JPH10312993A - 有機系反射防止膜のプラズマエッチング方法 - Google Patents
有機系反射防止膜のプラズマエッチング方法Info
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- JPH10312993A JPH10312993A JP9120764A JP12076497A JPH10312993A JP H10312993 A JPH10312993 A JP H10312993A JP 9120764 A JP9120764 A JP 9120764A JP 12076497 A JP12076497 A JP 12076497A JP H10312993 A JPH10312993 A JP H10312993A
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- etched
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 段差を有する下地材料層上に形成された有機
系反射防止膜を、高精度にパターニングするプラズマエ
ッチング方法を提供する。 【解決手段】 分子内にチオニル基またはスルフリル基
と、ハロゲン原子とを有するハロゲン系化合物、例えば
SOClを含むエッチングガスにより有機系反射防止膜
6をプラズマエッチングする。 【効果】 レジストパターン7およびパターニングされ
つつある有機系反射防止膜6の側面に、エッチング耐性
に優れた炭素系ポリマを主体とする強固な側壁保護膜8
が形成されるので、アンダーカットや寸法変換差が防止
される。
系反射防止膜を、高精度にパターニングするプラズマエ
ッチング方法を提供する。 【解決手段】 分子内にチオニル基またはスルフリル基
と、ハロゲン原子とを有するハロゲン系化合物、例えば
SOClを含むエッチングガスにより有機系反射防止膜
6をプラズマエッチングする。 【効果】 レジストパターン7およびパターニングされ
つつある有機系反射防止膜6の側面に、エッチング耐性
に優れた炭素系ポリマを主体とする強固な側壁保護膜8
が形成されるので、アンダーカットや寸法変換差が防止
される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造工
程等に用いられる有機系反射防止膜のプラズマエッチン
グ方法に関し、さらに詳しくは、寸法変換差を低減し高
精度の有機系反射防止膜のパターニングを可能とした有
機系反射防止膜のプラズマエッチング方法に関する。
程等に用いられる有機系反射防止膜のプラズマエッチン
グ方法に関し、さらに詳しくは、寸法変換差を低減し高
精度の有機系反射防止膜のパターニングを可能とした有
機系反射防止膜のプラズマエッチング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】LSI等の半導体装置の高集積度化およ
び高性能化が進展するにともない、デザインルールの微
細化が進み、その最小線幅を決定するリソグラフィ時の
露光光の波長がますます短波長化している。例えば、サ
ブハーフミクロン領域のデザインルールの半導体装置の
リソグラフィにおいて用いられるステッパは、KrFエ
キシマレーザ(λ=248nm)を露光光源とし、0.
37〜0.50程度のNAのレンズを用いている。
び高性能化が進展するにともない、デザインルールの微
細化が進み、その最小線幅を決定するリソグラフィ時の
露光光の波長がますます短波長化している。例えば、サ
ブハーフミクロン領域のデザインルールの半導体装置の
リソグラフィにおいて用いられるステッパは、KrFエ
キシマレーザ(λ=248nm)を露光光源とし、0.
37〜0.50程度のNAのレンズを用いている。
【0003】この場合の露光光源は単一波長であり、単
一波長で露光をおこなう場合には定在波効果と呼称され
る現象が発生することが知られている。定在波効果の発
生原因は、透明なレジスト膜内で露光光の多重干渉が起
こることによる。すなわち、入射光と、レジスト膜/下
地材料層との界面からの反射光とが干渉しあい、レジス
ト膜の膜厚方向に周期的な光強度分布が生じる。その結
果、レジストを光反応させるエネルギとなる吸収光量
が、レジスト膜厚に依存して変化する。この吸収光量と
は、レジスト膜表面の反射や、下地材料層表面での吸収
およびレジスト膜表面からの再出射等を除いた、レジス
ト膜自体に吸収される光の量を表す。
一波長で露光をおこなう場合には定在波効果と呼称され
る現象が発生することが知られている。定在波効果の発
生原因は、透明なレジスト膜内で露光光の多重干渉が起
こることによる。すなわち、入射光と、レジスト膜/下
地材料層との界面からの反射光とが干渉しあい、レジス
ト膜の膜厚方向に周期的な光強度分布が生じる。その結
果、レジストを光反応させるエネルギとなる吸収光量
が、レジスト膜厚に依存して変化する。この吸収光量と
は、レジスト膜表面の反射や、下地材料層表面での吸収
およびレジスト膜表面からの再出射等を除いた、レジス
ト膜自体に吸収される光の量を表す。
【0004】この吸収光量の変化の度合いは、下地材料
層の種類や段差により微妙に変わってくるため、露光・
現像後に得られるレジストパターンの寸法制御が困難な
ものとなる。このような傾向は、どのレジスト種でも共
通のもので、パターン幅が狭くなるほど顕在化してく
る。
層の種類や段差により微妙に変わってくるため、露光・
現像後に得られるレジストパターンの寸法制御が困難な
ものとなる。このような傾向は、どのレジスト種でも共
通のもので、パターン幅が狭くなるほど顕在化してく
る。
【0005】実際の半導体装置において、例えばタング
ステンポリサイドによるゲート電極およびここから延在
する配線(以後、ゲート電極・配線と記す)をパターニ
ングする場合がある。この際、タングステンポリサイド
上層のWSi2 が高反射率であること、および素子間分
離領域(LOCOS)のバーズビーク部分での段差が存
在し、定在波効果の変動が顕著に発生する問題は避ける
ことができない。
ステンポリサイドによるゲート電極およびここから延在
する配線(以後、ゲート電極・配線と記す)をパターニ
ングする場合がある。この際、タングステンポリサイド
上層のWSi2 が高反射率であること、および素子間分
離領域(LOCOS)のバーズビーク部分での段差が存
在し、定在波効果の変動が顕著に発生する問題は避ける
ことができない。
【0006】そこで定在波効果を抑制する有効な方法と
して、反射防止膜の採用が不可欠となってくる。この反
射防止膜としては、有機系と無機系の材料によるものが
知られている。有機系材料は露光波長に吸収を有する色
素を含む高分子であり、下地材料層からの反射をほぼ完
全に遮断することができる。一方の無機系材料は、Ti
NやSiOx Ny :H等が知られており、これらのうち
CVD条件の制御により所望の光学定数(n,k)が得
られるSiOx Ny :Hが有望視されている。
して、反射防止膜の採用が不可欠となってくる。この反
射防止膜としては、有機系と無機系の材料によるものが
知られている。有機系材料は露光波長に吸収を有する色
素を含む高分子であり、下地材料層からの反射をほぼ完
全に遮断することができる。一方の無機系材料は、Ti
NやSiOx Ny :H等が知られており、これらのうち
CVD条件の制御により所望の光学定数(n,k)が得
られるSiOx Ny :Hが有望視されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このように寸法変換差
の低減に有効な反射防止膜ではあるが、そのエッチング
工程にはいくつかの問題点を含んでいる。 まずSiOx Ny :Hを用いた場合には、その組成がS
iやSiO2 あるいはSi3 N4 の中間に位置するた
め、反射防止膜のエッチングにSiエッチング条件を採
用すると、酸素等の放出による形状異常や選択比低下が
起こりやすい。またSiO2 エッチング条件採用の場合
にはテーパ形状となり易く、寸法変換差が増大する。
の低減に有効な反射防止膜ではあるが、そのエッチング
工程にはいくつかの問題点を含んでいる。 まずSiOx Ny :Hを用いた場合には、その組成がS
iやSiO2 あるいはSi3 N4 の中間に位置するた
め、反射防止膜のエッチングにSiエッチング条件を採
用すると、酸素等の放出による形状異常や選択比低下が
起こりやすい。またSiO2 エッチング条件採用の場合
にはテーパ形状となり易く、寸法変換差が増大する。
【0008】これに対し、有機系反射防止膜を用いる場
合には、酸素を主体とするエッチングガス系を用いてパ
