JPH0438133B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0438133B2
JPH0438133B2 JP59054504A JP5450484A JPH0438133B2 JP H0438133 B2 JPH0438133 B2 JP H0438133B2 JP 59054504 A JP59054504 A JP 59054504A JP 5450484 A JP5450484 A JP 5450484A JP H0438133 B2 JPH0438133 B2 JP H0438133B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
etching
processed
etching mask
mask layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59054504A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS60198825A (ja
Inventor
Shigehisa Ooki
Masatoshi Oda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP59054504A priority Critical patent/JPS60198825A/ja
Publication of JPS60198825A publication Critical patent/JPS60198825A/ja
Publication of JPH0438133B2 publication Critical patent/JPH0438133B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P50/00Etching of wafers, substrates or parts of devices

Landscapes

  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Element Separation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は極微細パタン形成法に係り、特に、半
導体集積回路や高速度トランジスタなど微細構造
の光・電子デバイスの製造・開発時に必要な数百
nm以下の幅をもつ極微細パタンを再現性よく形
成することを可能とする極微細パタン形成法に関
する。
〔発明の背景〕 半導体集積回路や高速度トランジスタ、表面弾
性波素子など微細構造をもつ光・電子デバイスは
年々高性能化、多機能化されつつあり、それに伴
つてパタン幅を微細化の一途をたどつている。今
日では数10nm幅のパタン形成方法の確立が要求
されている。
従来よりパタン形成に用いられてきた紫外線露
光法、電子ビーム露光法、X線露光法といつたリ
ソグラフイ技術は、露光に用いる光の波長あるい
はレンズに起因する解像限界、電子の散乱、現像
時のレジストの膨潤などの問題があり、エツチン
グマスクとして有効な厚さを持つレジストに幅
200nm以下のパタンを形成することは極めて困
難である。
近年、電子ビームあるいはイオンビームを直径
約10nmに集束させてレジストを露光もしくは基
板を直接エツチングする手法が研究されている
が、ビームを集束させるためにはビーム電流を大
きくすることができず、パタン形成に長時間を要
するという欠点を持つている。
最近、リソグラフイとは全く異なる、新しい極
微細溝パタンの形成法が開発され特願昭57−
187387号に「半導体装置の製造方法」として提案
されている。第1図によりこの提案方法を説明す
る。第1図aはSi基板1上に多結晶Si層2を堆積
し、さらにその上にレジスト層3を形成し、その
上にSiO2膜4をECRプラズマ堆積法で堆積した
状態での構造断面図である。これを緩衝フツ酸液
に浸すと、レジスト層3のパタンの側部に付着し
たSiO2膜4がその他の部分に堆積したSiO2膜4
に比べて早くエツチングされ、第1図bに示す構
造が得られる。これを例えばCBrFガスを用いた
RIEでエツチングして溝パタンを形成する。特徴
として、工程が簡単であること、パタン形成に要
する時間が短かいこと、溝幅に対する溝深さの
比、いわゆるアスペクト比が大きいパタンも形成
できる可能性を持つていることなどがある。
しかし、この方法により多結晶Si層2などをド
ライエツチングするとき、第1図cに示すような
特異なアンダーカツトが生じ、エツチングマスク
層の開口穴に等しい幅を有する溝パタンが形成で
きないばかりでなく、特異なアンダーカツトであ
ることから、この溝内をCVDなどの堆積法によ
り完全に埋めつくすことは非常に困難であるなど
の致命的な問題がありデバイスの製作に適用され
ないでいた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、従来技術での上記した問題を
解決し、逆台形の断面形状でかつ底部に任意の幅
寸法の開口穴を有するエツチングマスクを基に
し、ドライエツチングを用いて開口穴の幅に忠実
な溝を被加工層に形成する極微細パタン形成法を
提供することにある。本発明方法を用いることに
より、数10nm幅の極微細溝パタンが再現性良く
形成できることから、極微細構造のデバイス開発
に著しい前進が期待できる。
〔発明の概要〕
本発明の特徴は、被加工層上に、断面が逆台形
かもしくはこれに類する形状でかつ底部に任意の
幅寸法の開口穴を有するエツチングマスク層を形
成し、反応性元素を構成元素に含むエツチングガ
スを用いたドライエツチング法により被加工層に
極微細溝を形成する極微細パタン形成法におい
て、エツチングマスク層よりドライエツチング速
度が大きく、かつ、被加工層よりドライエツチン
グ速度が小さい薄膜を、その膜厚が、前記開口穴
の底部穴幅をGとし、開口穴の斜面がその下層薄
膜面に対してなす傾斜角のうちの大きい方の傾斜
角をθ2として、少なくともG・tanθ2よりも厚く
なるように、上記被加工層と上記エツチングマス
ク層との間に堆積しておいて被加工層に極微細溝
を形成する方法とするにある。
〔発明の実施例〕
以下、実施例により本発明を説明する。
50nm厚のSiO2膜で覆われたSi基板上にPを2
×1021個/cm3添加した多結晶Si膜を500nm厚に堆
積した第1の試料と、さらにその上にレジストを
500nm厚に塗布し、温度200℃で1時間の熱処理
を行なつた第2の試料の2つを用意した。その
後、これらの2つの試料のそれぞれの表面に以下
の方法で微小寸法の開口穴を有するSiO2エツチ
ングマスク層を形成した。
まず、ECRプラズマ堆積法によりSiO2膜を
500nm厚に堆積した。続いて紫外線リソグラフ
イ技術を用いてレジストパタンを形成し、反応性
イオンエツチングを用いてSiO2膜をエツチング
し、第2図aに示す構造を得た。図において、1
はSi基板、4はSiO2膜、3はレジスト層で形成
されたパタンを示している。ECRプラズマ堆積
法は、SiH4流量30SCCM、O2流量30SCCM、圧
力0.26Pa、電力200Wの条件で用いた。また、反
応性イオンエツチングの条件はCF4流量
33SCCM、H2流量11SCCM、圧力0.67Pa、電力
密度0.32W/cm2とした。SiO2膜4とレジストパタ
ン3を含めてSi基板1の全表面に再びECRプラ
ズマ堆積法を用いてSiO2膜4を堆積し、第2図
bに示す構造を得た。このときパタンの縁に付着
