JPH0555168A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0555168A
JPH0555168A JP24273891A JP24273891A JPH0555168A JP H0555168 A JPH0555168 A JP H0555168A JP 24273891 A JP24273891 A JP 24273891A JP 24273891 A JP24273891 A JP 24273891A JP H0555168 A JPH0555168 A JP H0555168A
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JP
Japan
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etching
photoresist
reaction
gas
heat
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Application number
JP24273891A
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English (en)
Inventor
Yasuto Otani
康人 大谷
Kuniaki Kumamaru
邦明 熊丸
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】プラズマエッチングのダウンフロータイプエッ
チングにおいて、反応ガスに(CF4 +O2 )ガスを、
またマスク材にホトレジストを使用した場合、エッチン
グの最中にホトレジストが、エッチング種との反応熱に
より温度上昇しても、自身の耐熱限界点を超えないよう
にする。 【構成】エッチング最中のホトレジストの温度を決める
主要因にホトレジストのエッチングレートとエッチング
雰囲気の圧力とを取り上げ、耐熱限界点を超えないエッ
チングレート(例えば310 nm/min 以下)とエッチング
雰囲気の圧力(例えば0.29Pa 以上)との組合せ範囲を
予め設定した後、該範囲内の条件でエッチングを行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関するもので、特にプラズマエッチングのダウンフロ
ータイプのエッチングにおいて、反応ガスとして(CF
4 +O2 )ガスを使用した場合のエッチング雰囲気にお
けるホトレジストのマスク材としての信頼性に係るもの
である。
【0002】
【従来の技術】ドライエッチング装置のうち、ダウンフ
ロー型エッチング装置(down streamplasma etching sy
stem )は、プラズマ発生室とエッチング室が分離さ
れ、プラズマ発生室で生成された比較的長寿命の中性活
性種をエッチング室に輸送してウェ―ハをエッチングす
るプラズマエッチング装置である。従来の例えば円筒型
プラズマエッチング装置では、ウェーハがプラズマに直
接曝されるためチャージアップを起こし、また比較的低
エネルギーといえどもイオン衝撃を受けるため照射損傷
が残る。ダウンフロー型エッチングでは、エッチングは
等方的であるが照射損傷はまったくなく、純粋な化学反
応を利用したプロセスが可能である。
【0003】ダウンフロー型エッチング装置の構成の一
例を図1に示す。石英製の放電管(単に石英管と呼ぶ)
1の左端のガス注入口2より、反応ガス3例えば(CF
4 +O2 )混合ガスを導入する。また導波管4を介して
2.45GHz のマイクロ波5を石英管1に供給し、プラズ
マ6を発生させる。プラズマにより生成した中性活性種
例えば活性フッ素原子等はガス輸送パイプ7に沿って流
れ、パイプ7の右端のノズル8から反応室(エッチング
チャンバともいう)9内に流入する。流入した反応ガス
は、ウェーハホルダ10に載置された被エッチングウェ
ーハの例えば多結晶シリコン等をエッチングする。エッ
チングにより生成したSi F4 や、残った反応ガスなど
は、排出口12から排気系により外部に排出される。エ
ッチングチャンバ内の反応ガスの圧力は、例えば 0.1〜
数Torr であり、平均自由行程は短いが、石英管や、あ
るいはフッ素樹脂を内壁にコーティングした配管内での
活性フッ素原子の寿命は充分長く、プラズマ発生部から
1m以上離れても、多結晶シリコンで数十nm/min 以上の
エッチングレートが得られる。
【0004】半導体集積回路の中で多結晶シリコンは、
ゲート電極や配線材料として用いられる。この多結晶シ
リコンから成る電極配線は、多結晶シリコン膜を選択的
にエッチングして形成されるが、このエッチングには、
ダウンフロータイプのエッチング装置を使用し、反応ガ
スに(CF4 +O2 )ガスを、またマスク材にホトレジ
ストを使用することが一般に行なわれている。このよう
なエッチングにおいては、マスク材のホトレジストも反
