JPH0276225A - 有機薄膜の異方性加工方法 - 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） 本発明は有機薄膜の異方性加工方法に関し、より詳細に
は、ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体装置の微細パターンを形
成する際になされるドライエツチング方法に関する。

（従来の技術） ｔｃ、　ＬＳＩなどの半導体装置では、高集積化にとも
ないパターンの微細化が進んでいる。このため、従来の
単層レジストを用いたエツチング方法では微細化が限界
となっており、その結果、より微細なパターンを形成す
る方法として多層レジスト技術が注目を集めている。

第３図はレジストを３層構造で形成した多層レジストに
よるパターン形成方法を示す説明図である。

この例では、基板１上に設けられるレジストの最上層に
、露光によってパターンが形成されるレジスト層２が設
けられ、基板１上には段差の平坦化および基板１からの
光反射による解像度の低下を防ぐためのフォトレジスト
層３が設けられる。

そして、レジスト層２とフォトレジスト層３との間には
、上層のレジスト層２に形成されたパターンを下層のフ
ォトレジスト層３へ転写するための５ｏｉｌ；　　（ｓ
ｐｉｎ−ｏｎ−ｇｌａｓｓ）Ｊｌｊ７４が設けられる。

第３回出）はレジスト層２を露光し、レジスト層２にエ
ツチングを施した状態を示し、第３図（Ｃ）はレジスト
層２をマスクとしてＳＯＧ層４をエツチングした状態を
示す。

第３図（ｄ）は第３図（Ｃ）の状態で、ＳＯＣ層４をマ
スクとしてエツチングを施すことにより５ＯＧＪｉ４の
パターンを下層のフォトレジスト層３へ転写した状態を
示す、この３０６層４を中間層とする転写は通常は酸素
プラズマによるＲＩＥ　　（反応性イオンエツチング）
によりなされる、なお、下層に設けられるフォトレジス
ト層にはノボラック系フォトレジスト、ポリイミド、そ
の他の有機簿膜が使用される。

このＲＩＥによる転写では第３図（ｄ）のように、エツ
チング前の３０６層４のパターン線幅とエツチング後の
パターン線幅が同一であることが望まい）。

なお、ＲＩＥによるエツチング処理を施した後、３０６
層４はフッ酸処理によって剥離され、第４図に示すよう
に基板１上には最終的に所定パターンのフォトレジスト
層３のみが形成される。

（発明が解決しようとする課題） ８００層のパターンを下層のフォトレジスト層へ転写す
る際は、上述したように酸素プラズマによるＲＩＥによ
りなされているが、従来はこのフォトレジスト層のエツ
チングの際に、被エツチング膜付近での中性活性種の等
方性エツチング散乱によりフォトレジスト層の仕上がり
寸法が８０６層のパターンと正確には一致しないという
問題点があった。

第５図は３０６層４のマスク線幅よりもフォトレジスト
層３の線幅が後退して形成された例で、フォトレジスト
のトレンチ側壁が傾斜してエツチングされた状態を示す
０図でＷＭは８００層のマスク線幅、Ｗ８はフォトレジ
ストの載板上での線幅、Ｗｏはフォトレジストの上部で
の線幅を示す、このように８０６層からフォトレジスト
層に対して正確な転写がなされないと、パターンの高解
像度が得られず、したがって微細パターンが形成できに
くくなる。

このため、従来の平行平板型および電極間距離の長いヘ
キソード型のＲＩＥ装置を用いて高解像度を得るために
は、エツチングガスの圧力を５ｍＴｏ　ｒ　ｒ以下の低
圧にして行わなければならない、また、マグネトロンお
よびＥＣＲプラズマのようにイオン密度を高めて高速エ
ツチングを行う装置の場合は、圧力をさらに低く（０，
３ｍＴｏｒｒ程度〕してエツチングするようにしなけれ
ばならない。

このように、エツチングガスの圧力を低くするためには
排気速度を上げるだけでは不可能であり、ガス流量を下
げてコンダクタンスを大きくとる必要がある。しかしな
がら、供給するガス流量を下げることはエツチング速度
を低下させることになり、コンダクタンスを大きくとる
ことは排気系の大型化につながり半導体装置の製造装置
が大型になるという問題点がある。

そこで、本発明は上記問題点を解消すべくなされたもの
であり、その目的とするところは、多層レジストを用い
た微細パターン形成に際して理想的なエツチングが容易
にでき、きわめて微細なパターン形成が可能になると共
に、従来の酸素のみを用いたＲＩＩＥ装置によるエツチ
ングにくらべて、高圧のガス圧力領域でのエツチングが
可能となり、それによって排気装置を大型化することな
く加工を施すことのできる有機薄膜の異方性加工方法を
提供しようとするものである。

（課題番解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため次の構成をそなえる。

すなわち、有機薄膜をエツチングによって微細加工する
際に用いるエツチングガスとして、酸素に、二酸化炭素
もしくは一酸化炭素、または窒素酸化物を添加した混合
ガスを用いることを特徴とする。

（作用） 有機薄膜をエツチングするｒ？ＩＥ装置のエツチングガ
スとして、酸素に、二酸化炭素もしくは一酸化炭素、ま
たは窒素酸化物を添加した混合ガスを用いることにより
、エツチングの際の異方性が高められ、理想的な形状の
エツチングがなされる。

また、使用するエツチングガスの圧力を低下させること
なくエツチングすることが可能となるので、排気装置な
どを大型化する必要がなく、製造装置の小型化が図れる
。

（実施例） 以下本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図および第２図は、レジストとして上記従来例と同
様な多層レジストを用いたものにたいして、加工を施し
た結果を示すグラフである。