したSiO2膜は平坦部に堆積したSiO2膜に比べ脆
弱な膜質となり、3%の緩衝フツ酸液で30秒間エ
ツチングすることにより容易に選択除去できる。
次に試料をアセトン中に浸漬するとレジストパタ
ン3とその上のSiO2膜4が除去され、第2図c
に示すような、断面が逆台形で底部の開口幅が
40nmの開口穴5を有するエツチングマスク層が
形成できた。ここで多結晶Si層上にレジストを塗
布した前記第2の試料については、酸素をガスに
用いた反応性イオンエツチングにより多結晶Si層
が露出するまでエツチングを行なつた。このとき
の反応性イオンエツチングの条件はO2流量
20SCCM、圧力0.13Pa、放電電力0.3W/cm2で、
SiO2はほとんどエツチングされなかつた。
次にCCl2F2をガスとした平行平板型プラズマ
エツチングにより、前記第1及び第2の2つの試
料の多結晶Si膜をエツチングした。その結果を第
3図に示す。第3図aは多結晶Si膜11上に直接
SiO2エツチングマスク層12を形成した試料で
あるが、多結晶Si層11に形成された溝には特異
なアンダーカツトが観察され、矩形断面の溝は得
られない。一方、第3図bは多結晶Si層11上に
レジスト層13を介してSiO2エツチングマスク
層12を形成した試料であるが、レジスト層13
にはアンダーカツトが観察されるものの、多結晶
Si層11に形成される溝は、幅はエツチングマス
ク層12の開口穴の底部の幅にほぼ等しく矩形断
面を持つている。
以上の結果から、被加工層上にレジスト層を介
してエツチングマスク層を形成することにより、
極微細な矩形断面を持つ溝が被加工層に形成でき
ることがわかる。
アンダーカツトの原因は次のように考えられ
る。逆台形の開口穴を持つ試料表面に垂直に入射
したイオンは第4図に記号Aとして示すようにエ
ツチングマスク層22に形成された開口穴の側壁
で反射され、エツチングされつつあるレジスト層
23の溝の側壁にも入射する。一方、溝の側壁に
は、ランダム運動を行なつている電気的に中性な
ラジカルも入射している。アンダーカツトはこの
イオンとラジカルの相互作用によつて生じる。第
4図のB点に入射するラジカルはエツチングマス
ク層22の開口穴の形状で定める角αの範囲にあ
つてB点の方向に運動しているラジカルに限られ
る。角αが大きいほどB点に入射するラジカルの
量が多くなり、アンダーカツトの速度が大きくな
る。B点がエツチングマスク近傍にあるとき角α
は小さく、ある程度深いところで角αは最大とな
り、十分に深いところでは角αは小さい。これに
対応してアンダーカツトも第4図のように生じ
る。角αが最大となる深さは、エツチングマスク
層22の開口穴の傾斜を深さ方向に延長した線分
CC′と開口穴の縁を通る垂線DD′が交叉する点E
の近傍である。E点の深さより2倍深くなるとア
ンダーカツトはほとんど生じない。従つて、本発
明において、被加工層21とエツチングマスク層
22との間に堆積するレジスト層23の厚さは第
4図のE点の深さの2倍以上あれば、特に効果が
大きい。
上述した特異なアンダーカツトは、特に0.1μm
以下の寸法域で顕著となる。これは、幅0.1μm以
上のパタンでは、開口穴の側壁で反射されたイオ
ンが溝の側壁に到達する前に他の粒子と衝突して
エネルギーを失うためと推察できる。従つて、本
発明は0.1μm以下の寸法域でのパタン形成に特に
有効である。
なお、第4図についての以上の考察では、開口
穴斜面のレジスト層上面に対する傾斜角θ1、θ2
ほぼ等しいものとして考察してきたが、傾斜角
θ1、θ2が等しくない場合には、傾斜角θ1,θ2のう
ちの大きい方の傾斜角θ2の斜面を延長した線分
CC′と、このマスク端と対をなす他方のマスク端
がレジスト層23の上面と接触している点(ある
いは線)から下した垂線DD′との交点Eで決まる
マスク最下層からの深さ、即ち開口穴の底部穴幅
をGとしてG・tanθ2、よりも少なくとも厚い膜
厚を有するレジスト層23とすることで、前述し
た効果を生じさせることが可能である。また、本
実施例では被加工層21上にレジスト層23を堆
積したが、このレジスト層23としては、エツチ
ングマスク層22よりドライエツチング速度が大
きく、かつ、被加工層21よりドライエツチング
速度が遅い薄膜であればどのような材料であつて
も使用することができる。また、ドライエツチン
グ法としては、イオンとラジカルとの相互作用で
エツチングを行なう反応性イオンエツチング、反
応性スパツタエツチング、反応性イオンビームエ
ツチング、プラズマエツチング、反応性イオンシ
ヤワエツチングなどを用いることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、矩形断
面、特に100nm以下の幅の矩形断面、を持つ極
微細溝が再現性良く、エツチングマスク層の開口
穴の幅に忠実に、形成できることから、半導体集
積回路、光集積回路、高速度トランジスタ、表面
弾性波素子、回折格子など極微細構造のデバイス
製造に適用して大きな効果を生じ、今後のデバイ
ス開発を著しく促進できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来法による逆台形の開口穴を持つマ
スクパタンの構成断面図でa,b,cは製造順序
に示し、第2図は本発明において用いる開口穴製
造順序を示す図、第3図は本発明実施例説明用の
図でaは本発明を用いない場合、bは本発明を用
いた場合のパタン断面図、第4図はアンダーカツ
ト現象の説明図である。 <符号の説明>、1……Si基板、2……多結晶
Si層、3……レジスト層、4……SiO2膜、5…
…開口穴、11……多結晶Si膜、12……エツチ
ングマスク層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 被加工層上に、断面が逆台形かもしくはこれ
    に類する形状でかつ底部に任意の幅寸法の開口穴
    を有するエツチングマスク層を形成し、反応性元
    素を構成元素に含むエツチングガスを用いたドラ
    イエツチング法により被加工層に極微細溝を形成
    する極微細パタン形成法において、エツチングマ
    スク層よりドライエツチング速度が大きく、かつ
    被加工層よりドライエツチング速度が小さい薄膜
    を、その膜厚が、前記開口穴の底部穴幅をGと
    し、開口穴の斜面がその下層薄膜面に対してなす
    傾斜角のうちの大きい方の傾斜角をθ2として、少
    なくともG・tanθ2よりも厚くなるように、上記
    被加工層と上記エツチングマスク層との間に堆積
    することを特徴とする極微細パタン形成法。
JP59054504A 1984-03-23 1984-03-23 極微細パタン形成法 Granted JPS60198825A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59054504A JPS60198825A (ja) 1984-03-23 1984-03-23 極微細パタン形成法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59054504A JPS60198825A (ja) 1984-03-23 1984-03-23 極微細パタン形成法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60198825A JPS60198825A (ja) 1985-10-08
JPH0438133B2 true JPH0438133B2 (ja) 1992-06-23