ターニングするが、反射防止膜の組成がレジストの組成
に近いためエッチング選択比がとれず、反射防止膜のエ
ッチング時にレジスト膜の膜減りが激しく、本来の下地
材料層をエッチングする際にはすでにレジストマスクそ
のものに寸法変換差が発生している問題が生じる。また
下地材料層がLOCOSによる段差やDRAMセルによ
る段差を有する被エッチング基板の場合には、この上に
有機系反射防止膜を塗布した際に膜厚差が生じる。この
ため、有機系反射防止膜の膜厚部分のエッチング進行中
に膜薄部分には過剰なオーバーエッチングがかかり、こ
の部分に顕著なパターンの細り(負の寸法変換差)やア
ンダーカットが発生する。
合には、酸素を主体とするエッチングガス系を用いてパ
ターニングするが、反射防止膜の組成がレジストの組成
に近いためエッチング選択比がとれず、反射防止膜のエ
ッチング時にレジスト膜の膜減りが激しく、本来の下地
材料層をエッチングする際にはすでにレジストマスクそ
のものに寸法変換差が発生している問題が生じる。また
下地材料層がLOCOSによる段差やDRAMセルによ
る段差を有する被エッチング基板の場合には、この上に
有機系反射防止膜を塗布した際に膜厚差が生じる。この
ため、有機系反射防止膜の膜厚部分のエッチング進行中
に膜薄部分には過剰なオーバーエッチングがかかり、こ
の部分に顕著なパターンの細り(負の寸法変換差)やア
ンダーカットが発生する。
【0009】本発明は上述した従来技術の問題点に鑑み
て提案するものである。すなわち本発明は、下地材料層
の段差の程度にかかわらず、寸法変換差を低減すること
が可能な有機系反射防止膜のプラズマエッチング方法を
提供することをその課題とする。
て提案するものである。すなわち本発明は、下地材料層
の段差の程度にかかわらず、寸法変換差を低減すること
が可能な有機系反射防止膜のプラズマエッチング方法を
提供することをその課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために提案するものである。すなわち本発明の有
機系反射防止膜のプラズマエッチング方法は、下地材料
層上に形成された有機系反射防止膜を、分子内にチオニ
ル基およびスルフリル基のいずれか一方と、ハロゲン原
子とを有するハロゲン系化合物を含むエッチングガスを
用いるとともに、被エッチング基板上に炭素系ポリマを
堆積しつつエッチングすることを特徴とする。
決するために提案するものである。すなわち本発明の有
機系反射防止膜のプラズマエッチング方法は、下地材料
層上に形成された有機系反射防止膜を、分子内にチオニ
ル基およびスルフリル基のいずれか一方と、ハロゲン原
子とを有するハロゲン系化合物を含むエッチングガスを
用いるとともに、被エッチング基板上に炭素系ポリマを
堆積しつつエッチングすることを特徴とする。
【0011】また本発明の別の有機系反射防止膜のプラ
ズマエッチング方法は、下地材料層上に形成された有機
系反射防止膜を、分子内にチオニル基およびスルフリル
基のいずれか一方と、ハロゲン原子とを有するハロゲン
系化合物と、放電電離条件下でプラズマ中にイオウを放
出しうるイオウ系化合物と、を含むエッチングガスを用
いるとともに、被エッチング基板上に炭素系ポリマと、
イオウ系堆積物を堆積しつつエッチングすることを特徴
とする。
ズマエッチング方法は、下地材料層上に形成された有機
系反射防止膜を、分子内にチオニル基およびスルフリル
基のいずれか一方と、ハロゲン原子とを有するハロゲン
系化合物と、放電電離条件下でプラズマ中にイオウを放
出しうるイオウ系化合物と、を含むエッチングガスを用
いるとともに、被エッチング基板上に炭素系ポリマと、
イオウ系堆積物を堆積しつつエッチングすることを特徴
とする。
【0012】この分子内にチオニル基とハロゲン原子を
有する化合物は、SOF、SOCl、SOBr、SOC
l2 等、一般式SOXn (XはF、Cl、BrおよびI
等のハロゲン原子を、nは2以下の自然数をそれぞれ示
す)で表される化合物を例示することができる。また分
子内にスルフリル基とハロゲン原子を有する化合物は、
SO2 F2 、SO2 Cl2 、SO2 ClF、SO2 Br
F等一般式SO2 X2(XはF、Cl、BrおよびI等
のハロゲン原子を示す)で表される化合物が例示され
る。これらの化合物は単独でも、混合して用いてもよ
い。また酸素系ガス等他のガスと混合して用いてもよ
い。
有する化合物は、SOF、SOCl、SOBr、SOC
l2 等、一般式SOXn (XはF、Cl、BrおよびI
等のハロゲン原子を、nは2以下の自然数をそれぞれ示
す)で表される化合物を例示することができる。また分
子内にスルフリル基とハロゲン原子を有する化合物は、
SO2 F2 、SO2 Cl2 、SO2 ClF、SO2 Br
F等一般式SO2 X2(XはF、Cl、BrおよびI等
のハロゲン原子を示す)で表される化合物が例示され
る。これらの化合物は単独でも、混合して用いてもよ
い。また酸素系ガス等他のガスと混合して用いてもよ
い。
【0013】有機系反射防止膜のエッチング時には、被
エッチング基板温度を室温以下に制御することが望まし
い。ここで言う室温とは、通常の半導体装置の製造工程
で用いられるクリーンルーム内の温度のことである。ま
た温度の下限は特に制限はないが、エッチング装置の基
板ステージの冷却に通常用いられる冷媒の温度や、エッ
チングレートの選択等により決定される設計事項であ
る。また有機系反射防止膜のエッチング終了後に被エッ
チング基板を少なくとも90℃以上に加熱することが望
ましい。加熱温度の上限は特に制限はないが、エッチン
グに用いられるレジストマスクの耐熱温度、例えば18
0℃程度が目安となる。
エッチング基板温度を室温以下に制御することが望まし
い。ここで言う室温とは、通常の半導体装置の製造工程
で用いられるクリーンルーム内の温度のことである。ま
た温度の下限は特に制限はないが、エッチング装置の基
板ステージの冷却に通常用いられる冷媒の温度や、エッ
チングレートの選択等により決定される設計事項であ
る。また有機系反射防止膜のエッチング終了後に被エッ
チング基板を少なくとも90℃以上に加熱することが望
ましい。加熱温度の上限は特に制限はないが、エッチン
グに用いられるレジストマスクの耐熱温度、例えば18
0℃程度が目安となる。
【0014】次に作用の説明に移る。本発明者は、有機
系反射防止膜とレジストマスクとのエッチング選択比を
向上し、パタ−ン変換差を小さくするためには、側壁保
護膜の構成材料である炭素系ポリマの膜質を強化し、エ
ッチング耐性を高めることが極めて有効であることを見
いだした。すなわち、側壁保護膜のエッチング耐性を高
めることにより、異方性加工に必要な入射イオンエネル
ギを低減することができ、エッチング選択比を向上する
とともに、レジストマスクの後退を防止することができ
る。またラジカルの攻撃からパタ−ン側壁を保護する効
果も高まるので、サイドエッチングを防止することもで
きるので、この面からもパタ−ン変換差を低減すること
ができる。
系反射防止膜とレジストマスクとのエッチング選択比を
向上し、パタ−ン変換差を小さくするためには、側壁保
護膜の構成材料である炭素系ポリマの膜質を強化し、エ
ッチング耐性を高めることが極めて有効であることを見
いだした。すなわち、側壁保護膜のエッチング耐性を高
めることにより、異方性加工に必要な入射イオンエネル
ギを低減することができ、エッチング選択比を向上する
とともに、レジストマスクの後退を防止することができ
る。またラジカルの攻撃からパタ−ン側壁を保護する効
果も高まるので、サイドエッチングを防止することもで
きるので、この面からもパタ−ン変換差を低減すること
ができる。
【0015】本発明で採用する分子内にチオニル基ある
いはスルフリル基と、ハロゲン原子とを有するハロゲン
系化合物は、プラズマ中で解離して遊離のSO系あるい
はSO2 系化学種およびハロゲンを生成する。このう
ち、SO系あるいはSO2 系化学種はプラズマ中、特に
高密度プラズマ中では効率よく再解離して酸素系化学種
を生成し、これは有機系反射防止膜のエッチャントとな
る。再解離により生成するもう一方のイオウ系化学種
は、レジストマスクから分解生成する炭素あるいは炭化
水素のフラグメントと再結合して、CS結合を有する強
固な炭素系ポリマを形成する。このレジストマスクから
分解生成する炭素あるいは炭化水素のフラグメントは、
プラズマ中のハロゲンとも再結合および重合して、-(C
X2) x- を基本主鎖構造とする炭素系ポリマを被エッチ
ング基板上に堆積する。これら炭素系ポリマは、いずれ
もレジストマスクの分解物のみから生成するポリマより
