JPH0555168A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- 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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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。
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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
雰囲気の圧力との組合せを示す図である。
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)
- 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24273891A JPH0555168A (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24273891A JPH0555168A (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555168A true JPH0555168A (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=17093520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24273891A Pending JPH0555168A (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0555168A (ja) |
Cited By (2)
| 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 |
-
1991
- 1991-08-28 JP JP24273891A patent/JPH0555168A/ja active Pending
Cited By (2)
| 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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