JPH0487319A - Dry-type developing apparatus - Google Patents

Dry-type developing apparatus

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Publication number
JPH0487319A
JPH0487319A JP2201287A JP20128790A JPH0487319A JP H0487319 A JPH0487319 A JP H0487319A JP 2201287 A JP2201287 A JP 2201287A JP 20128790 A JP20128790 A JP 20128790A JP H0487319 A JPH0487319 A JP H0487319A
Authority
JP
Japan
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resist
oxygen
supply amount
gas
chamber
Prior art date
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Pending
Application number
JP2201287A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Yanagihara
健児 柳原
Masayuki Numata
沼田 公志
Shinichi Kawamura
真一 川村
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JSR Corp
Original Assignee
Japan Synthetic Rubber Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0487319A publication Critical patent/JPH0487319A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent an etching residue from being produced and to enhance the production yield of a semiconductor element by a method wherein the supply amount of a gas containing oxygen for plasma generation use inside a reaction chamber is controlled automatically. CONSTITUTION:While the supply amount of a gas for plasma generation use is controlled automatically, a developing operation is executed fundamentally by the following two processes: a process to remove a silyated layer by transmitted light on the surface; and a process to remove an unexposed resist. While an evacuation speed is being kept definite, the supply amount of the gas containing oxygen is made small in the first process, a pressure inside a chamber 10 is lowered and the surface of the resist is sputter-etched by oxygen ions. Since the surface of the resist is bombarded by the oxygen at high energy during the process, silicon existing on the surface of the resist is sputter-etched without being oxidized and is evacuated. After a prescribed thickness on the surface has been sputter-etched in this manner, the flow rate the gas containing oxygen is increased during the second process, the pressure inside the chamber 10 is increased and a reactive operation is executed.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、IC,LSIなどの半導体素子の製造工程に
おけるレジストパターンの形成のための反応性イオンエ
ッチングを利用した乾式現像装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a dry developing device that uses reactive ion etching to form a resist pattern in the manufacturing process of semiconductor devices such as ICs and LSIs.

[従来の技術] 従来、IC,LSIなどの半導体素子の製造工程におい
ては、その加工されるべき基板上にポリイソプレン環化
物にビスアジドを混合したネガ型ホトレジストやノボラ
ック樹脂にキノンジアジド化合物を混合したポジ型ホト
レジストを塗布し、パターンマスクを介して水銀灯のg
線(波長436nm)やi線(波長365nm)を用い
て露光し、現像液にて現像することによりレジストパタ
ーンを形成するホトリソグラフィ法が採用されている。
[Prior Art] Conventionally, in the manufacturing process of semiconductor devices such as ICs and LSIs, negative photoresists made of polyisoprene cyclized material mixed with bisazide, or positive photoresists made of novolac resin mixed with quinone diazide compound, were used on the substrate to be processed. Apply type photoresist and apply mercury lamp g through the pattern mask.
A photolithography method is employed in which a resist pattern is formed by exposing the resist to light (wavelength: 436 nm) or i-ray (wavelength: 365 nm) and developing it with a developer.

しかし、近年では半導体素子がさらに小型化し、基板上
に形成されるべきレジストパターンの最小寸法が1μm
以下、さらに0.5μm付近の領域に入りつつある。こ
のような寸法領域では、現像液を現像に用いる従来のホ
トリソグラフィ法を使用しても、特に段差構造を有する
基板が使用される場合には、露光時の光の反射の影響や
露光系における焦点深度の浅さなどの問題に起因して、
レジストパターンの十分な解像度が得られないという問
題が発生する。
However, in recent years, semiconductor devices have become even smaller, and the minimum dimension of a resist pattern to be formed on a substrate is 1 μm.
Below, it is entering the region of around 0.5 μm. In such a size range, even if a conventional photolithography method using a developer is used for development, the effects of light reflection during exposure and the exposure system may be affected, especially when a substrate with a step structure is used. Due to problems such as shallow depth of focus,
A problem arises in that sufficient resolution of the resist pattern cannot be obtained.