エッチング耐性の高いものである。
いはスルフリル基と、ハロゲン原子とを有するハロゲン
系化合物は、プラズマ中で解離して遊離のSO系あるい
はSO2 系化学種およびハロゲンを生成する。このう
ち、SO系あるいはSO2 系化学種はプラズマ中、特に
高密度プラズマ中では効率よく再解離して酸素系化学種
を生成し、これは有機系反射防止膜のエッチャントとな
る。再解離により生成するもう一方のイオウ系化学種
は、レジストマスクから分解生成する炭素あるいは炭化
水素のフラグメントと再結合して、CS結合を有する強
固な炭素系ポリマを形成する。このレジストマスクから
分解生成する炭素あるいは炭化水素のフラグメントは、
プラズマ中のハロゲンとも再結合および重合して、-(C
X2) x- を基本主鎖構造とする炭素系ポリマを被エッチ
ング基板上に堆積する。これら炭素系ポリマは、いずれ
もレジストマスクの分解物のみから生成するポリマより
エッチング耐性の高いものである。
【0016】一方、プラズマ中にはSO系あるいはSO
2 系化学種が一部未解離で存在するが、これらの化学種
は分極した構造をとるため、高い重合促進活性を有す
る。したがって、側壁保護膜として被エッチング基板上
に堆積する炭素系ポリマの重合度が高まる。この面から
も炭素系ポリマの膜質が強固なものとなり、側壁保護膜
のエッチング耐性を高める方向に働く。
2 系化学種が一部未解離で存在するが、これらの化学種
は分極した構造をとるため、高い重合促進活性を有す
る。したがって、側壁保護膜として被エッチング基板上
に堆積する炭素系ポリマの重合度が高まる。この面から
も炭素系ポリマの膜質が強固なものとなり、側壁保護膜
のエッチング耐性を高める方向に働く。
【0017】本発明は以上のように分子内にチオニル基
あるいはスルフリル基と、ハロゲン原子とを有するハロ
ゲン系化合物から、エッチャントと堆積性生成物の両方
を供給するものである。異方性形状を得るためのエッチ
ャントと堆積性生成物の両者のバランスは、プラズマエ
ッチング装置のソースパワーや基板バイアス、被エッチ
ング基板温度の制御により可能であり、かかるエッチン
グ条件の制御により分子内にチオニル基またはスルフリ
ル基と、ハロゲン原子とを有するハロゲン系化合物単独
ガスによる有機系反射防止膜のパターニングが可能であ
る。
あるいはスルフリル基と、ハロゲン原子とを有するハロ
ゲン系化合物から、エッチャントと堆積性生成物の両方
を供給するものである。異方性形状を得るためのエッチ
ャントと堆積性生成物の両者のバランスは、プラズマエ
ッチング装置のソースパワーや基板バイアス、被エッチ
ング基板温度の制御により可能であり、かかるエッチン
グ条件の制御により分子内にチオニル基またはスルフリ
ル基と、ハロゲン原子とを有するハロゲン系化合物単独
ガスによる有機系反射防止膜のパターニングが可能であ
る。
【0018】このように本発明は炭素系ポリマの膜質を
強固なものとしてエッチング耐性を高めることを基本的
な考え方とするが、過酷な条件下において、より一層の
寸法変換差低減策として、放電電離条件下でプラズマ中
にイオウを放出しうるイオウ系化合物を添加した混合ガ
スを用いることにより、イオウ系堆積物を炭素系ポリマ
とともに被エッチング基板上に堆積し、これを側壁保護
膜として用いる。このイオウ系堆積物は、分子内にチオ
ニル基あるいはスルフリル基と、ハロゲン原子とを有す
るハロゲン系化合物の解離によっても少量供給される
が、放電電離条件下でプラズマ中にイオウを放出しうる
イオウ系化合物を添加することにより、この堆積がより
確実なものとなる。
強固なものとしてエッチング耐性を高めることを基本的
な考え方とするが、過酷な条件下において、より一層の
寸法変換差低減策として、放電電離条件下でプラズマ中
にイオウを放出しうるイオウ系化合物を添加した混合ガ
スを用いることにより、イオウ系堆積物を炭素系ポリマ
とともに被エッチング基板上に堆積し、これを側壁保護
膜として用いる。このイオウ系堆積物は、分子内にチオ
ニル基あるいはスルフリル基と、ハロゲン原子とを有す
るハロゲン系化合物の解離によっても少量供給される
が、放電電離条件下でプラズマ中にイオウを放出しうる
イオウ系化合物を添加することにより、この堆積がより
確実なものとなる。
【0019】イオウ系堆積物としては元素状のイオウの
他に、プラズマ中の窒素系化学種との反応により生成す
る窒化イオウ、および窒化イオウの重合生成物である
(SN)n すなわちポリチアジルがある。なかでもポリ
チアジルは常圧下では208℃、プラズマエッチングに
用いる通常の減圧条件下では140〜150℃付近まで
は安定に存在する無機ポリマであり、イオン衝撃耐性や
ラジカル攻撃耐性が高い。イオウ系堆積物は、エッチン
グ終了後に被エッチング基板を加熱することにより容易
に昇華除去できるので、被エッチング基板に汚染を与え
る虞はない。昇華温度は元素状のイオウで約90℃、ポ
リチアジルで約140〜150℃である。これらイオウ
系堆積物は、レジストマスクのアッシング時に同時に除
去することもできる。
他に、プラズマ中の窒素系化学種との反応により生成す
る窒化イオウ、および窒化イオウの重合生成物である
(SN)n すなわちポリチアジルがある。なかでもポリ
チアジルは常圧下では208℃、プラズマエッチングに
用いる通常の減圧条件下では140〜150℃付近まで
は安定に存在する無機ポリマであり、イオン衝撃耐性や
ラジカル攻撃耐性が高い。イオウ系堆積物は、エッチン
グ終了後に被エッチング基板を加熱することにより容易
に昇華除去できるので、被エッチング基板に汚染を与え
る虞はない。昇華温度は元素状のイオウで約90℃、ポ
リチアジルで約140〜150℃である。これらイオウ
系堆積物は、レジストマスクのアッシング時に同時に除
去することもできる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき添付図面
を参照して説明する。なお本発明の有機系反射防止膜の
プラズマエッチング方法は、平行平板型RIEエッチン
グ装置等、従来タイプのエッチング装置を用いて施すこ
とが可能であるが、エッチングガスの解離度の促進、大
口径の被エッチング基板への対応、そして高精度で均一
なエッチング処理の観点からは、ECR(Electr
onCyclotron Resonance)プラズ
マエッチング装置、MCR(Magnetically
Confined Reactor)エッチング装
置、ヘリコン波プラズマエッチング装置あるいはICP
(Inductively Coupled Plas
ma)エッチング装置等の低圧・高密度プラズマエッチ
ング装置の採用が望ましい。またいずれのプラズマエッ
チング装置においても、被エッチング基板を載置する基
板ステージには基板バイアスを印加するための高周波電
源、被エッチング基板を冷却するための冷媒(例えば、
フロリナート:商品名)の循環手段、および加熱するた
めの抵抗加熱ヒータ等の加熱手段、更に単極式静電チャ
ック等が設置されていることが望ましい。
を参照して説明する。なお本発明の有機系反射防止膜の
プラズマエッチング方法は、平行平板型RIEエッチン
グ装置等、従来タイプのエッチング装置を用いて施すこ
とが可能であるが、エッチングガスの解離度の促進、大
口径の被エッチング基板への対応、そして高精度で均一
なエッチング処理の観点からは、ECR(Electr
onCyclotron Resonance)プラズ
マエッチング装置、MCR(Magnetically
Confined Reactor)エッチング装
置、ヘリコン波プラズマエッチング装置あるいはICP
(Inductively Coupled Plas
ma)エッチング装置等の低圧・高密度プラズマエッチ
ング装置の採用が望ましい。またいずれのプラズマエッ
チング装置においても、被エッチング基板を載置する基
板ステージには基板バイアスを印加するための高周波電
源、被エッチング基板を冷却するための冷媒(例えば、
フロリナート:商品名)の循環手段、および加熱するた
めの抵抗加熱ヒータ等の加熱手段、更に単極式静電チャ
ック等が設置されていることが望ましい。
【0021】実施例1 本実施例はタングステンポリサイドからなるゲート電極
およびゲート電極からLOCOS上に延在する配線、す
なわちゲート電極・配線の加工に本発明の有機系反射防
止膜のプラズマエッチング方法を適用した例であり、こ
の工程を図1および図2を参照して説明する。
およびゲート電極からLOCOS上に延在する配線、す
なわちゲート電極・配線の加工に本発明の有機系反射防
止膜のプラズマエッチング方法を適用した例であり、こ
の工程を図1および図2を参照して説明する。
