JP3277652B2 - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はドライエッチング方法に
関し、特に例えば多層レジストプロセスにおいて、有機
材料層である下層レジストを異方性加工してレジストパ
ターンを形成する際にアンダカットを防止し、寸法変換
差のない下層レジストパターンを形成する方法に関す
る。
関し、特に例えば多層レジストプロセスにおいて、有機
材料層である下層レジストを異方性加工してレジストパ
ターンを形成する際にアンダカットを防止し、寸法変換
差のない下層レジストパターンを形成する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置のデザインルール
がハーフミクロンからクォータミクロンのレベルへと微
細化されるに伴い、フォトリソグラフィやドライエッチ
ング等の微細加工技術に対する要求は一段と厳しさを増
している。フォトリソグラフィ技術においては、近年微
細なデザインルールを達成するために、高解像度を求め
て露光波長が短波長化され、さらに多層配線構造を採る
ために下地基板の表面段差が増大していることから、多
層レジストプロセスの採用が必須となりつつある。多層
レジストプロセスは、下地基板の表面段差を吸収して平
坦面を形成するに充分な厚さを有する下層レジストと、
下層レジストをエッチングする際の実質的なマスクパタ
ーンを構成するための無機材料からなる薄い中間層と、
高解像度を達成するに充分な薄い上層レジストとを組み
合わせて使用するいわゆる３層レジストプロセスの概念
が、J.M.MorranらによりJ.Vac.Sci.Technol., 16, 1620
(1979) に報告されている。また多層レジストのドライ
エッチング方法について、月刊セミコンダクターワール
ド誌１９８７年１１月号１０１〜１０６ページに詳細な
解説記事が掲載されている。
がハーフミクロンからクォータミクロンのレベルへと微
細化されるに伴い、フォトリソグラフィやドライエッチ
ング等の微細加工技術に対する要求は一段と厳しさを増
している。フォトリソグラフィ技術においては、近年微
細なデザインルールを達成するために、高解像度を求め
て露光波長が短波長化され、さらに多層配線構造を採る
ために下地基板の表面段差が増大していることから、多
層レジストプロセスの採用が必須となりつつある。多層
レジストプロセスは、下地基板の表面段差を吸収して平
坦面を形成するに充分な厚さを有する下層レジストと、
下層レジストをエッチングする際の実質的なマスクパタ
ーンを構成するための無機材料からなる薄い中間層と、
高解像度を達成するに充分な薄い上層レジストとを組み
合わせて使用するいわゆる３層レジストプロセスの概念
が、J.M.MorranらによりJ.Vac.Sci.Technol., 16, 1620
(1979) に報告されている。また多層レジストのドライ
エッチング方法について、月刊セミコンダクターワール
ド誌１９８７年１１月号１０１〜１０６ページに詳細な
解説記事が掲載されている。
【０００３】３層レジストプロセスによるレジストパタ
ーン形成方法を図２を参照して説明する。
ーン形成方法を図２を参照して説明する。
【０００４】図２（ａ）は、３層レジストプロセスにお
いて上層レジストパターン５が形成された被エッチング
基板の断面形状を示している。すなわち、まず段差を有
する層間絶縁膜１上にこの段差にならった、例えばＡｌ
合金等からなる下地材料層２を形成し、この段差を吸収
して平坦な表面を形成しうる充分な厚さを有する下層レ
ジスト層３、および例えば回転塗布ガラス（ＳＯＧ）か
らなるＳｉＯ2 系中間層４、そしてさらにこの中間層４
上に薄い上層レジスト層をこの順に順次形成する。この
上層レジスト層をフォトリソグラフィと現像によりパタ
ーニングして、上述のレジストパターン５を得る。この
際のフォトリソグラフィは平坦面への露光であるから解
像度は高く、上記上層レジストパターン５は例えば０．
３５μｍ幅の明瞭な矩形形状を有する。
