JPH07307328A - パターン形成方法 - Google Patents

パターン形成方法

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JPH07307328A
JPH07307328A JP9836794A JP9836794A JPH07307328A JP H07307328 A JPH07307328 A JP H07307328A JP 9836794 A JP9836794 A JP 9836794A JP 9836794 A JP9836794 A JP 9836794A JP H07307328 A JPH07307328 A JP H07307328A
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resist
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はフォトリソグラフィ工程において、
反射防止膜上のレジスト膜のパターニングならびに反射
防止膜のエッチングパターンの最適寸法を得る。 【構成】 炭素或いは炭化水素を主体とする反射防止膜
３を下層に有するレジスト膜４をマスクとして、基板１
上の被エッチング膜２をエッチングする工程において、
露光現像されたレジスト膜４並びに反射防止膜３を弗素
を含むハロゲン炭化水素と酸素を混合したエッチングガ
ス５でエッチングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体製造工程にあっ
て、炭素、或いは炭化水素を主成分とする反射防止膜上
にレジストパターニングならびにエッチングする際に、
パターンの最適寸法を得るためのエッチング方法に関す
る。
【０００２】近年のデバイスの微細化は著しく、半導体
基板上に微細なレジストパターンを形成する際、レジス
ト膜の下地に反射防止膜を用いることが必須となってき
ている。
【０００３】
【従来の技術】従来、基板の高反射膜上でのレジスト膜
のパターニングでは、ハレーションの影響を受けて、レ
ジスト膜パターンの線巾がぎざついたり、段差上でくび
れたり、線巾がばらついたりしたために、レジスト膜下
層の反射防止膜としてカーボン質の物質を用いていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反射防
止膜を用いた場合、レジスト膜のピボタルシフト（ピボ
タル露光量とは、デフォーカス（焦点ずれ）してもレジ
スト膜パターンの線巾が最も変動しにくい露光量を指
し、その時のマスクパターンの線巾からのレジスト膜パ
ターンの寸法ずれをピボタルシフトと言う。）、或いは
エッチング後のピボタルシフトが±０．１μｍ程度と大
きくなる場合があり、マスクパターンの寸法から掛け離
れてしまうという問題が生ずる。
【０００５】そのため、エッチング後のデバイスパター
ンの出来上り寸法を調整する必要がある。実際に半導体
素子の微細化が進み、サブミクロンサイズのパターニン
グが主流となった現在、０．３５μｍのパターン巾のマ
スクで０．３５μｍ巾のレジスト膜パターンを得たいと
ころが、ピボタルシフトが０．１μｍとなると影響は大
きく、０．３５μｍ巾のパターンを得るためには、ピボ
タルからずれた露光量で露光せざるを得ず、フォーカス
マージンを損ねていた。
【０００６】本発明は以上の点を鑑み、反射防止膜を含
む下地エッチングにおいて、レジストパターンでのピボ
タルシフトを打ち消し合う方向にエッチングシフト量を
コントロールして、エッチング後の出来上がりをマスク
寸法通りにするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。図において、１は基板、２は被エッチング
膜、３は反射防止膜、４はレジスト膜、５はエッチング
ガスである。
【０００８】本発明では上記問題点を解決するために、
レジスト膜下の反射防止膜をエッチングする際に、フレ
オンを代表とする弗素を含むハロゲン炭化水素ガスとＯ
2 の混合ガスを用いると良い。これは、レジスト膜のピ
ボタルシフト分をＯ2 ガスの効果によってアッシングし