このような問題を解決する方法として、特開昭61−1
07346号公報においては、光活性化合物とポリマー
を含むホトレジストをパターンマスクを介して露光し、
その露光部分に珪素化合物を選択的に作用させてシリル
化した後、酸素プラズマを発生させる反応性イオンエッ
チング装置を用いてシリル化しなかった部分をエッチン
グすることにより現像を行い、レジストパターンを形成
する乾式現像プロセスが提案されている。
As a method to solve such problems, JP-A-61-1
In JP 07346, a photoresist containing a photoactive compound and a polymer is exposed through a pattern mask,
A silicon compound is selectively applied to the exposed area to silylate it, and then a resist pattern is formed by etching the unsilylated areas using a reactive ion etching device that generates oxygen plasma. A dry development process has been proposed.

このような乾式現像プロセスに用いられる反応性イオン
エッチング装置の例として、特開昭58−151028
号公報および特開昭59−140375号公報には、被
エッチング材の支持体であり、かつマイクロ波電力が印
加される陰極に、被エッチング材の表面に平行となるよ
うな磁界を発生する手段を内蔵させた反応性イオンエッ
チング装置が記載され、特開昭58−170016号公
報には、被エッチング材の支持体である陰極に対して垂
直な方向に磁界が形成される反応性イオンエッチング装
置が記載されている。
As an example of a reactive ion etching apparatus used in such a dry development process, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-151028
No. 59-140375 discloses means for generating a magnetic field parallel to the surface of the material to be etched at a cathode which is a support for the material to be etched and to which microwave power is applied. A reactive ion etching apparatus is described in which a magnetic field is formed in a direction perpendicular to a cathode which is a support for the material to be etched. is listed.

[発明が解決しようとする課題] 上述したホトレジストをシリル化し、酸素プラズマを用
いた反応性イオンエッチング装置によってレジストパタ
ーンを形成する乾式現像プロセスは、酸素プラズマに対
するレジスト表面のシリル化領域と非シリル化領域の反
応性が大きく異なることを利用してエッチングすること
によりレジストパターンを形成するものである。さらに
上述の反応性イオンエッチング装置を用いることにより
、半導体ウェハの表面近傍に形成されるプラズマシース
で正イオンが加速されてレジストの非シリル化部分をエ
ッチングするので、エッチングの異方性が大きく、従っ
てこの方法によれば、0.5μm以下のレジストパター
ンを精度よく形成でき、しかも高速現像が可能である。
[Problems to be Solved by the Invention] The dry development process in which the above-mentioned photoresist is silylated and a resist pattern is formed using a reactive ion etching device using oxygen plasma is a method for silylating the photoresist and forming a resist pattern using a reactive ion etching device using oxygen plasma. A resist pattern is formed by etching, taking advantage of the fact that the reactivity of the regions is greatly different. Furthermore, by using the above-mentioned reactive ion etching apparatus, positive ions are accelerated by the plasma sheath formed near the surface of the semiconductor wafer and etch the non-silylated portions of the resist, resulting in large etching anisotropy. Therefore, according to this method, a resist pattern of 0.5 .mu.m or less can be formed with high precision, and high-speed development is possible.

しかしながら、このようにレジストのシリル化→反応性
イオンエッチングという工程を経てレジストパターンを
形成した場合、非シリル化領域がエッチングされて露出
されたシリコンウェハの表面にレジスト残渣が存在する
ことがある。
However, when a resist pattern is formed through the process of resist silylation and then reactive ion etching, resist residues may be present on the surface of the silicon wafer where the non-silylated region is etched and exposed.

第2図は従来法によって存在する残渣の状態を示す模式
的断面図である。シリコンウェハ1の表面にレジスト2
が塗布されており、レジスト2の露光部分の表面近傍は
シリル化処理によってシリル化層3が形成されている。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the state of the residue that exists in the conventional method. Resist 2 on the surface of silicon wafer 1
is applied, and a silylated layer 3 is formed near the surface of the exposed portion of the resist 2 by silylation treatment.

