斜を形成するための技術等として利用できる。

〔発明の概要〕

本発明のドライエツチング方法は、被エツチング層上に
選択的に第１のエツチングマスク層を形成し、該第１の
エツチングマスク層の側壁部に第２のエツチングマスク
層を形成し、少なくとも該第２のエツチングマスク層を
後退させて異方性エツチングし、上記被エツチング層に
傾斜をつけてエツチングするという方法をとることによ
って、被エツチング層に傾斜（テーパ）部分を制御性良
く、かつ部品な工程で確実に形成できるようにしたもの
である。

〔従来の技術〕

従来のドライエツチング方法、例えば半導体装置のパタ
ーン形成などにドライエツチングを用いて製造を行う場
合は、次の工程をとるのが一般的である。即ちまず半導
体基板上に配線パターンとなる被エツチング層を形成し
、その上にエツチングマスクとなるレジストを塗布する
。次に通常のフォトリソグラフィ技術を用いて、レジス
トマスりを選択的に形成するが、このような技術である
とレジストのエツジ（段差をもった端の部分をいう）は
略垂直となる。そこでこれをエツチングマスクにして異
方性エツチング（例えばプラズマエツチング）によりパ
ターンを形成すると、パターンエツジの形状はレジスト
の形状に対応して垂直あるいは負のテーパ（エツジ角が
鋭角の傾斜）ができ、エツジ部が急峻となる。このため
、上述のような従来技術にあってはステップカヴアレッ
ジ（被覆性）が悪くなったり、多層配線構造をとる場合
には、上層配線の段切れが生じたりするおそれがある。

そこで従来は、パターンなどを形成する際にエツジ部に
ゆるやかな傾斜（以下適宜テーパとも称する）をつける
ことによって上記の事故を防止している。

パターンなどのエツジ部に上記の如きゆるやかな傾斜を
つける方法としては、パターンエツジ部上に後述する方
法でテーパのついたレジストを形成し、これを異方性エ
ツチングすることが行われている。即ち、パターンエツ
ジ部は、その上のテーパレジストと共に異方性エツチン
グされると、レジスト膜厚の薄い部分から先にパターン
が削られてゆくため、上層のテーパレジスト形状に対応
したゆるやかな傾斜が形成される。

従来のテーパレジスト形成方法には、ポジレジストとネ
ガレジストを使う場合がある。

第３図は、従来のテーパレジスト形成方法の説明図で、
（ａ）はポジレジストを用いた場合、（ｂ）はネガレジ
ストを用いた場合である。

第３図（ａ）に示す如く、ポジレジスト３３（光３８の
当った部分が現像液に対して不溶となるレジスト）を使
った場合は、フォトリソグラフィによりマスク３７を介
してレジストを過少露光すると、マスク周辺部の露光量
が少なくなり、光３８の当たる部分（点線で示す部分）
が完全に不溶部３５とならず、露光量の少ない周辺部に
テーパが形成される。

第３図（ｂ）に示す如く、ネガレジスト３４（光３８の
当った部分が現像液に対して可溶となるレジスト）を使
った場合は、マスク３７を介してネガレジスト３４を過
大露光し、マスク幅（点線で示す部分）以上に露光させ
た可溶部３６を作り、これを現像・除去することによっ
て、レジスト周辺部にテーパが形成される。

上記の方法は、適正値以外の露光量をとることによって
、マスクに対応しないレジストの不溶部３５や可溶部３
６を不確定に作りだすため、テーパの寸法や形状にバラ
ツキが生じ、制御性が悪い。

また別のテーパレジスト形成方法は、通常のフォトリソ
グラフィで露光、現像した（テーパのつかない）レジス
トパターンを形成後、レジストをベーキング処理する際
に、ベータ温度を通常よりも高くしてレジストをだれさ
せたり、ベークによるレジストの収縮を利用してレジス
トの端部を薄くすることにより、レジスト周辺部分にテ
ーパをつける方法などがある（例えば特開昭５１−５８
０７１　”）。

しかし、この方法はレジストのだれ具合や収縮具合をベ
ーキング時間あるいは温度などを調節して行うが、常に
安定した寸法や形状のテーパを形成することが容易でな
く、制御性が必ずしも良いとはいえない。またレジスト
をだれさせる方法は、レジストを高温でベータするため
、温度の影響でレジストに無理がかかることがある。

上記以外のテーパ技術としては、公知文献に特公昭６０
−５６２８などがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記したように、従来のテーパレジストを使ったドライ
エツチング方法は、形成されるテーパの寸法精度や形状
にバラツキが生じるなど、制御性が悪く、所望のテーパ
が得られなかったり、またベータ温度が高温すぎてレジ
ストに無理かががると適正なマスクとしてはたらかず、
所望のパターンが得られないなどの問題がある。