第１図はエツチングガスとして酸素ガスにＣＯ７を添加
した混合ガスを用いてエツチングを行った場合、第２図
はエツチングガスとして酸素ガスにＮ、Ｏを添加した混
合ガスを用いてエツチングを行った結果を示す、第１図
および第２図とも、ＣＯ２あるいはＮ、０の混合比を変
えて仕上がり線幅等を測定して得たものである。

図でＷＬは仕上がり線幅の変化を示す量でＷＬ　＝　（
ＷＮ　Ｗｎ　）／ＷＭ である。ここで、Ｗｏは第３図に示すように、フォトレ
ジスト層３をエツチングする８００層の線幅テアリ、Ｗ
８はフォトレジス１−の基板１に接する部分の仕上がり
線幅である。

また、αは第４図、第５図で示すようにフォトレジスト
層３のエツチングによって形成されたトレンチ側壁の傾
斜角を示す、αが９０°の場合はトレンチ側壁が垂直で
あることを示す。

上記第１図および第２図に示す結果は、回転磁場を利用
したＲＩＥによってエツチングを施したもので、エツチ
ング条件は第１図、第２図ともに下記のとおりである。

ガスの全流量＝　２０ｓｃｃｍ、　　ＲＦ　ＰＯＷＥＲ
＝　３００Ｗガス圧力＝５ｍＴｏｒｒ、　　　磁場＝４
０Ｇ磁場回転速度＝　０．５１１ｚ 上記条件下での、ＣＯ，あるいはＮ、０を添加した実施
例でのフォトレジストのエツチング速度とマスクに対す
る選択比は以下のとおりであった。

第１図および第２図かられかるように、ＷＬすなわち仕
上がり線幅の変化についてみると、このＷＬの値はＣＯ
２あるいはＮ、Ｏを添加するに伴って減少し、ＣＯ３あ
るいはＮ、Ｏの量が酸素と同量となったときに０となっ
た。すなわち、このとき８００層の線幅とフォトレジス
トの仕上がり線幅とが等しくなる。

また、フォトレジストの側壁の傾斜角αについてみると
、ＣＯ，あるいはＮｔＯを添加するにしたがって傾斜角
αが徐々に９０度に近づき、ＣｏｔあるいはＮｅｏの量
が酸素と同量となったとき、はぼ９０度となった。すな
わち、このときトレンチ側壁がほぼ垂直になる。

上述した結果から、フォトレジスト層のＲＩＥによるエ
ツチングにおいては、酸素にＣＯ７あるいはＮ２０を添
加し、これらのエツチングガスの混合比を制御すること
によって、基板上でのフ第１−レジス１へ層の仕上がり
線幅をマスクの線幅と一致させることができる。また、
同時にトレンチ側壁も垂直に形成することができる。こ
れにより、第４図に示すような理想的な形状のエツチン
グを施すことが可能となった。

また、上述したように、エツチングに際しては通常のＲ
ＩＩＥで使用されている−高いガス圧力領域で行うこ′
とができ、しかも磁場励起を利用したＲＩＥの場合でも
一般のＩ？ＩＥで使用されている圧力領域でのエツチン
グが可能であるので、従来、酸素のみをエツチングガス
として用いた場合のガス圧力の約１０倍の圧力でエツチ
ングを行うことができる。

これにより、従来のような低圧下でエツチングを行わず
に済み、排気系なども大型化する必要がなくなって、装
置の排気系および設計容量が従来通りのままでも良好な
エツチングが可能となった。

なお、上記実施例で用いた添加ガスのＣＯ７は、有機薄
膜エツチング時の反応生成物であり、またＮ、０は解離
してＮ、とＯ３になるので、排気上はなんら問題となら
ない、また、エツチングガスに添加するガスとしては、
上記のＣｏ６の他にＣＯが同様に使用でき、窒素酸化物
としてはＮ、０の他にＮ０１Ｎｏｖなどの各種窒素酸化
物が使用できる。

以上１本発明について好適な実施例を挙げて種々説明し
たが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、
発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得る
のはもちろんのことである。

（発明の効果） 本発明によれば、上述したように、有機薄膜のエツチン
グガスとして、酸素に、二酸化炭素もしくは一酸化炭素
、あるいは窒素酸化物を添加することにより、フォトレ
ジストの仕上がり線幅をマスクの仕上がり線幅と等しく
することができ、またフォトレジストのトレンチ側壁も
垂直に形成できて、理想的な形状のエツチングを施すこ
とができる。これによって、従来にくらべ、さらに微細
なパターンのエツチングが可能となる。

また、酸素に二酸化炭素もしくは一酸化炭素あるいは窒
素酸化物を添加することにより、ＲＩＦで通常使用する
エツチングガスの圧力を低下させることなくエツチング
することができるから、排気系などを特別大型化する必
要がなく、製造装置を大型にするなどの問題点を解消す
ることができる等の著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、ＣＯ，、Ｎ、Ｏの添加量の相違
による仕上がり線幅の変化等を示すグラフ、第３図は多
層レジス１−を用いたエツチング方法を示す説明図、第
４図はフォトレジストの仕上がり状態を示す説明図、第
５図はフォトレジストのエツチング例を示す説明図であ
る。 ■・・・基板、　　２・・・レジスト層、３・・・フォ
トレジスト層、　　４・・・８０６層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、有機薄膜をエッチングによって微細加工する際に用
   いるエッチングガスとして、酸素に、二酸化炭素もしく
   は一酸化炭素、または窒素酸化物を添加した混合ガスを
   用いることを特徴とする有機薄膜の異方性加工方法。