レジストの未露光部分、すなわち表面にシリル化層をも
たない部分は酸素プラズマなどによる反応性イオンエッ
チングによって除去され、レジストパターンが形成され
る。しかし、レジストが除かれ、シリコンウェハの表面
が露出すべき部分に残渣4が存在する場合がある。かか
る残渣は、半導体素子製造のための引き続く工程の障害
となり、製造歩留りを低下させる。
Unexposed portions of the resist, ie, portions without a silylated layer on the surface, are removed by reactive ion etching using oxygen plasma or the like to form a resist pattern. However, residue 4 may be present in the portion where the resist is removed and the surface of the silicon wafer is to be exposed. Such residue becomes a hindrance to subsequent steps for manufacturing semiconductor devices, reducing manufacturing yield.

前記残渣4をオージェ電子分光分析装置によって分析す
ると、シリコンの酸化物であることがわかる。この事実
は本来シリル化されるべきでない未露光のレジスト部分
がシリル化されたことを示唆するものであり、シリル化
後のレジスト表面には、第3図に示すように、迷光によ
って生じたシリル化層5が存在し、その厚さは100〜
1000スであると推定された。すなわち、この迷光に
よって生じたシリル化層中のシリコンが反応性イオンエ
ッチングの工程において酸素イオンと反応してシリコン
酸化物となり、残渣として残ると考えられ、従ってシリ
コン酸化物を生じさせることなく表面のシリル化層を除
去することができれば、残渣の発生を防ぐことができる
ことが予想される。
When the residue 4 is analyzed using an Auger electron spectrometer, it is found to be silicon oxide. This fact suggests that the unexposed resist portion, which should not be silylated, was silylated, and as shown in Figure 3, the resist surface after silylation contains silyls caused by stray light. There is a layer 5 with a thickness of 100~
It was estimated that there were 1,000 students. In other words, it is thought that the silicon in the silylated layer produced by this stray light reacts with oxygen ions during the reactive ion etching process to form silicon oxide, which remains as a residue. It is expected that if the silylated layer can be removed, the generation of residue can be prevented.

本発明は、レジストのシリル化と反応性イオンエッチン
グを組合せた乾式現像の長所を生かしながらエッチング
残渣の発生を防ぎ、もって半導体素子の製造歩留りを向
上させる乾式現像方法装置を提供することを目的とする
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a dry development method that takes advantage of the advantages of dry development that combines resist silylation and reactive ion etching while preventing the generation of etching residues and thereby improving the manufacturing yield of semiconductor devices. do.

[課題を解決するための手段] 本発明の乾式現像装置は、レジストを酸素を含むガスの
プラズマによってエッチングする乾式現像装置において
、ガスを導入してプラズマを発生させ、エッチングを行
う反応室、該反応室に酸素を含むガスを供給する手段、
該反応室内にプラズマを生成する手段、前記反応室内に
設けられた試料保持手段、および前記酸素を含むガスの
供給量を自動的に制御する手段とを有することを特徴と
する。
[Means for Solving the Problems] A dry developing device of the present invention etches a resist using plasma of a gas containing oxygen, and includes a reaction chamber in which gas is introduced to generate plasma and etching is performed; means for supplying a gas containing oxygen to the reaction chamber;
The method is characterized by comprising means for generating plasma within the reaction chamber, sample holding means provided within the reaction chamber, and means for automatically controlling the supply amount of the oxygen-containing gas.

本発明が乾式現像、すなわち反応性イオンエッチングの
対象とするものは、主として半導体基体上に塗布され、
所定のパターンでシリル化されているレジストである。
The target of dry development, that is, reactive ion etching in the present invention is mainly applied to a semiconductor substrate,
It is a resist that is silylated in a predetermined pattern.

好ましいシリル化されたレジストとしては、例えばキノ
ンジアジドとアルカリ可溶性樹脂とからなるレジストに
光を照射し、加熱し、さらに照射部をヘキサメチルジシ
ラザン、シリルクロライドなどのシラン化合物で選択的
にシリル化したレジストを挙げることができる。ここで
、アルカリ可溶性樹脂としては、水酸基を有するノボラ
ック樹脂、ヒドロキシスチレン系樹脂などを挙げること
ができる。
As a preferable silylated resist, for example, a resist made of quinonediazide and an alkali-soluble resin is irradiated with light, heated, and the irradiated areas are selectively silylated with a silane compound such as hexamethyldisilazane or silyl chloride. One example is resist. Here, examples of the alkali-soluble resin include novolac resins having hydroxyl groups, hydroxystyrene resins, and the like.