【0022】まず図1(a)に示すように、シリコン等
の半導体基板1に素子間分離領域となるLOCOS2を
常法により形成し、熱酸化によりゲート絶縁膜3を5n
m、減圧CVDにより多結晶シリコン4を100nm、
プラズマCVDによりWSix 5を同じく100nmの
厚さに順次形成した。本実施例においては、多結晶シリ
コン4およびWSix 5からなるタングステンポリサイ
ドが下地材料層に相当し、ここにはLOCOS2に起因
する段差が形成されている。したがって、この下地材料
層上に直接レジスト膜を塗布し、これに露光を加えても
高反射率のWSix 5、特にLOCOS2の段差部での
不規則な光反射のために高精度の露光を施すことはでき
ない。
の半導体基板1に素子間分離領域となるLOCOS2を
常法により形成し、熱酸化によりゲート絶縁膜3を5n
m、減圧CVDにより多結晶シリコン4を100nm、
プラズマCVDによりWSix 5を同じく100nmの
厚さに順次形成した。本実施例においては、多結晶シリ
コン4およびWSix 5からなるタングステンポリサイ
ドが下地材料層に相当し、ここにはLOCOS2に起因
する段差が形成されている。したがって、この下地材料
層上に直接レジスト膜を塗布し、これに露光を加えても
高反射率のWSix 5、特にLOCOS2の段差部での
不規則な光反射のために高精度の露光を施すことはでき
ない。
【0023】そこで図1(b)に示すようにWSix 5
上に有機系反射防止膜6を形成した。本実施例において
は、有機系反射防止膜材料としてDUV−18(Bre
wer Science社商品名)をスピンコーティン
グ法により塗布した。有機系反射防止膜6の乾燥後の厚
さは、LOCOS2領域上で70nm、ゲート絶縁膜3
領域上で150nmとした。この結果、有機系反射防止
膜6表面はほぼ平坦に形成された。
上に有機系反射防止膜6を形成した。本実施例において
は、有機系反射防止膜材料としてDUV−18(Bre
wer Science社商品名)をスピンコーティン
グ法により塗布した。有機系反射防止膜6の乾燥後の厚
さは、LOCOS2領域上で70nm、ゲート絶縁膜3
領域上で150nmとした。この結果、有機系反射防止
膜6表面はほぼ平坦に形成された。
【0024】つぎに図1(c)に示すように有機系反射
防止膜6上にレジストパターン7を形成する。本実施例
では有機系反射防止膜6上にレジストを塗布後、エキシ
マレーザステッパによる露光および現像により、0.2
5μm幅の複数のレジストパターン7をLOCOS2領
域上およびゲート絶縁膜3領域上に形成した。本リソグ
ラフィ工程においては、LOCOS2による段差を有
し、しかも反射率の大きいWSix 5上での露光ではあ
るが、有機系反射防止膜6の反射防止効果により定在波
や段差の影響なく高精度のレジストパターン7が形成さ
れた。
防止膜6上にレジストパターン7を形成する。本実施例
では有機系反射防止膜6上にレジストを塗布後、エキシ
マレーザステッパによる露光および現像により、0.2
5μm幅の複数のレジストパターン7をLOCOS2領
域上およびゲート絶縁膜3領域上に形成した。本リソグ
ラフィ工程においては、LOCOS2による段差を有
し、しかも反射率の大きいWSix 5上での露光ではあ
るが、有機系反射防止膜6の反射防止効果により定在波
や段差の影響なく高精度のレジストパターン7が形成さ
れた。
【0025】有機系反射防止膜のプラズマエッチング工
程 つぎに図1(c)に示す被エッチング基板を基板バイア
ス印加型ECRプラズマエッチング装置の基板ステージ
上にセッティングし、一例として下記プラズマエッチン
グ条件によりレジストパターン7をエッチングマスクと
して有機系反射防止膜6をパターニングした。 SOCl流量 40 SCCM ガス圧力 1.0 Pa マイクロ波出力 1200 W(2.45GHz) RFバイアス 100 W(800kHz) 被エッチング基板温度 −20 ℃ エッチング量 200 nm エッチング終了後の状態を図2(d)に示す。本エッチ
ング工程においては、レジストパタ−ン7の分解生成物
と、高密度プラズマによりSOClから解離生成したイ
オウ系化学種、および塩素とが再結合することにより、
CS結合を有し、-(CCl2) x- を基本主鎖構造とする
重合度の高い炭素系ポリマが被エッチング基板上に堆積
し、イオン照射が少ないレジストマスクの側壁やパター
ニングされつつある有機系反射防止膜6パターンの側壁
に選択的に堆積して強固な側壁保護膜8を形成する。こ
の結果、LOCOS2領域上の有機系反射防止膜6にお
いては、200%近いオーバーエッチングがかかるにも
かかわらず、この部分の有機系反射防止膜6パターンに
寸法変換差やアンダーカットが発生することなくパター
ニングが終了した。ゲート絶縁膜3領域上の有機系反射
防止膜6パターンについても同様であった。またレジス
トパターン7が後退する現象も見られなかった。
程 つぎに図1(c)に示す被エッチング基板を基板バイア
ス印加型ECRプラズマエッチング装置の基板ステージ
上にセッティングし、一例として下記プラズマエッチン
グ条件によりレジストパターン7をエッチングマスクと
して有機系反射防止膜6をパターニングした。 SOCl流量 40 SCCM ガス圧力 1.0 Pa マイクロ波出力 1200 W(2.45GHz) RFバイアス 100 W(800kHz) 被エッチング基板温度 −20 ℃ エッチング量 200 nm エッチング終了後の状態を図2(d)に示す。本エッチ
ング工程においては、レジストパタ−ン7の分解生成物
と、高密度プラズマによりSOClから解離生成したイ
オウ系化学種、および塩素とが再結合することにより、
CS結合を有し、-(CCl2) x- を基本主鎖構造とする
重合度の高い炭素系ポリマが被エッチング基板上に堆積
し、イオン照射が少ないレジストマスクの側壁やパター
ニングされつつある有機系反射防止膜6パターンの側壁
に選択的に堆積して強固な側壁保護膜8を形成する。こ
の結果、LOCOS2領域上の有機系反射防止膜6にお
いては、200%近いオーバーエッチングがかかるにも
かかわらず、この部分の有機系反射防止膜6パターンに
寸法変換差やアンダーカットが発生することなくパター
ニングが終了した。ゲート絶縁膜3領域上の有機系反射
防止膜6パターンについても同様であった。またレジス
トパターン7が後退する現象も見られなかった。
【0026】この後、同じ基板バイアス印加型ECRプ
ラズマエッチング装置を用い、エッチング条件を切り替
えてWSix 5および多結晶シリコン4を1ステップで
パターニングした。エッチング条件の一例を下記に示
す。 Cl2 流量 80 SCCM O2 流量 8 SCCM ガス圧力 0.4 Pa マイクロ波出力 900 W(2.45GHz) RFバイアス 80 W(800kHz) (メインエッチング) RFバイアス 30 W(800kHz) (オーバーエッチング) 被エッチング基板温度 20 ℃ オーバーエッチング 20 % 本エッチング工程により、高精度にパターニングされた
レジストパターン7および有機系反射防止膜6パターン
をエッチングマスクとして、WSix 5および多結晶シ
リコン4が0.25μm幅に正確に異方性エッチングさ
れた。エッチング終了後の状態を図2(e)に示す。
ラズマエッチング装置を用い、エッチング条件を切り替
えてWSix 5および多結晶シリコン4を1ステップで
パターニングした。エッチング条件の一例を下記に示
す。 Cl2 流量 80 SCCM O2 流量 8 SCCM ガス圧力 0.4 Pa マイクロ波出力 900 W(2.45GHz) RFバイアス 80 W(800kHz) (メインエッチング) RFバイアス 30 W(800kHz) (オーバーエッチング) 被エッチング基板温度 20 ℃ オーバーエッチング 20 % 本エッチング工程により、高精度にパターニングされた
レジストパターン7および有機系反射防止膜6パターン
をエッチングマスクとして、WSix 5および多結晶シ
リコン4が0.25μm幅に正確に異方性エッチングさ
れた。エッチング終了後の状態を図2(e)に示す。
【0027】この後、例えばアッシング処理を施すこと
により、レジストパターン7、有機系反射防止膜6パタ
ーンおよび側壁保護膜8を完全に除去する。この結果、
図2(f)に示すように、LOCOS2領域上およびゲ
ート絶縁膜3上のいずれにおいても、パターン変換差の
ないポリサイド構造の微細なゲート電極・配線が形成さ
れた。本実施例によれば、段差を有する下地材料層上の
有機系反射防止膜を、SOClガス単独でプラズマエッ
チングすることにより、大過剰のオーバーエッチングを