いて上層レジストパターン５が形成された被エッチング
基板の断面形状を示している。すなわち、まず段差を有
する層間絶縁膜１上にこの段差にならった、例えばＡｌ
合金等からなる下地材料層２を形成し、この段差を吸収
して平坦な表面を形成しうる充分な厚さを有する下層レ
ジスト層３、および例えば回転塗布ガラス（ＳＯＧ）か
らなるＳｉＯ2 系中間層４、そしてさらにこの中間層４
上に薄い上層レジスト層をこの順に順次形成する。この
上層レジスト層をフォトリソグラフィと現像によりパタ
ーニングして、上述のレジストパターン５を得る。この
際のフォトリソグラフィは平坦面への露光であるから解
像度は高く、上記上層レジストパターン５は例えば０．
３５μｍ幅の明瞭な矩形形状を有する。
【０００５】次に、上層レジストパターン５をマスクと
して中間層４をＲＩＥによりパターニングし、図２
（ｂ）に示すように中間層パターン４ａを形成する。こ
の中間層パターン４ａも０．３５μｍ幅の明瞭な矩形形
状を有する。
して中間層４をＲＩＥによりパターニングし、図２
（ｂ）に示すように中間層パターン４ａを形成する。こ
の中間層パターン４ａも０．３５μｍ幅の明瞭な矩形形
状を有する。
【０００６】次に、上層レジストパターン５と中間層パ
ターン４ａをマスクとし、Ｏ2 ガスを用い下層レジスト
層３を異方性エッチングすることにより、図２（ｃ）に
示すように目的とする下層レジストパターン３ａを形成
する。このエッチング過程では、薄い上層レジストパタ
ーン５は中途でエッチオフされて消失する。
ターン４ａをマスクとし、Ｏ2 ガスを用い下層レジスト
層３を異方性エッチングすることにより、図２（ｃ）に
示すように目的とする下層レジストパターン３ａを形成
する。このエッチング過程では、薄い上層レジストパタ
ーン５は中途でエッチオフされて消失する。
【０００７】しかる後、下層レジストパターン３ａをマ
スクとして下地材料層２をＲＩＥ等の異方性エッチング
によりパターニングして、所望の例えばＡｌ合金配線パ
ターン（図示せず）を得るのである。このとき、中間層
パターン４ａは残したまま下層材料層をエッチングして
もよいし、別途除去して下層レジストパターン３ａのみ
で下層材料層２をエッチングしてもよい。このような多
層レジストのプロセスを踏むことにより、段差基板上に
あっても制御性のよい下地材料層、例えばＡｌ合金配線
パターンの形成が可能となるのである。
スクとして下地材料層２をＲＩＥ等の異方性エッチング
によりパターニングして、所望の例えばＡｌ合金配線パ
ターン（図示せず）を得るのである。このとき、中間層
パターン４ａは残したまま下層材料層をエッチングして
もよいし、別途除去して下層レジストパターン３ａのみ
で下層材料層２をエッチングしてもよい。このような多
層レジストのプロセスを踏むことにより、段差基板上に
あっても制御性のよい下地材料層、例えばＡｌ合金配線
パターンの形成が可能となるのである。
【０００８】ところで、上述したように下層レジスト層
３のエッチングにはＯ2 ガスによるＲＩＥが一般的に用
いられる。下層レジスト層３は３層レジストプロセスの
趣旨にもとづき、被エッチング基板の表面段差を吸収す
るのに充分な膜厚に形成した層であるから、そのエッチ
ングには高速性が要求される。そこで、エッチングレー
トの向上を意図して高ガス圧力条件とし、酸素ラジカル
（以下、Ｏ* と記す）を増加させてラジカル反応を主体
としてエッチングすると、Ｏ* が中間層パターン４ａ下
部にまでまわりこみ、等方的酸化反応によるアンダーカ
ットが発生し、下層レジストパターン３ａの形状が悪化
する。
３のエッチングにはＯ2 ガスによるＲＩＥが一般的に用
いられる。下層レジスト層３は３層レジストプロセスの
趣旨にもとづき、被エッチング基板の表面段差を吸収す
るのに充分な膜厚に形成した層であるから、そのエッチ
ングには高速性が要求される。そこで、エッチングレー
トの向上を意図して高ガス圧力条件とし、酸素ラジカル
（以下、Ｏ* と記す）を増加させてラジカル反応を主体