以下、図面を参照して本発明を説明する。The present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明を適用した連続乾式現像装置の一例の構
成を示す図である。この装置はプロセスチャンバー10
.ロードロックチャンバー20およびカセットチャンバ
30を具え、カセットチャンバ30内に収容された複数
枚の半導体ウェハを1枚づつ順次ロードロックチャンバ
ー20を経てプロセスチャンバlOに送り、プロセスチ
ャンバ内でエッチングによる乾式現像処理を施されたウ
ェハは順次逆の経路をたどってカセットチャンバ30に
もどる。このようにして複数枚のウェハを連続して現像
処理することができる。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an example of a continuous dry developing device to which the present invention is applied. This device has process chamber 10
.. A load-lock chamber 20 and a cassette chamber 30 are provided, and a plurality of semiconductor wafers housed in the cassette chamber 30 are sequentially sent one by one through the load-lock chamber 20 to a process chamber IO, and are subjected to dry development processing by etching in the process chamber. The treated wafers sequentially return to the cassette chamber 30 by following the reverse path. In this way, a plurality of wafers can be continuously developed.

本発明による乾式現像が実行されるプロセスチャンバ1
0内には電極11が設置され、RF電源12からマツチ
ングボックス13を介してRF電力が印加される。電極
11は磁場を印加し得る構成とするのが望ましい。プロ
セスチャンバー10は、バルブ24を開け、ロータリー
ポンプで初期排気を行い、その後バルブ24を閉じター
ボ分子ポンプおよびロータリーポンプで2 X 1.0
”’Torrまたはそれ以下の圧力まで減圧される。ま
た、プロセスチャンバーにはガスボンベ16からマスフ
ローコントローラ17を介してプラズマ生成用のガスが
供給される。プロセスチャンバ10内を所定の圧力に保
ち、その後プラズマ生成用のガスを所定の流量で流しな
がら、電極11にRF電力を印加して一方の電極である
プロセスチャンバー10の壁18との間にRF放電を生
ぜしめてプラズマを発生し、プラズマ中のイオンで電極
11上に保持されたウェハに塗布されたレジストをエッ
チングし現像する。現像の進行状態はエンドポイントデ
ィテクタ19によって監視される。ディテクタ19から
の出力信号は制御用コンピュータ40に入力され、コン
ピュータ40はその信号に従ってマスフローコントロー
ラ17を操作してプラズマ生成用ガスの供給量を自動的
に制御し、またRF電源の出力を本来の設定値に制御す
る。ロードロックチャンバ20およびカセットチャンバ
30はロータリポンプ21によって5 X 1O−2T
orrまたはそれ以下の圧力にまで減圧される。ウェハ
の輸送時にはゲートバルブ22および23は開放される
。現像操作時にはバルブ24は閉じられ、バルブ25お
よび31は開放される。ウェハの輸送機構は図示を省略
しである。
Process chamber 1 in which dry development according to the invention is carried out
An electrode 11 is installed inside the 0, and RF power is applied from an RF power source 12 via a matching box 13. It is desirable that the electrode 11 be configured to be capable of applying a magnetic field. The process chamber 10 opens the valve 24 and performs initial evacuation using a rotary pump, and then closes the valve 24 and uses a turbo molecular pump and a rotary pump to perform 2 x 1.0
The pressure is reduced to "' Torr or lower. Also, gas for plasma generation is supplied from the gas cylinder 16 to the process chamber via the mass flow controller 17. The inside of the process chamber 10 is maintained at a predetermined pressure, and then While flowing plasma generation gas at a predetermined flow rate, RF power is applied to the electrode 11 to generate an RF discharge between one electrode and the wall 18 of the process chamber 10 to generate plasma. The ions etch and develop the resist applied to the wafer held on the electrode 11. The progress of the development is monitored by the end point detector 19. The output signal from the detector 19 is input to the control computer 40. The computer 40 operates the mass flow controller 17 according to the signal to automatically control the supply amount of plasma generation gas and also controls the output of the RF power source to the original set value.The load lock chamber 20 and the cassette chamber 30 are 5 x 1O-2T by rotary pump 21
The pressure is reduced to orr or less. Gate valves 22 and 23 are opened during wafer transportation. During a developing operation, valve 24 is closed and valves 25 and 31 are opened. The wafer transport mechanism is not shown.