施しても有機系反射防止膜パターンのアンダーカットや
寸法変換差を防止することができる。
により、レジストパターン7、有機系反射防止膜6パタ
ーンおよび側壁保護膜8を完全に除去する。この結果、
図2(f)に示すように、LOCOS2領域上およびゲ
ート絶縁膜3上のいずれにおいても、パターン変換差の
ないポリサイド構造の微細なゲート電極・配線が形成さ
れた。本実施例によれば、段差を有する下地材料層上の
有機系反射防止膜を、SOClガス単独でプラズマエッ
チングすることにより、大過剰のオーバーエッチングを
施しても有機系反射防止膜パターンのアンダーカットや
寸法変換差を防止することができる。
【0028】実施例2 本実施例は、前実施例1に準じてタングステンポリサイ
ドからなるゲート電極・配線の加工に本発明を適用した
例であり、この工程を再度図1および図2の一部を参照
して説明する。但し前実施例1と重複する部分の説明は
省略し、本実施例の特徴部分のみを記す。
ドからなるゲート電極・配線の加工に本発明を適用した
例であり、この工程を再度図1および図2の一部を参照
して説明する。但し前実施例1と重複する部分の説明は
省略し、本実施例の特徴部分のみを記す。
【0029】本実施例で採用した被エッチング基板は、
前実施例1で図1(c)を参照して説明したものと同様
である。
前実施例1で図1(c)を参照して説明したものと同様
である。
【0030】有機系反射防止膜のプラズマエッチング工
程 図1(c)に示す被エッチング基板を、本実施例におい
てはMCRタイプのプラズマエッチング装置の基板ステ
ージ上にセッティングし、一例として下記プラズマエッ
チング条件によりレジストパターン7をエッチングマス
クとして有機系反射防止膜6をパターニングした。 SOCl2 流量 30 SCCM ガス圧力 1.0 Pa ソ−ス出力 1000 W(13.56MHz) RFバイアス 50 W(450kHz) 被エッチング基板温度 0 ℃ エッチング量 200 nm エッチング終了後の状態を図2(d)に示す。本エッチ
ング工程は前実施例1に準じたメカニズムにより進行す
るが、堆積物の生成を促進する塩素の供給量が実施例1
より多いので、側壁保護の効果がより強化され、室温に
近い被エッチング基板温度でのプロセスが可能である。
この結果、LOCOS2領域上の有機系反射防止膜6に
おいては、200%近いオーバーエッチングがかかるに
もかかわらず、この部分の有機系反射防止膜6パターン
に寸法変換差やアンダーカットが発生することなくパタ
ーニングが終了した。ゲート絶縁膜3領域上の有機系反
射防止膜6パターンについても同様であった。またレジ
ストパターン7が後退する現象も見られなかった。
程 図1(c)に示す被エッチング基板を、本実施例におい
てはMCRタイプのプラズマエッチング装置の基板ステ
ージ上にセッティングし、一例として下記プラズマエッ
チング条件によりレジストパターン7をエッチングマス
クとして有機系反射防止膜6をパターニングした。 SOCl2 流量 30 SCCM ガス圧力 1.0 Pa ソ−ス出力 1000 W(13.56MHz) RFバイアス 50 W(450kHz) 被エッチング基板温度 0 ℃ エッチング量 200 nm エッチング終了後の状態を図2(d)に示す。本エッチ
ング工程は前実施例1に準じたメカニズムにより進行す
るが、堆積物の生成を促進する塩素の供給量が実施例1
より多いので、側壁保護の効果がより強化され、室温に
近い被エッチング基板温度でのプロセスが可能である。
この結果、LOCOS2領域上の有機系反射防止膜6に
おいては、200%近いオーバーエッチングがかかるに
もかかわらず、この部分の有機系反射防止膜6パターン
に寸法変換差やアンダーカットが発生することなくパタ
ーニングが終了した。ゲート絶縁膜3領域上の有機系反
射防止膜6パターンについても同様であった。またレジ
ストパターン7が後退する現象も見られなかった。
【0031】この後、同じ基板バイアス印加型MCRプ
ラズマエッチング装置を用い、エッチング条件を切り替
えてWSix 5および多結晶シリコン4を1ステップで
パターニングした。エッチング条件の一例を下記に示
す。 Cl2 流量 80 SCCM O2 流量 2 SCCM ガス圧力 0.3 Pa ソース出力 900 W(13.56MHz) RFバイアス 60 W(450kHz) (メインエッチング) RFバイアス 20 W(450kHz) (オーバーエッチング) 被エッチング基板温度 70 ℃ オーバーエッチング 20 % 本エッチング工程により、高精度にパターニングされた
レジストパターン7および有機系反射防止膜6パターン
をエッチングマスクとして、WSix 5および多結晶シ
リコン4が0.25μm幅に正確に異方性エッチングさ
れた。エッチング終了後の状態を図2(e)に示す。
ラズマエッチング装置を用い、エッチング条件を切り替
えてWSix 5および多結晶シリコン4を1ステップで
パターニングした。エッチング条件の一例を下記に示
す。 Cl2 流量 80 SCCM O2 流量 2 SCCM ガス圧力 0.3 Pa ソース出力 900 W(13.56MHz) RFバイアス 60 W(450kHz) (メインエッチング) RFバイアス 20 W(450kHz) (オーバーエッチング) 被エッチング基板温度 70 ℃ オーバーエッチング 20 % 本エッチング工程により、高精度にパターニングされた
レジストパターン7および有機系反射防止膜6パターン
をエッチングマスクとして、WSix 5および多結晶シ
リコン4が0.25μm幅に正確に異方性エッチングさ
れた。エッチング終了後の状態を図2(e)に示す。
【0032】この後、例えばアッシング処理は前実施例
1に準じて施せばよい。この結果、図2(f)に示すよ
うに、LOCOS2領域上およびゲート絶縁膜3上のい
ずれにおいても、パターン変換差のないポリサイド構造
の微細なゲート電極・配線が形成された。本実施例によ
れば、段差を有する下地材料層上の有機系反射防止膜
を、SOCl2 ガス単独でプラズマエッチングすること
により、前実施例1より室温に近い被エッチング基板温
度を採用して大過剰のオーバーエッチングを施しても、
有機系反射防止膜パターンのアンダーカットや寸法変換
差を防止することができる。
1に準じて施せばよい。この結果、図2(f)に示すよ
うに、LOCOS2領域上およびゲート絶縁膜3上のい
ずれにおいても、パターン変換差のないポリサイド構造
の微細なゲート電極・配線が形成された。本実施例によ
れば、段差を有する下地材料層上の有機系反射防止膜
を、SOCl2 ガス単独でプラズマエッチングすること
により、前実施例1より室温に近い被エッチング基板温
度を採用して大過剰のオーバーエッチングを施しても、
有機系反射防止膜パターンのアンダーカットや寸法変換
差を防止することができる。
【0033】実施例3 本実施例はDRAM(Dynamic Random
Access Memory)の記憶ノード電極の加工
工程に本発明の有機系反射防止膜のプラズマエッチング
方法を適用した例であり、この工程を図3および図4を
参照して説明する。
Access Memory)の記憶ノード電極の加工
工程に本発明の有機系反射防止膜のプラズマエッチング
方法を適用した例であり、この工程を図3および図4を
参照して説明する。
【0034】本実施例で採用した試料は、図3(a)に
示す構造のもので、シリコン等の半導体基板1上にタン
グステンポリサイドからなるワード線9aおよびビット
線9b、多結晶シリコンからなる配線プラグ12を有す
る下層層間絶縁膜10、下層層間絶縁膜10上に形成さ
れた多結晶シリコン4、そしてSiO2 からなる上層層
間絶縁膜11が順次形成されたものである。このうち、
多結晶シリコン4は将来シリンダ型記憶ノード電極の底
部となるもので、減圧CVDにより100nmの厚さに
形成した。また上層層間絶縁膜11はプラズマCVDに
より600nmの厚さに形成したものである。上層層間
絶縁膜11の表面はワード線9aおよびビット線9bに
よる段差が形成されており、この上に直接レジスト膜を
形成して露光を施しても、高精度のレジストパターンを
得ることはできない。
示す構造のもので、シリコン等の半導体基板1上にタン
グステンポリサイドからなるワード線9aおよびビット
線9b、多結晶シリコンからなる配線プラグ12を有す
る下層層間絶縁膜10、下層層間絶縁膜10上に形成さ
れた多結晶シリコン4、そしてSiO2 からなる上層層
間絶縁膜11が順次形成されたものである。このうち、
多結晶シリコン4は将来シリンダ型記憶ノード電極の底
部となるもので、減圧CVDにより100nmの厚さに