Family

ID=12972457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59054504A Granted JPS60198825A (ja) 1984-03-23 1984-03-23 極微細パタン形成法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60198825A (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994016854A1 (fr) * 1993-01-19 1994-08-04 Ingenerny Tsentr 'plazmodinamika' Procede de traitement de la surface d'un article et installation pour ce faire

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57118640A (en) * 1981-01-16 1982-07-23 Matsushita Electronics Corp Formation of masking pattern

Also Published As

Publication number Publication date
JPS60198825A (ja) 1985-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4645562A (en) Double layer photoresist technique for side-wall profile control in plasma etching processes
JP2604631B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US4354896A (en) Formation of submicron substrate element
KR20020061480A (ko) 미세 패턴의 형성 방법, 반도체 장치의 제조 방법 및반도체 장치
JPH0136250B2 (ja)
JPH0438133B2 (ja)
JP2741175B2 (ja) 半導体素子の微細パターン形成方法
JPH0466345B2 (ja)
US5409566A (en) Slope etching process
JPH0774087A (ja) Mlrパターン形成方法
JP3109059B2 (ja) ドライエッチング方法
JP2695919B2 (ja) 配線パターンの形成方法
KR100248345B1 (ko) 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법
KR0151014B1 (ko) 반도체 소자 미세패턴 형성방법
JP2760426B2 (ja) レジスト膜のドライエツチング方法
JPH03257825A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS6143847B2 (ja)
JPH03278543A (ja) 電界効果トランジスタの製造方法
JP3116369B2 (ja) 多層レジストドライエッチング方法
JPH0257701B2 (ja)
JPH0422021B2 (ja)
KR950001300B1 (ko) 반도체장치의 제조방법
JP3271185B2 (ja) 反射防止膜の製造方法
JPH0586659B2 (ja)
KR20010060984A (ko) 반도체 장치의 콘택홀 형성방법