前記例においては、エンドポイントディテクタの出力信
号をもとにプラズマ生成用ガスの供給量を自動的に制御
する手段を用いているが、タイマーなどにより、プラズ
マ生成用ガスの供給量を段階的に自動的に制御し、また
同時にRF電源の出力を本来の設定値に制御する手段を
用いてもよい。また、プラズマ生成用ガスの供給量は、
段階的でなく連続的に制御することもできる。
In the above example, a means is used to automatically control the supply amount of plasma generation gas based on the output signal of the endpoint detector, but the supply amount of plasma generation gas can be controlled in stages using a timer or the like. Means for automatically controlling and simultaneously controlling the output of the RF power source to the original setting value may be used. In addition, the supply amount of plasma generation gas is
It is also possible to control continuously instead of stepwise.

本発明においては、基本的にはプラズマ生成用ガスの供
給量を自動的に制御することによって、表面の迷光によ
るシリル化層を除去する工程と、未露光のレジストを除
去する工程との2工程によって現像を行う。すなわち、
第1の工程において、高エネルギーのプラズマ粒子によ
ってレジストの表面層のスパッタエッチングを行い、第
2の工程において、除去すべき非シリル化部のレジスト
を最適の条件で反応性イオンエッチングにより除去する
。この際、第1および第2の工程においてプラズマ生成
用ガスの種類を変更せず、酸素含有ガスの流量を制御す
ることによってエッチングに寄与する酸素イオンのエネ
ルギーを制御する。
In the present invention, there are basically two steps: a step of removing the silylated layer caused by stray light on the surface by automatically controlling the supply amount of the plasma generation gas, and a step of removing the unexposed resist. Development is performed by That is,
In the first step, the surface layer of the resist is sputter-etched using high-energy plasma particles, and in the second step, the non-silylated portions of the resist to be removed are removed by reactive ion etching under optimal conditions. At this time, the energy of oxygen ions contributing to etching is controlled by controlling the flow rate of the oxygen-containing gas without changing the type of plasma-generating gas in the first and second steps.

すなわち、エッチングにおいて、試料の表面近傍にプラ
ズマシースが形成されること、プラズマシースの電位差
は約50〜100Vであることは良く知られていること
である。プラズマ中のイオンはこの電位差によって試料
表面を衝撃するが、チャンバー内の圧力が高い時は、イ
オンはシース内で相互に衝突し散乱し、その結果、試料
表面に到達する酸素イオンの平均エネルギーは減少する
ことになる。一方チャンバー内の真空度を高めるとシー
ス内における酸素イオンの相互衝突による散乱が減少し
、イオンは高いエネルギーで試料表面に到達し、試料の
スパッタエッチングを行うことになる。
That is, it is well known that a plasma sheath is formed near the surface of a sample during etching, and that the potential difference of the plasma sheath is about 50 to 100V. Ions in the plasma bombard the sample surface due to this potential difference, but when the pressure inside the chamber is high, the ions collide with each other and scatter within the sheath, and as a result, the average energy of the oxygen ions reaching the sample surface is will decrease. On the other hand, when the degree of vacuum in the chamber is increased, scattering due to mutual collision of oxygen ions within the sheath is reduced, and the ions reach the sample surface with high energy, resulting in sputter etching of the sample.