形成した。また上層層間絶縁膜11はプラズマCVDに
より600nmの厚さに形成したものである。上層層間
絶縁膜11の表面はワード線9aおよびビット線9bに
よる段差が形成されており、この上に直接レジスト膜を
形成して露光を施しても、高精度のレジストパターンを
得ることはできない。
【0035】そこで図3(b)に示すように上層層間絶
縁膜11上に有機系反射防止膜6を形成した。本実施例
においても、有機系反射防止膜材料としてDUV−18
(Brewer Science社商品名)をスピンコ
ーティング法により塗布した。有機系反射防止膜6の乾
燥後の厚さは、段差凸部のDRAMセル領域上で70n
m、段差凹部の周辺回路上で250nmとした。この結
果、有機系反射防止膜6表面はほぼ平坦に形成された。
つぎに有機系反射防止膜6上にレジストパターン7を形
成する。本実施例では有機系反射防止膜6上にレジスト
を塗布後、エキシマレーザステッパによる露光および現
像により、短辺0.25μm、長辺0.6μmのレジス
トパターン7を被エッチング基板上の複数の配線プラグ
12上にドット状に形成した。本リソグラフィ工程にお
いては、有機系反射防止膜6の反射防止効果により定在
波や段差の影響なく高精度のレジストパターン7が形成
された。
縁膜11上に有機系反射防止膜6を形成した。本実施例
においても、有機系反射防止膜材料としてDUV−18
(Brewer Science社商品名)をスピンコ
ーティング法により塗布した。有機系反射防止膜6の乾
燥後の厚さは、段差凸部のDRAMセル領域上で70n
m、段差凹部の周辺回路上で250nmとした。この結
果、有機系反射防止膜6表面はほぼ平坦に形成された。
つぎに有機系反射防止膜6上にレジストパターン7を形
成する。本実施例では有機系反射防止膜6上にレジスト
を塗布後、エキシマレーザステッパによる露光および現
像により、短辺0.25μm、長辺0.6μmのレジス
トパターン7を被エッチング基板上の複数の配線プラグ
12上にドット状に形成した。本リソグラフィ工程にお
いては、有機系反射防止膜6の反射防止効果により定在
波や段差の影響なく高精度のレジストパターン7が形成
された。
【0036】有機系反射防止膜のプラズマエッチング工
程 つぎに図3(b)に示す被エッチング基板をヘリコン波
プラズマエッチング装置の基板ステージ上にセッティン
グし、一例として下記プラズマエッチング条件によりレ
ジストパターン7をエッチングマスクとして有機系反射
防止膜6をパターニングした。 SO2 Cl2 流量 40 SCCM ガス圧力 1.0 Pa ソース出力 1200 W(13.56MHz) RFバイアス 50 W(400kHz) 被エッチング基板温度 −30 ℃ エッチング量 300 nm エッチング終了後の状態を図3(c)に示す。本エッチ
ング工程においては、レジストパタ−ン7の分解生成物
と、高密度プラズマによりSO2 Cl2 から解離生成し
た、イオウ系化学種、および塩素とが再結合することに
より、CS結合を有し、-(CCl2) x- を基本主鎖構造
とする重合度の高い炭素系ポリマが被エッチング基板上
に堆積し、図3(c)に示すようにイオン照射が少ない
レジストパタ−ン7の側壁やパターニングされつつある
有機系反射防止膜6パターンの側壁に選択的に堆積し
て、強固な側壁保護膜8を形成する。この結果、記憶ノ
ード領域上の有機系反射防止膜6においては、250%
超のオーバーエッチングがかかるにもかかわらず、この
部分の有機系反射防止膜6パターンに寸法変換差が発生
することなくパターニングが終了した。またレジストパ
ターン7が後退する現象も見られなかった。
程 つぎに図3(b)に示す被エッチング基板をヘリコン波
プラズマエッチング装置の基板ステージ上にセッティン
グし、一例として下記プラズマエッチング条件によりレ
ジストパターン7をエッチングマスクとして有機系反射
防止膜6をパターニングした。 SO2 Cl2 流量 40 SCCM ガス圧力 1.0 Pa ソース出力 1200 W(13.56MHz) RFバイアス 50 W(400kHz) 被エッチング基板温度 −30 ℃ エッチング量 300 nm エッチング終了後の状態を図3(c)に示す。本エッチ
ング工程においては、レジストパタ−ン7の分解生成物
と、高密度プラズマによりSO2 Cl2 から解離生成し
た、イオウ系化学種、および塩素とが再結合することに
より、CS結合を有し、-(CCl2) x- を基本主鎖構造
とする重合度の高い炭素系ポリマが被エッチング基板上
に堆積し、図3(c)に示すようにイオン照射が少ない
レジストパタ−ン7の側壁やパターニングされつつある
有機系反射防止膜6パターンの側壁に選択的に堆積し
て、強固な側壁保護膜8を形成する。この結果、記憶ノ
ード領域上の有機系反射防止膜6においては、250%
超のオーバーエッチングがかかるにもかかわらず、この
部分の有機系反射防止膜6パターンに寸法変換差が発生
することなくパターニングが終了した。またレジストパ
ターン7が後退する現象も見られなかった。
【0037】この後、同じヘリコン波プラズマエッチン
グ装置を用い、エッチング条件を切り替えて上層層間絶
縁膜11および多結晶シリコン4を連続的にパターニン
グした。エッチング条件の一例を下記に示す。 上層層間絶縁膜のエッチング工程 C4 F8 流量 100 SCCM O2 流量 10 SCCM ガス圧力 0.4 Pa ソース出力 1200 W(13.56MHz) RFバイアス 200 W(400kHz) 被エッチング基板温度 −40 ℃ オーバーエッチング 20 % 多結晶シリコンのエッチング工程 Cl2 流量 50 SCCM O2 流量 5 SCCM ガス圧力 0.4 Pa ソース出力 900 W(13.56MHz) RFバイアス 70 W(400kHz) (メインエッチング) RFバイアス 20 W(400kHz) (オーバーエッチング) 被エッチング基板温度 −40 ℃ オーバーエッチング 20 % 本エッチング工程により、高精度にパターニングされた
レジストパターン7および有機系反射防止膜6パターン
をエッチングマスクとして、上層層間絶縁膜11および
多結晶シリコン4が短辺0.25μm幅に正確に異方性
エッチングされた。エッチング終了後の状態を図4
(d)に示す。
グ装置を用い、エッチング条件を切り替えて上層層間絶
縁膜11および多結晶シリコン4を連続的にパターニン
グした。エッチング条件の一例を下記に示す。 上層層間絶縁膜のエッチング工程 C4 F8 流量 100 SCCM O2 流量 10 SCCM ガス圧力 0.4 Pa ソース出力 1200 W(13.56MHz) RFバイアス 200 W(400kHz) 被エッチング基板温度 −40 ℃ オーバーエッチング 20 % 多結晶シリコンのエッチング工程 Cl2 流量 50 SCCM O2 流量 5 SCCM ガス圧力 0.4 Pa ソース出力 900 W(13.56MHz) RFバイアス 70 W(400kHz) (メインエッチング) RFバイアス 20 W(400kHz) (オーバーエッチング) 被エッチング基板温度 −40 ℃ オーバーエッチング 20 % 本エッチング工程により、高精度にパターニングされた
レジストパターン7および有機系反射防止膜6パターン
をエッチングマスクとして、上層層間絶縁膜11および
多結晶シリコン4が短辺0.25μm幅に正確に異方性
エッチングされた。エッチング終了後の状態を図4
(d)に示す。
【0038】この後、例えばアッシング処理を施すこと
により、レジストパターン7、有機系反射防止膜6パタ
ーンおよび側壁保護膜8を完全に除去する。この結果、
図4(e)に示すように、配線プラグ12上にパターン
変換差のない多結晶シリコン4パターンが形成された。
により、レジストパターン7、有機系反射防止膜6パタ
ーンおよび側壁保護膜8を完全に除去する。この結果、
図4(e)に示すように、配線プラグ12上にパターン
変換差のない多結晶シリコン4パターンが形成された。
【0039】この後の工程は、例えば減圧CVDにより
多結晶シリコン膜(図示せず)を成膜し、これをエッチ
バックすることにより図4(f)に示すようにシリンダ
型記憶ノードの側壁部13を形成する。つぎに希フッ酸
等により上層層間絶縁膜11パターンを抜き去ることに
より、シリンダ型記憶ノード電極を得る。この後常法に
より誘電体膜およびキャパシタ電極を形成することによ
り、シリンダ型のキャパシタセルを完成する。本実施例
によれば、段差を有する下地材料層上の有機系反射防止
膜を、SO2Cl2 ガス単独でプラズマエッチングする
ことにより、大過剰のオーバーエッチングを施しても、