本発明のドライエツチング方法は、上記のような問題点
に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、被エツ
チング層に形成するテーパの制御性に優れ、よって常に
安定した所望のテーパ形状が形成でき、かつ段差部分を
テーパ状にする工程が簡易なドライエツチング方法を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するため、以下の方法をとる
。すなわち本発明は、被エツチング層上に選択的に第１
のエツチングマスク層を形成する工程と、該第１のエツ
チングマスク層の側壁部に第２のエツチングマスク層を
形成する工程と、少なくとも該第２のエツチングマスク
層を後退させて異方性エツチングし、上記被エツチング
層に傾斜をつけてエツチングする工程とを備えるもので
ある。

第１図は、本発明の詳細な説明するための工程断面図で
ある。同図の例示を参照して、より具体的に本発明のド
ライエツチング方法を説明する。

まず、ゆるやかな傾斜をつけたい被エツチング層ｌ（例
えばＰｏ１ｙ−５ｉ　）上に、第１のエツチングマスク
層２（例えば５ｔ（ｈ　）を選択的に形成する（同図（
ａ））。

そしてその表面にレジストを塗布した後、ドライエツチ
ング（図中に矢印５で示す。例えば０□スパツタ・エツ
チング）などによりレジストを後退させると（同図（ｂ
））、レジストが等速度でエツチングされるため、レジ
ストが厚く塗布されている第１のエツチングマスク層２
の側壁段差部においてゆるやかな傾斜をもったレジスト
残り、即ちサイドウオールが形成される。（この形成方
法はサイドウオール技法とも呼ばれる。）これが第１の
エツチングマスクＮ２の側壁部に形成される第２のエツ
チングマスク層３である（同図（Ｃ））。

次に、少なくとも第２のエツチングマスク層３を異方性
エツチング（図中に矢印６で示す。例えばプラズマエツ
チング）により被エツチング層１と共に後退させると、
ゆるやかな傾斜をもった第２のエツチングマスク層（サ
イドウオール）３以外の部分は均一に、またサイドウオ
ール３部分は膜厚の薄い所からエツチング速度されるた
め、サイドウオールの傾斜に対応して被エツチング層１
に傾斜（テーバ）４が形成される（同図ｃｄ））。

本発明は以上例示説明したような原理によって、被エツ
チング層１のテーパ形成が可能となるものである。

上記の、少なくとも第２のエツチングマスク層３を後退
させて被エツチング層１と共に後退させる場合の異方性
エツチング手段としては、種々の手段を用いることがで
きるが、上記以外にもイオンビーム・エツチング（例え
ばりアクティブ・イオン・エツチングＲＩＥ）などを好
適に用いることができる。

上記の、異方性エツチングによって被エツチング層を後
退させるとは、エツチングマスクや被エツチング層がエ
ツチングに使われるプラズマ等による腐食あるいはイオ
ンの衝撃などによって除去され、表面が少しずつ薄くな
ることをいう。このエツチング速度は等速度でなされる
。

上記の、被エツチング層につける傾斜は、第１図（ｄ）
でみられるように、断面部分が曲線あるいは直線でゆる
やかに形成されているものが好ましく、ステップカヴア
レソジの改善や断切れを防止することができる。

なお、被エツチング層ｌに形成されるテーバ４の大きさ
を変えるには、第１のエツチングマスク層２の厚みを変
化させることによって形成されるサイドウオール３の大
きさを変え、これに対応したテーバ４を形成することで
達成できる。

上記のサイドウオールを形成する技法は、従来は、形成
されたサイドウオールをそのまま利用してステンプカヴ
アレッジを改善することなどに使われていたが、これを
本発明のようにエツチングマスクとして、その下の被エ
ツチング層１のテーパ形成のために利用された例は知ら
れていない。

〔作用〕

上記したように本発明のドライエツチング方法は、異方
性のドライエツチングを使用してテーパを形成するため
寸法精度が良好であり、サイドウオール技法を利用し、
これをエツチングマスクとして被エツチング層にテーパ
を形成するため、制御性が良く、また簡易な工程で確実
なテーパ形成が可能になる。