応ガス中のエッチング種(例えばO2 )と反応し、僅か
ではあるがエッチングされ、そのときの反応熱によりホ
トレジストは加熱され温度上昇する。
【0005】従来技術においては、この温度上昇が、し
ばしばホトレジスト自身の耐熱限界点を超えてしまい、
レジストパターンの形状変化などを起こし、マスク材と
しての機能を失う場合があり、課題となっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】これまで述べたよう
に、ダウンフロータイプエッチング工程において、反応
ガスに(CF4 +O2 )ガスを、またマスク材にホトレ
ジストをそれぞれ使用した場合、ホトレジストがエッチ
ング種との反応熱により、自身の耐熱限界を超えてしま
い、レジストマスクの形状変化などを起こし、マスク材
としての機能を失う場合がしばしばあり課題となってい
た。
【0007】本発明は、ダウンフロータイプエッチング
において、反応ガスに(CF4 +O2 )ガスを、またマ
スク材にホトレジストを使用した場合、エッチングの最
中にホトレジストが、エッチング種との反応熱により自
身の耐熱限界点を超えない条件で、プラズマエッチング
を行なう半導体装置の製造方法を提供することを目的と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段とその作用】請求項1に係
る本発明は、反応ガスに(CF4 +O2 )ガスを、また
マスク材にホトレジストをそれぞれ使用するダウンフロ
ータイプエッチング工程において、該ホトレジストがエ
ッチング種との反応熱により自身の耐熱限界点を超える
ことのない該ホトレジストのエッチングレートとエッチ
ング雰囲気の圧力との組合せ範囲をあらかじめ設定して
おき、該組合せ範囲内のエッチングレートとエッチング
雰囲気の圧力とでプラズマエッチングを行なうことを特
徴とする半導体装置の製造方法である。
【0009】ダウンフロータイプエッチングは、プラズ
マの生成部と反応室を分離して、プラズマで生成した活
性種のうち長寿命のラジカルだけを反応室に輸送してエ
ッチングを行なうダウンフロータイプのエッチング装置
における主として化学反応を利用したエッチングであ
る。
【0010】また上記エッチング種は、ホトレジストマ
スク表面との化学反応を介して、レジスト除去の原因と
なる種(例えばO*やCO*)である。またホトレジス
トの耐熱限界点は、通常ガラス転移点で表わすが、実際
には、ホトレジストが温度上昇し、開口端の角がダレる
等の形状変化を招かずマスク材としての機能に障害をき
たさない限界温度(多くの場合、 200℃以下)とする。
【0011】エッチング中におけるホトレジストマスク
の温度を決める因子は種々あるが、本発明では、主要因
子としてホトレジストのエッチングレートとエッチング
雰囲気の圧力(エッチングチャンバの真空度)とを取り
上げた。この 2種類のパラメータの組合せは様々ある
が、ホトレジストがエッチング種との反応熱により自身
の耐熱限界点を超えることのない組合せ範囲を、あらか
じめ試行等により設定する。この適正範囲内のホトレジ
ストのエッチングレートとエッチング雰囲気の圧力とで
プラズマエッチングを行なう。
【0012】請求項2に係る製造方法は、前記組合せ範
囲がホトレジストのエッチングレートが310 nm/min 以
下であり、エッチング雰囲気の圧力が0.29Pa 以上であ
る請求項1記載の半導体装置の製造方法である.ホトレ
ジストのエッチングレートは、反応熱にほぼ比例し、31
0nm/min 以上ではホトレジストの温度が耐熱限界点を
超えるおそれが大きい。またホトレジストの放熱は、主
としてエッチングチャンバ内を流れる反応ガスを媒体と
して行なわれる。エッチングチャンバ内の圧力が0.29P
a 以下になると、すなわち反応ガスの密度が薄くなると
放熱が不足して、ホトレジストの温度が耐熱限界点を超
えるおそれが大きい。。
【0013】
【実施例】本発明の実施例について、図1及び図2を参
照して以下説明する。図1は、本発明を行なうに当たっ
て使用したダウンフロータイプエッチング装置の構成例
を示す模式図で、従来技術の説明に使用した装置と同じ
である。
【0014】反応ガス3として(CF4 +O2 )混合ガ
スを使用し、被エッチング部材として多結晶シリコン膜
上にホトレジストをマスク材とするレジストパターンが
形成されたウェーハ11を使用する。
【0015】ホトレジストがエッチング種との反応熱に
より温度上昇しても、自身の耐熱限界点を超えないよう
にする必要がある。このため耐熱限界点を超えないエッ
チング雰囲気を作るホトレジストのエッチングレートと
エッチング圧力の組合せの範囲を試行により求めた。エ
ッチングレート(nm/min )は、エッチング前後のレジ
ストの層厚を光学的に測定し、その差をエッチング時間
で除して求める。またエッチングレートは、反応ガス中
の酸素分圧を変化( 0〜80%)させて、その値を変え
た。エッチング雰囲気の圧力すなわちエッチングチャン