有機系反射防止膜パターンのアンダーカットや寸法変換
差を防止することができる。この結果、大容量の微細記
憶ノードを段差下地材料層上に高精度に加工することが
可能である。
多結晶シリコン膜(図示せず)を成膜し、これをエッチ
バックすることにより図4(f)に示すようにシリンダ
型記憶ノードの側壁部13を形成する。つぎに希フッ酸
等により上層層間絶縁膜11パターンを抜き去ることに
より、シリンダ型記憶ノード電極を得る。この後常法に
より誘電体膜およびキャパシタ電極を形成することによ
り、シリンダ型のキャパシタセルを完成する。本実施例
によれば、段差を有する下地材料層上の有機系反射防止
膜を、SO2Cl2 ガス単独でプラズマエッチングする
ことにより、大過剰のオーバーエッチングを施しても、
有機系反射防止膜パターンのアンダーカットや寸法変換
差を防止することができる。この結果、大容量の微細記
憶ノードを段差下地材料層上に高精度に加工することが
可能である。
【0040】実施例4 本実施例は前実施例3に準じ、側壁保護膜としてイオウ
系堆積物をも併用しつつ、DRAMの記憶ノード電極の
加工工程に本発明の有機系反射防止膜のプラズマエッチ
ング方法を適用した例であり、この工程を再度図3およ
び図4を参照して説明する。但し実施例3と重複する部
分の説明は省略し、本実施例の特徴部分のみを記す。
系堆積物をも併用しつつ、DRAMの記憶ノード電極の
加工工程に本発明の有機系反射防止膜のプラズマエッチ
ング方法を適用した例であり、この工程を再度図3およ
び図4を参照して説明する。但し実施例3と重複する部
分の説明は省略し、本実施例の特徴部分のみを記す。
【0041】本実施例で採用した被エッチング基板は、
前実施例3で図3(b)を参照して説明したものに準じ
る。この被エッチング基板を基板バイアス印加型ECR
プラズマエッチング装置の基板ステージ上にセッティン
グし、一例として下記プラズマエッチング条件により、
有機系反射防止膜6のパターニングをおこなった。 有機系反射防止膜のプラズマエッチング工程 SOBr流量 30 SCCM S2 Br2 流量 30 SCCM ガス圧力 1.0 Pa マイクロ波出力 1200 W(2.45GHz) RFバイアス 100 W(800kHz) 被エッチング基板温度 10 ℃ エッチング量 300 nm エッチング終了後の状態を図3(c)に示す。本エッチ
ング工程においては、レジストパターン7の分解生成物
と、高密度プラズマによりSOBrから解離生成したイ
オウ系化学種、および臭素とが再結合することにより、
CS結合を有し、-(CBr2) x- を基本主鎖構造とする
重合度の高い炭素系ポリマが被エッチング基板上に堆積
し、図3(c)に示すようにイオン照射が少ないレジス
トパターン7の側壁やパターニングされつつある有機系
反射防止膜6パターンの側壁に選択的に堆積して強固な
側壁保護膜8を形成する。特に本実施例においては、蒸
気圧の小さい-(CBr2) x- を基本主鎖構造とする炭素
系ポリマの採用により、前実施例3と比較して炭素系ポ
リマの堆積量が増加し、またエッチング耐性が高まった
ことにより、前実施例3に比べて高い被エッチング基板
温度を採用しているにかかわらず、また250%超のオ
ーバーエッチングがかかるにもかかわらず、記憶ノード
領域上の有機系反射防止膜6パターンに寸法変換差が発
生することなくパターニングが終了した。またレジスト
パターン7が後退する現象も見られなかった。
前実施例3で図3(b)を参照して説明したものに準じ
る。この被エッチング基板を基板バイアス印加型ECR
プラズマエッチング装置の基板ステージ上にセッティン
グし、一例として下記プラズマエッチング条件により、
有機系反射防止膜6のパターニングをおこなった。 有機系反射防止膜のプラズマエッチング工程 SOBr流量 30 SCCM S2 Br2 流量 30 SCCM ガス圧力 1.0 Pa マイクロ波出力 1200 W(2.45GHz) RFバイアス 100 W(800kHz) 被エッチング基板温度 10 ℃ エッチング量 300 nm エッチング終了後の状態を図3(c)に示す。本エッチ
ング工程においては、レジストパターン7の分解生成物
と、高密度プラズマによりSOBrから解離生成したイ
オウ系化学種、および臭素とが再結合することにより、
CS結合を有し、-(CBr2) x- を基本主鎖構造とする
重合度の高い炭素系ポリマが被エッチング基板上に堆積
し、図3(c)に示すようにイオン照射が少ないレジス
トパターン7の側壁やパターニングされつつある有機系
反射防止膜6パターンの側壁に選択的に堆積して強固な
側壁保護膜8を形成する。特に本実施例においては、蒸
気圧の小さい-(CBr2) x- を基本主鎖構造とする炭素
系ポリマの採用により、前実施例3と比較して炭素系ポ
リマの堆積量が増加し、またエッチング耐性が高まった
ことにより、前実施例3に比べて高い被エッチング基板
温度を採用しているにかかわらず、また250%超のオ
ーバーエッチングがかかるにもかかわらず、記憶ノード
領域上の有機系反射防止膜6パターンに寸法変換差が発
生することなくパターニングが終了した。またレジスト
パターン7が後退する現象も見られなかった。
【0042】この後、同じ基板バイアス印加型ECRプ
ラズマエッチング装置を用い、エッチング条件を切り替
えて上層層間絶縁膜11および多結晶シリコン4を連続
的にパターニングした。エッチング条件の一例を下記に
示す。 上層層間絶縁膜のエッチング工程 CHF3 流量 100 SCCM O2 流量 10 SCCM ガス圧力 0.4 Pa マイクロ波出力 1200 W(13.56MHz) RFバイアス 300 W(800kHz) 被エッチング基板温度 0 ℃ オーバーエッチング 20 % 多結晶シリコンのエッチング工程 Cl2 流量 50 SCCM ガス圧力 0.4 Pa マイクロ波出力 900 W(13.56MHz) RFバイアス 80 W(800kHz) (メインエッチング) RFバイアス 30 W(800kHz) (オーバーエッチング) 被エッチング基板温度 0 ℃ オーバーエッチング 20 % 本エッチング工程により、高精度にパターニングされた
レジストパターン7および有機系反射防止膜6パターン
をエッチングマスクとして、上層層間絶縁膜11および
多結晶シリコン4が短辺0.25μm幅に正確に異方性
エッチングされた。エッチング終了後の状態を図4
(d)に示す。
ラズマエッチング装置を用い、エッチング条件を切り替
えて上層層間絶縁膜11および多結晶シリコン4を連続
的にパターニングした。エッチング条件の一例を下記に
示す。 上層層間絶縁膜のエッチング工程 CHF3 流量 100 SCCM O2 流量 10 SCCM ガス圧力 0.4 Pa マイクロ波出力 1200 W(13.56MHz) RFバイアス 300 W(800kHz) 被エッチング基板温度 0 ℃ オーバーエッチング 20 % 多結晶シリコンのエッチング工程 Cl2 流量 50 SCCM ガス圧力 0.4 Pa マイクロ波出力 900 W(13.56MHz) RFバイアス 80 W(800kHz) (メインエッチング) RFバイアス 30 W(800kHz) (オーバーエッチング) 被エッチング基板温度 0 ℃ オーバーエッチング 20 % 本エッチング工程により、高精度にパターニングされた
レジストパターン7および有機系反射防止膜6パターン
をエッチングマスクとして、上層層間絶縁膜11および
多結晶シリコン4が短辺0.25μm幅に正確に異方性
エッチングされた。エッチング終了後の状態を図4
(d)に示す。
【0043】この後の図4(e)〜(f)に示すアッシ
ング工程、シリンダ型記憶ノードの側壁部13の形成工
程等は前実施例3に準じたものであるので重複する説明
は省略する。本実施例によれば、段差を有する下地材料
層上の有機系反射防止膜を、SOBrおよびS2 Br2
の混合ガスを用いてプラズマエッチングすることによ
り、大過剰のオーバーエッチングを施しても有機系反射
防止膜パターンのアンダーカットや寸法変換差を防止す
ることができる。この結果、大容量の微細記憶ノードを
段差下地材料層上に高精度にパターニングすることが可
能である。
ング工程、シリンダ型記憶ノードの側壁部13の形成工
程等は前実施例3に準じたものであるので重複する説明
は省略する。本実施例によれば、段差を有する下地材料
層上の有機系反射防止膜を、SOBrおよびS2 Br2
の混合ガスを用いてプラズマエッチングすることによ
り、大過剰のオーバーエッチングを施しても有機系反射
防止膜パターンのアンダーカットや寸法変換差を防止す