〔実施例〕

以下、本発明のドライエツチング方法の一実施例につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。

この実施例は本発明を、３Ｎレジストを用いてＰｏ１ｙ
−Ｓｔの配線パターンを形成するためのドライエツチン
グ方法に適用したものである。

なお当然のことであるが、以下の実施例は本発明の一例
を示すもので、本発明はこの例にのみ限定されない。

第２図（ａ）〜（幻は本実施例に係るドライエツチング
工程を示す断面図である。

本実施例ではテーパを形成する被エツチング層にＰｏ１
ｙ−Ｓｉ層を用いた。また第１のエツチングマスク層を
形成する工程においては、３層レジスト法を採用して実
施した。

本例ではまず第２図（ａｌに示す如＜、Ｓｉ基板２２上
にエツチングストッパとなるＳｉＯ□膜２１膜形１し、
その上にテーパエツチングしたいＰｏ１ｙ−Ｓｔ層１１
を形成した後、更にその上に、下層レジスト１２、スパ
ッタＳｔから成る中間層２０．上層レジスト１９の順に
、３層レジストをコーティングする。次いで上層レジス
ト１９は、フォトリソグラフィによりマスク１７を使っ
てパターニング露光１８により露光した後、現像して上
層レジスト１９を選択除去する。

この結果第２図（ｂｌに示す如く、上層レジスト１９の
一部が残るが、同図に示すように、この残った部分をマ
スクとして、中間層２０をプラズマエツチング２３（ま
たはスパック・エツチング）によって除去する。

更に０２スパツク・エツチング２４により上層レジスト
１９と下層レジスト１２の中間層２０のストッパで保護
された部分を除く窓開き部を除去して、第２図（ｅ）の
状態にする。ここまでが第１のエツチングマスク層を形
成する工程である（前記説明した第１図（ａ）に対応）
。

次にその表面にレジスト１３を塗布した後、０□スパツ
タ・エツチングによってレジスト１３を後退させる状態
を示すのが第２図（ｄｌである（前記説明した第１図（
ｂ）に対応）。

そして後退した後のレジスト１３の状態を示したのが第
２図（ｅ）であり、レジスト膜厚の厚い段差部において
ゆるやかな傾斜のサイドウオール１３が形成されている
。これが第１のエツチングマスク層の側壁部に第２のエ
ツチングマスク層を形成する工程である（前記説明した
第１図（Ｃ１に対応）。なおレジスト１３のサイドウオ
ールの大きさは、下層レジスト１２と中間層２０の厚さ
で制御することができる。

第２図（ｆ）は、Ｐｏ１ｙ−５ｉ層１１をテーパエツチ
ングするためプラズマエツチング１６を行った状態を示
し、レジスト１３のサイドウオールにおけるゆるやかな
傾斜部分に対応して、Ｐｏ１ｙ−Ｓｔ層１１部分にテー
パが形成されていることがわかる。プラズマエツチング
１６によってスパッタＳｔから成る中間層２０も同時に
後退する。これが被エツチング層に傾斜をつけてエツチ
ングする工程である（前記説明した第１図（ｄ）に対応
）。

同図（ｇ）は、Ｐｏ１ｙ−５ｉ層１１上に残った下層レ
ジスト１２を０２プラズマアツシングあるいは硝酸など
の洗浄液で除去して工程が完了する。

〔発明の効果〕

上記したように、本発明のドライエツチング方法を用い
ることにより、被エツチング層に形成するテーパの制御
性に優れ、よって常に安定した所望の形状のテーパを形
成することができると共に、テーパの形成工程を簡易に
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄｌは本発明の詳細な説明するための
工程断面図であり、第２図（ａｌ〜（ｇｌは本実施例に
係るドライエツチング工程を示す断面図であり、第３図
は従来のテーパレジスト形成方法の説明図で、（ａｌは
ポジレジストを用いた場合、（ｂ）はネガレジストを用
いた場合である。 １・・・・被エツチング層、２・・第１のエツチングマ
スク層、３・・・・・・第２のエツチングマスク層、４
・・・・傾斜（テーパ）、５・・ドライエツチング、６
・・・・・・異方性エツチング、１１・・・・Ｐｏ１ｙ
−３ｉ層、１２・・・・下層レジスト、１３・・・・レ
ジスト（サイドウオール）、１４・・・・傾斜（テーパ
）、１５・・・・０□スパツタ・エツチング、１６・・
・・プラズマエ・ノチング。 （ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被エッチング層上に選択的に第１のエッチングマス
   ク層を形成する工程と、 該第１のエッチングマスク層の側壁部に第２のエッチン
   グマスク層を形成する工程と、 少なくとも該第２のエッチングマスク層を後退させて異
   方性エッチングし、上記被エッチング層に傾斜をつけて
   エッチングする工程とを備えるドライエッチング方法。