本発明においては、排気速度を一定に保ちながら酸素含
有ガスの供給量を第1工程では小さ(してチャンバ内の
圧力を低め、酸素イオンによってレジスト表面のスパッ
タエッチングを行う。この工程では高エネルギーの酸素
イオンによって衝撃されるので、レジスト表面に存在し
たシリコンも酸化されることなくスパッタエッチングが
行われ、排気される。このようにして、所定の表面厚さ
をスパッタエッチングを行った後、第2工程として酸素
含有ガスの流量を増加させ、チャンバー内の圧力を高め
て反応性イオンエッチングを行う。
In the present invention, while keeping the pumping speed constant, the supply amount of oxygen-containing gas is reduced in the first step (to lower the pressure inside the chamber, and the resist surface is sputter-etched with oxygen ions. This step uses high energy Because the silicon existing on the resist surface is bombarded with oxygen ions, sputter etching is performed without oxidizing the silicon present on the resist surface, and it is exhausted.In this way, after sputter etching a predetermined surface thickness, the As a second step, reactive ion etching is performed by increasing the flow rate of oxygen-containing gas and increasing the pressure inside the chamber.

第1の工程の終了の判定、すなわち酸素含有ガスの供給
量切替えの判定はプラズマ中のシリコン量の判定によっ
て行うことができる。すなわち、第1図の装置における
エンドポイントディテクタ19として分光分析計を用い
、チャンバ10内の雰囲気を導いてSiの発光強度を測
定し、迷光によるシリル化層がスパッタエッチングによ
り除去され非シリル化部のレジスト表面が現れると31
の発光が減少することにより判定する。この時を第1工
程の終了時とすればよい。エンドポイントディテクタと
して質量分析計を用い、同様にSi原子のスペクトル強
度の減少時をもって第1工程の終了時とすることもでき
る。さらに、特公昭62−23254号公報に開示され
ている探針法によってプラズマ中の電子温度を測定し、
その変化する時を第1工程の終了時とすることもできる
The determination of the end of the first step, that is, the determination of switching the supply amount of oxygen-containing gas, can be made by determining the amount of silicon in the plasma. That is, a spectrometer is used as the end point detector 19 in the apparatus shown in FIG. 1, the atmosphere inside the chamber 10 is guided, and the emission intensity of Si is measured. When the resist surface of appears, 31
Judgment is made by the decrease in light emission. This time may be set as the end of the first step. It is also possible to use a mass spectrometer as an endpoint detector, and similarly determine the end of the first step at the time when the spectral intensity of Si atoms decreases. Furthermore, the electron temperature in the plasma was measured by the probe method disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-23254,
The time of the change can also be set as the end of the first step.

さらに流量とエッチング速度との関係をあらかじめ求め
ておき、所定の時間が経過した時に酵素含有ガスの供給
量を変る時間経過法を用いてもよい。この方法による時
は、通常、第1工程の時間を全乾式現像時間の8〜25
%程度とするのがよい。
Furthermore, a time-lapse method may be used in which the relationship between the flow rate and the etching rate is determined in advance and the supply amount of the enzyme-containing gas is changed when a predetermined time has elapsed. When using this method, the first step usually takes 8 to 25 minutes of total dry development time.
It is best to set it to about %.

エンドポイントディテクタを使用する時はその出力信号
にもとづいて、時間経過法による場合は予め定められた
プログラムによって、制御コンピュータがマスフローコ
ントローラを動作させ、流量を制御する。
The control computer operates the mass flow controller to control the flow rate based on the output signal when using the endpoint detector, or according to a predetermined program when using the time-lapse method.

第1の工程における供給量は、その後の工程よりも少な
くするが、−船釣にはシリル化部分に対する非シリル化
部の反応性イオンエッチングの速度の選択比が最大とな
る供給量の%以下とする。
The supply amount in the first step is smaller than that in the subsequent steps, but - for boat fishing, it is less than % of the supply amount that maximizes the rate selectivity of reactive ion etching of non-silylated parts to silylated parts. shall be.

なお、この反応性イオンエッヂングの速度の選択比が最
大となる供給量は使用する装置により異なる。
Note that the supply amount at which the speed selectivity of this reactive ion etching is maximized varies depending on the equipment used.