ることができる。この結果、大容量の微細記憶ノードを
段差下地材料層上に高精度にパターニングすることが可
能である。
【0044】以上、本発明の有機系反射防止膜のプラズ
マエッチング方法につき4例の実施例により説明を加え
たが、本発明はこれら実施例に限定されることなく各種
の実施態様が可能である。例えば、有機系反射防止膜材
料の種類や被エッチング基板の構造、あるいはプラズマ
エッチングにおける添加ガス、あるいはプラズマエッチ
ング装置等は各種態様を採用することができる。
マエッチング方法につき4例の実施例により説明を加え
たが、本発明はこれら実施例に限定されることなく各種
の実施態様が可能である。例えば、有機系反射防止膜材
料の種類や被エッチング基板の構造、あるいはプラズマ
エッチングにおける添加ガス、あるいはプラズマエッチ
ング装置等は各種態様を採用することができる。
【0045】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の有機系反射防止膜のプラズマエッチング方法によれ
ば、段差を有する高反射率の下地材料層上に形成された
有機系反射防止膜を、レジストパターンをエッチングマ
スクとして採用し、アンダーカットや寸法変換差を発生
することなく、高精度にパターニングすることが可能と
なる。
の有機系反射防止膜のプラズマエッチング方法によれ
ば、段差を有する高反射率の下地材料層上に形成された
有機系反射防止膜を、レジストパターンをエッチングマ
スクとして採用し、アンダーカットや寸法変換差を発生
することなく、高精度にパターニングすることが可能と
なる。
【図1】本発明の実施例1および2の工程の前半を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図2】本発明の実施例1および2の工程の後半を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図3】本発明の実施例3および4の工程の前半を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図4】本発明の実施例3および4の工程の後半を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
1…半導体基板、2…LOCOS、3…ゲート絶縁膜、
4…多結晶シリコン、5…WSix 、6…有機系反射防
止膜、7…レジストパターン、8…側壁保護膜、9a…
ワード線、9b…ビット線、10…下層層間絶縁膜、1
1…上層層間絶縁膜、12…配線プラグ、13…シリン
ダ型記憶ノードの側壁部
4…多結晶シリコン、5…WSix 、6…有機系反射防
止膜、7…レジストパターン、8…側壁保護膜、9a…
ワード線、9b…ビット線、10…下層層間絶縁膜、1
1…上層層間絶縁膜、12…配線プラグ、13…シリン
ダ型記憶ノードの側壁部
Claims (7)
- 【請求項1】 下地材料層上に形成された有機系反射防
止膜を、 分子内にチオニル基およびスルフリル基のいずれか一方
と、ハロゲン原子とを有するハロゲン系化合物を含むエ
ッチングガスを用いるとともに、 被エッチング基板上に炭素系ポリマを堆積しつつエッチ
ングすることを特徴とする有機系反射防止膜のプラズマ
エッチング方法。 - 【請求項2】 下地材料層上に形成された有機系反射防
止膜を、 分子内にチオニル基およびスルフリル基のいずれか一方
と、ハロゲン原子とを有するハロゲン系化合物と、 放電電離条件下でプラズマ中にイオウを放出しうるイオ
ウ系化合物と、 を含むエッチングガスを用いるとともに、 被エッチング基板上に炭素系ポリマと、イオウ系堆積物
を堆積しつつエッチングすることを特徴とする有機系反
射防止膜のプラズマエッチング方法。 - 【請求項3】 前記分子内にチオニル基とハロゲン原子
を有する化合物は、一般式SOXn (Xはハロゲン原子
を、nは2以下の自然数をそれぞれ示す)で表される化
合物であることを特徴とする請求項1または2記載の有
機系反射防止膜のプラズマエッチング方法。 - 【請求項4】 前記分子内にスルフリル基とハロゲン原
子を有する化合物は、一般式SO2 X2 (Xはハロゲン
原子を示す)で表される化合物であることを特徴とする
請求項1または2記載の有機系反射防止膜のプラズマエ
ッチング方法。 - 【請求項5】 前記放電電離条件下でプラズマ中にイオ
ウを放出しうるイオウ系化合物は、S2 F2 、SF2 、
SF2 、S2 F10、S3 Cl2 、S2 Cl2 、SC
l2 、S3 Br2 、S2 Br2 、SBr2 およびH2 S
からから選ばれる少なくとも1種の化合物であることを
特徴とする請求項2記載の有機系反射防止膜のプラズマ
エッチング方法。 - 【請求項6】 エッチング中に被エッチング基板を室温
以下に制御することを特徴とする請求項1または2記載
の有機系反射防止膜のプラズマエッチング方法。 - 【請求項7】 エッチング終了後に被エッチング基板を
少なくとも90℃以上に加熱することを特徴とする請求
項2記載の有機系反射防止膜のプラズマエッチング方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9120764A JPH10312993A (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | 有機系反射防止膜のプラズマエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9120764A JPH10312993A (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | 有機系反射防止膜のプラズマエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10312993A true JPH10312993A (ja) | 1998-11-24 |
Family
ID=14794427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9120764A Pending JPH10312993A (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | 有機系反射防止膜のプラズマエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10312993A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100506876B1 (ko) * | 2002-10-25 | 2005-08-04 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 제조방법 |
| EP0903777A4 (en) * | 1997-01-21 | 2005-09-14 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | PATTERN MOLDING |
| JP2025535076A (ja) * | 2022-10-13 | 2025-10-22 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | エッチング副生成物のセルフクリーニング(自己洗浄)を伴うドライエッチング |
-
1997
- 1997-05-12 JP JP9120764A patent/JPH10312993A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0903777A4 (en) * | 1997-01-21 | 2005-09-14 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | PATTERN MOLDING |
| KR100506876B1 (ko) * | 2002-10-25 | 2005-08-04 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 제조방법 |
| JP2025535076A (ja) * | 2022-10-13 | 2025-10-22 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | エッチング副生成物のセルフクリーニング(自己洗浄)を伴うドライエッチング |
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