つつ、反射防止膜、或いは反射防止膜を含む下地をエッ
チングすることで、マスク寸法からそれたピボタルシフ
トを打ち消し合うように調整するものである。
【０００９】すなわち、図１（ａ）に示すように基板１
上の被エッチング膜２をレジスト膜４をマスクとしてエ
ッチングする場合、反射防止膜３があっても、レジスト
膜４の露光時に前述のピボタルシフトにより基板の反り
等による焦点ずれを包含するためにピボタルシフトを
０．１μｍ程度必要とすると、本来必要なレジスト膜の
マスクパターンの線巾ａが太って露光され、現像後のレ
ジスト膜４の線巾が２ｂのピボタルシフト分だけ太くな
り、ｃの線巾になってしまう。
【００１０】そのため、反射防止膜３、或いは更に被エ
ッチング膜２を異方性ドライエッチングする際にはレジ
スト膜４の必要マスクパターン線巾をａにするために、
従来の弗素を含むハロゲン炭化水素の反射防止膜３用の
エッチングガスに加えて、レジスト膜４の線巾が目減り
するようなレジストアッシングガスとしてＯ2 ガスを添
加する。これにより、レジスト巾は図１（ｂ）に示すよ
うに本来のレジスト膜４のマスクパターン巾ａにするこ
とができ、異方性ドライエッチングにより下層の反射防
止膜３、更には基板１上の被エッチング膜２が所望のパ
ターン巾ａにエッチングすることができる。
【００１１】尚、弗素を含むハロゲン炭化水素ガスとし
ては、ＣＦ4 が一般的に良く用いられるが、塩素（Ｃ
ｌ）や水素（Ｈ）を含むガスでも勿論良い。即ち、本発
明の目的は、図１に示すように、炭素或いは炭化水素を
主体とする反射防止膜３を下層に有するレジスト膜４を
マスクとして、基板１上の被エッチング膜２をエッチン
グする工程において、露光現像されたレジスト膜４並び
に反射防止膜３を弗素を含むハロゲン炭化水素と酸素を
混合したエッチングガス５でエッチングすることによ
り、また、エッチングガス５としてＣＦ4 とＯ2 を用い
ることにより達成される。
【００１２】
【作用】上記のように、本発明では露光現像でパターン
の線巾がフォーカスマージンにより太って形成された分
を、反射防止膜のエッチングの際にＣＦ4 系エッチング
ガスにレジスト膜のアッシング用にＯ2 を混合して、太
った線巾を目減りさせて本来設計したマスクパターン巾
になるようにレジスト膜パターンの線巾を調整する。そ
れにより、異方性エッチング等によってSiO2膜や電極用
導電膜が設計値通りの線巾にエッチングすることが可能
となる。
【００１３】また、基本的には、エッチングガスは弗素
を含むハロゲン炭化水素ガスと、酸素の混合ガス、或い
は、この両者を少なくとも含む複数の混合ガスであって
も良い。
【００１４】
【実施例】図２〜５は本発明の一実施例の説明図であ
る。図において、11はSi基板、12はフィールドSiO2膜、
13はゲートSiO2膜、14はポリSi膜、15はＷSi膜、16はSi
O2膜、17はアモルファスカーボン膜、18はレジスト膜、
19はエッチングガス（ＣＦ4 ＋Ｏ2 ）、20はエッチング
ガス（Ｃｌ2 ＋Ｏ2）、21はアッシングガス（Ｏ2 ）で
ある。
【００１５】図２は、前述の図１に示す下地構造上での
レジスト膜パターンの線巾の露光時のデフォーカス（焦
点ずれ）に対する変化を、露光量をパラメータとして示
したものである。
【００１６】この図２より、この系におけるフォーカス
マージンが最もとれる条件は、マスク寸法となるレジス
トパターンの線巾の寸法が、０．４２μｍであることが
わかる。
【００１７】次に、図３に示すような従来のＣＦ4 のみ
のエッチングガスを用いた結果はレジストパターンの線
巾が０．４μｍになるのにに比べて、本発明のＣＦ4 に
Ｏ2を混合した系では、図４に示すように反射防止膜の
エッチングに際して、レジスト膜の線巾が０．３５μｍ
近傍にフォーカスマージンが最もとれる状態が得られる
ことがわかり、設計された狙い通りの寸法となり、最も
精度良く設計寸法を再現できることがわかる。
【００１８】上記結果を用いて、被エッチング膜（例え
ばSiO2膜や、Ｗシリサイド膜）や反射防止膜のエッチン
グを行った一実施例について、図５により説明する。図
５（ａ）に示すように、Si基板11上に形成されたゲート