バ内の真空度は、ピラニ真空計13により測定する。ま
たエッチング雰囲気の圧力は、主としてエッチング装置
への導入ガスの流量を制御することにより変えた。また
ホトレジストが耐熱限界点を超えたかどうかの評価は、
レジストマスクの開口端等の角のダレによる形状変化等
により行なった。
【0016】その結果を図2に示す。縦軸はエッチング
雰囲気の圧力(Pa )を、横軸は、ホトレジストエッチ
ングレート(nm/min )を表わす。同図で斜線を施した
範囲は、適正範囲すなわちホトレジストがエッチング種
との反応熱により自身の耐熱限界点を超えることのない
条件範囲であり、その他の範囲は、不適正範囲すなわち
ホトレジストがエッチング種との反応熱により自身の耐
熱限界点を超えてしまう条件範囲である。図2からわか
るように、ホトレジストのエッチングレートが310 nm/
min 以下、かつエッチング雰囲気の圧力が0.29Pa 以上
の条件であるならば、ホトレジストは、エッチングの最
中に耐熱限界点を超えて温度上昇することはない。この
場合、ホトレジストマスクは、形状変化等の変動を招か
ず、ホトレジストのマスク材としての機能に障害もきた
さない。
【0017】上記ダウンフロータイプのエッチング工程
においては、エッチングレートを310 nm/min 以下、エ
ッチング雰囲気の圧力を0.29Pa 以上に制御してエッチ
ングを行なう。この際のホトレジストのエッチングレー
トを制御する方法は、エッチング種の密度を制御しても
よく、エッチング種の流量を制御してもよく、またこれ
以外の方法でもよい。またエッチング雰囲気の圧力を制
御する方法は、エッチング装置の排気能力を制御しても
よく、エッチング装置への反応ガスの流量を制御しても
よく、またこれ以外の方法でもよい。
【0018】
【発明の効果】これまで述べたように、本発明は、ダウ
ンフロータイプエッチングにおいて、反応ガスに(CF
4 +O2 )ガスを、またマスク材にホトレジストを使用
した場合、ホトレジストマスクの温度を決める主要因子
としてホトレジストのエッチングレートとエッチング雰
囲気の圧力とを取り上げ、エッチング中にホトレジスト
が耐熱限界点を超えないこの 2つのパラメータの適正な
組合せ範囲をあらかじめ設定した後、この適正範囲内の
条件でプラズマエッチングを行なうようにした。これに
よりエッチングの最中にホトレジストが、エッチング種
との反応熱により自身の耐熱限界点を超えない条件で、
プラズマエッチングを行なう半導体装置の製造方法を提
供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】ダウンフロータイプのエッチング装置の構成例
を示す模式図である。
【図2】ホトレジストのエッチングレートとエッチング
雰囲気の圧力との組合せを示す図である。
【符号の説明】
1 石英製放電管 2 ガス注入口 3 反応ガス(CF4 +O2 ) 4 導波管 5 マイクロ波 6 プラズマ 7 ガス輸送パイプ 8 ノズル 9 エッチングチャンバ 10 ウェーハホルダ 11 ウェーハ 12 ガス排出口 13 真空計

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】反応ガスに(CF4 +O2 )ガスを、また
    マスク材にホトレジストをそれぞれ使用するダウンフロ
    ータイプエッチング工程において、該ホトレジストがエ
    ッチング種との反応熱により自身の耐熱限界点を超える
    ことのない該ホトレジストのエッチングレートとエッチ
    ング雰囲気の圧力との組合せ範囲をあらかじめ設定して
    おき、該組合せ範囲内のエッチングレートとエッチング
    雰囲気の圧力とでプラズマエッチングを行なうことを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】前記組合せ範囲がホトレジストのエッチン
    グレートが310 nm/min 以下であり、エッチング雰囲気
    の圧力が0.29Pa以上である請求項1記載の半導体装置
    の製造方法。
JP24273891A 1991-08-28 1991-08-28 半導体装置の製造方法 Pending JPH0555168A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100467813B1 (ko) * 2002-05-02 2005-01-24 동부아남반도체 주식회사 포토레지스트 미제거 경고 장치 및 이를 사용한 반도체소자의 제조방법
US7060739B2 (en) 2003-04-25 2006-06-13 Milliken & Company Antimicrobial fluoroelastomer rubber articles and compositions

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