プラズマ生成用ガスとしては、純酸素に限らず、He、
 Ne、 Ar、 krなとの希ガス、またはNz。
The plasma generating gas is not limited to pure oxygen, but also He,
Noble gases such as Ne, Ar, Kr, or Nz.

H,、GO,Co2. NH,、No、 No□などを
酸素と共に少量供給してもよい。
H,,GO,Co2. A small amount of NH, No, No□, etc. may be supplied together with oxygen.

[実施例] 次に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
の実施例に限定されるものではない。
[Examples] Next, the present invention will be explained using Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

実施例1〜4.比較例ル レジストとしてキノンジアジド−ノボラック樹脂系レジ
スト(商品名PLASMKASK UCB−JSREL
ECTRON I C3■社製)を用い、シリコンウェ
ハ上にコーターを用いて厚さ1.5μmのレジスト膜を
形成した。次いで、開口数0.54の露光機を使用し、
パターンマスクを介して水銀灯のg!!(波長436μ
l11)をレジスト膜に照射した後、160℃で3分の
プリベーク処理を施し、ヘキサメチルジシラザンによる
】60℃で4分の処理によりg線照射部のシリル化を行
った。
Examples 1-4. A quinonediazide-novolac resin resist (trade name: PLASMKASK UCB-JSREL) was used as a comparative example resist.
A resist film having a thickness of 1.5 μm was formed on a silicon wafer using a coater using an ECTRON IC3 (manufactured by Co., Ltd.). Next, using an exposure machine with a numerical aperture of 0.54,
G of mercury lamp through pattern mask! ! (Wavelength 436μ
After irradiating the resist film with 111), a prebaking process was performed at 160°C for 3 minutes, and the g-ray irradiated area was silylated by treatment with hexamethyldisilazane at 60°C for 4 minutes.

このようにしてレジストを塗布し、部分的にシリル化し
たレジスト膜を有するシリコンウェハを多数準備し、上
述した現像装置によって乾式現像を行った。
A large number of silicon wafers having resist films coated with resist and partially silylated in this manner were prepared, and dry development was performed using the above-mentioned developing device.

なお、使用した現像装置のプロセスチャンバーの内容積
は30βであり、電極11として直径200mmのマグ
ネトロン電極を使用した。また、電極11は冷却可能で
あり、現像処理中、その上に保持されたシリコンウェハ
の温度は20℃以下であった。
Note that the internal volume of the process chamber of the developing device used was 30β, and a magnetron electrode with a diameter of 200 mm was used as the electrode 11. Further, the electrode 11 can be cooled, and the temperature of the silicon wafer held thereon during the development process was 20° C. or lower.

乾式現像においては、プロセスチャンバー10内を高真
空に排気した後、プラズマ生成用ガスとして酸素ガスを
プロセスチャンバ内に供紹し、電極11に13.56M
Hz、 1.ooOWのRF電力を印加して酸素ガスの
プラズマを発生させ、プラズマ中の酸素イオンによって
レジストの乾式現像を行った。
In dry development, after the inside of the process chamber 10 is evacuated to a high vacuum, oxygen gas is introduced into the process chamber as a plasma generation gas, and 13.56M is applied to the electrode 11.
Hz, 1. RF power of ooOW was applied to generate oxygen gas plasma, and the resist was dry-developed using oxygen ions in the plasma.

酸素ガスの供給量、現像後のパターン幅および残査の有
無を第1表に示す。
Table 1 shows the amount of oxygen gas supplied, the pattern width after development, and the presence or absence of residue.

なお酸素ガス供給量を変化させて非シリル化部の反応性
イオンエッチングを行った結果、エッチング速度の選択
比が最大となる流量は703CCM (標準状態に換算
した流量 (CC/分))であった。
As a result of reactive ion etching of non-silylated parts by varying the amount of oxygen gas supplied, the flow rate at which the etching rate selectivity was maximum was 703 CCM (flow rate converted to standard state (CC/min)). Ta.

また、現像処理中のプロセスチャンバーlO内の圧力は
1〜10x 1O−3Torrであり、第1工程の終了
は、分光分析計によって判断した。
Further, the pressure in the process chamber 1O during the development process was 1 to 10 x 1O-3 Torr, and the completion of the first step was determined by a spectrometer.