SiO2膜12にポリSi膜14、ＷSi膜15、SiO2膜16等の被エッ
チング膜を積層し、更に反射防止膜としてアモルファス
・カーボン膜17を被覆した後、レジスト膜18を塗布し、
フォーカスマージンが最もとれる条件で露光・現像を行
うと０．４２μｍの線巾のゲート電極形成用のレジスト
膜18のパターンが形成される。
【００１９】次に、図５（ｂ）に示すように、Si基板11
をカソードカップリング式のＲＩＥ装置にセットし、装
置のチャンバ内の真空度０．３Toｒr 、出力５００Ｗ、
周波数１３．５６ＭＨｚ、エッチングガス19としてＣＦ
4 ９０sccm、Ｏ2 １０sccmのエッチング条件で、レジス
ト膜18をマスクとして、アモルファスカーボン膜17とSi
O2膜16を連続してドライエッチングする。この時、０．
４２μｍ巾のレジスト膜18も表面がエッチング及びアッ
シングされて、０．３５μｍ巾と設計値通りとなる。
【００２０】続いて、Si基板11をＲＩＥ装置にセット
し、装置のチャンバ内の真空度０．１Toｒr 、出力２０
０Ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚ、エッチングガス20とし
て、Ｃｌ2 ９０sccm、Ｏ2 １０sccmのエッチング条件
で、SiO2膜16等をマスクとしてＷSi膜15とポリSi膜14を
連続して異方性ドライエッチングする。
【００２１】その後、アッシング装置にて、レジスト膜
及びアモルファスカーボン膜17とレジスト膜18とをプラ
ズマ剥離により除去して、ＷSiゲート電極のＭＯＳ素子
を得る。
【００２２】本発明の一実施例ではＣＦ4 とＯ2 を混合
したエッチングガスを用いたが、基本的には、反射防止
膜をエッチングする弗素を含むハロゲン炭化水素ガス、
例えばＣＨＦ3 やＣＣｌＦ3 等のガスと、レジスト膜表
面をアッシングするＯ2 の混合ガス、或いは、この両者
を少なくとも含む複数の混合ガスであっても良い。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フレオン系ガスと、レジスト膜表面をアッシングする酸
素の混合ガスを用いて、フォーカスマージンにより本来
のマスク用レジスト膜パターンからの寸法ずれを、フレ
オン系ガスと、レジスト膜表面をアッシングする酸素の
混合ガスを用いて、マスクパターンとしての寸法に一致
させることで、微細素子パターンのパターニング精度を
著しく改善することに大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の原理説明図
【図２】 本発明の一実施例の説明図（その１）
【図３】 本発明の一実施例の説明図（その２）
【図４】 本発明の一実施例の説明図（その３）
【図５】 本発明の一実施例の説明図（その４）
【符号の説明】
図において １ 基板 ２ 被エッチング膜 ３ 反射防止膜 ４ レジスト膜 ５ エッチングガス 11 Si基板 12 フィールドSiO2膜 13 ゲートSiO2膜 14 ポリSi膜 15 ＷSi膜 16 SiO2膜 17 アモルファスカーボン膜 18 レジスト膜 19 エッチングガス（ＣＦ4 ＋Ｏ2 ） 20 エッチングガス（Ｃｌ2 ＋Ｏ2 ） 21 アッシングガス（Ｏ2 ）

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 炭素或いは炭化水素を主体とする反射防
    止膜(3) を下層に有するレジスト膜(4) をマスクとし
    て、基板(1) 上の被エッチング膜(2) をエッチングする
    工程において、 露光現像された該レジスト膜(4) 並びに該反射防止膜
    (3) を弗素を含むハロゲン系炭化水素と酸素を混合した
    エッチングガス(5) でエッチングすることを特徴とする
    パターン形成方法。
  2. 【請求項２】 前記エッチングガス(5) として四弗化炭
    素（ＣＦ4 ）と酸素（Ｏ2 ）を用いることを特徴とする
    請求項１記載のパターン形成方法。
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