(以下余白) 第1表 第1表に示すように、本発明によって第1工程の流量を
少なく、第2工程の流量を第1工程の流量の2倍以上と
して現像した場合は残渣は全く存在しなかった。また形
成されたレジストパターンはほぼ所定の幅(0,5μm
)どうりであった。
(Margins below) Table 1 As shown in Table 1, when developing according to the present invention at a low flow rate in the first step and at least twice the flow rate in the second step as the flow rate in the first step, there is no residue at all. I didn't. In addition, the formed resist pattern has approximately a predetermined width (0.5 μm
) It was as expected.

一方、反応性イオンエッチングとしては最適条件とされ
る比較例1は、レジストパターンの幅は正確であったが
残渣が多量に存在した。
On the other hand, in Comparative Example 1, which is considered to be under optimal conditions for reactive ion etching, the width of the resist pattern was accurate, but a large amount of residue was present.

注)*:所定のパターン幅=0.5μm[発明の効果] 以上説明したように、本発明によればレジストの現像後
に残渣が存在しないので、半導体素子の製造歩留りを向
上させることができる。しかも排気速度を一定にしたま
までプラズマ生成用ガスの供給量を変化させるのでプラ
ズマを乱すことがなく、安定に現像を行うことができる
。さらにガス種を変えることなく流量のみを変化させる
ので、スルーブツトを低下させることなく、高速現像が
可能である。
Note) *: Predetermined pattern width = 0.5 μm [Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, there is no residue after resist development, so the manufacturing yield of semiconductor devices can be improved. Moreover, since the supply amount of the plasma generating gas is changed while the exhaust speed is kept constant, the plasma is not disturbed and development can be carried out stably. Furthermore, since only the flow rate is changed without changing the gas type, high-speed development is possible without reducing throughput.

本発明は、陰極に磁場を印加しない方式にも適用でき、
さらに、マイクロ波プラズマを利用した各種の方式にも
適用することができる。
The present invention can also be applied to a method that does not apply a magnetic field to the cathode,
Furthermore, it can also be applied to various methods using microwave plasma.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の乾式現像装置の一実施例の構成を示す
図、 第2図は乾式現像後の残渣の状態を示す模式的断面図、 第3図は乾式現像前のシリル化されたレジストの状態を
示す模式的断面図である。 1・・・シリコンウェハ、 2・・・フォトレジスト、 3・・・シリル化層、 4・・・残渣、 5・・・迷光によって生じたシリル化層、lO・・・プ
ロセスチャンバー II・・・電極、 17・・・マスフローコントローラ、 19・・・エンドポイントディテクタ。 4八遣 5送光によ−T主む゛だシソル化層
Fig. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the dry developing device of the present invention, Fig. 2 is a schematic sectional view showing the state of the residue after dry development, and Fig. 3 is a diagram showing the state of the residue after dry development. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the state of a resist. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Silicon wafer, 2...Photoresist, 3...Silylated layer, 4...Residue, 5...Silylated layer caused by stray light, 1O...Process chamber II... Electrode, 17... Mass flow controller, 19... End point detector. 4, 8, 5 light transmission - T main meaningless layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)レジストを酸素を含むガスのプラズマによってエッ
チングする乾式現像装置において、 ガスを導入してプラズマを発生させ、エッ チングを行う反応室、 該反応室に酸素を含むガスを供給する手 段、 該反応室内にプラズマを生成する手段、 前記反応室内に設けられた試料保持手 段、および 前記酸素を含むガスの供給量を自動的に制 御する手段、 を有することを特徴とする乾式現像装置。
[Scope of Claims] 1) A dry developing device that etches a resist using plasma of a gas containing oxygen, comprising: a reaction chamber in which gas is introduced to generate plasma and etching is performed; a gas containing oxygen is supplied to the reaction chamber; a means for generating plasma in the reaction chamber; a sample holding means provided in the reaction chamber; and a means for automatically controlling the supply amount of the oxygen-containing gas. Device.
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