としてエッチングすると、Ｏ* が中間層パターン４ａ下
部にまでまわりこみ、等方的酸化反応によるアンダーカ
ットが発生し、下層レジストパターン３ａの形状が悪化
する。
【０００９】一方、下層レジストのアンダーカットを防
止し、高異方性エッチングを達成するためには、低ガス
圧かつ高バイアス電力といった、イオンの平均自由行程
と基板バイアスを高めた条件を採用することが必要とな
る。つまり、酸素イオン（以下、Ｏ+ と記す）の垂直入
射性と大きな運動エネルギを利用して、スパッタリング
を併用しながらイオンモードのエッチングを行うことに
より、高異方性エッチングを行うのである。ところが、
かかるエッチング条件の採用は、高いエッチングレート
を得ることが困難であること、および下地材料層との選
択比低下を招き、下地材料層がスパッタされてその一部
は下層レジストパターン３ａの側壁に再付着する。この
問題を図３を参照して説明する。
止し、高異方性エッチングを達成するためには、低ガス
圧かつ高バイアス電力といった、イオンの平均自由行程
と基板バイアスを高めた条件を採用することが必要とな
る。つまり、酸素イオン（以下、Ｏ+ と記す）の垂直入
射性と大きな運動エネルギを利用して、スパッタリング
を併用しながらイオンモードのエッチングを行うことに
より、高異方性エッチングを行うのである。ところが、
かかるエッチング条件の採用は、高いエッチングレート
を得ることが困難であること、および下地材料層との選
択比低下を招き、下地材料層がスパッタされてその一部
は下層レジストパターン３ａの側壁に再付着する。この
問題を図３を参照して説明する。
【００１０】図３は、強いイオンモードのエッチングに
より、下層レジストパターン３ａが完成した状態を示
す。段差上部の下層レジストパターンは膜厚が薄いので
早期に形成される。すると、段差上部の露出した下地材
料層２は、段差下部の下層レジストパターンが形成され
る迄、Ｏ+ の不所望な照射を継続して受けることにな
る。このため下地材料層２はスパッタされ、その一部は
下層レジストパターン３ａの側壁に付着して再付着物層
２ａを形成する。特に下地材料層２がＣｕを含む金属配
線材料層である場合、この再付着物層２ａは除去が困難
であり、基板上に残留してパーティクル汚染源になる。
また、上記再付着物層は下層レジストパターン３ａの実
質的な線幅を太らせるので、下地材料層のエッチングに
際して寸法変換差が発生し易くなる。
より、下層レジストパターン３ａが完成した状態を示
す。段差上部の下層レジストパターンは膜厚が薄いので
早期に形成される。すると、段差上部の露出した下地材
料層２は、段差下部の下層レジストパターンが形成され
る迄、Ｏ+ の不所望な照射を継続して受けることにな
る。このため下地材料層２はスパッタされ、その一部は
下層レジストパターン３ａの側壁に付着して再付着物層
２ａを形成する。特に下地材料層２がＣｕを含む金属配
線材料層である場合、この再付着物層２ａは除去が困難
であり、基板上に残留してパーティクル汚染源になる。
また、上記再付着物層は下層レジストパターン３ａの実
質的な線幅を太らせるので、下地材料層のエッチングに
際して寸法変換差が発生し易くなる。
【００１１】上述した再付着物層の問題は、例えば第３
３回応用物理学関係連合講演会（1986年春季年会) 講演
予稿集 p.542, 講演番号 2p-Q-8 で指摘されており、周
知のところである。再付着物層の形成を抑制するために
は、入射イオンエネルギの低減が効果的であることは明
白であるが、これでは前述の等方的反応が優勢となり、
異方性が低下し、アンダーカットが発生してしまう。
３回応用物理学関係連合講演会（1986年春季年会) 講演
予稿集 p.542, 講演番号 2p-Q-8 で指摘されており、周
知のところである。再付着物層の形成を抑制するために
は、入射イオンエネルギの低減が効果的であることは明
白であるが、これでは前述の等方的反応が優勢となり、
異方性が低下し、アンダーカットが発生してしまう。
【００１２】このため、入射イオンエネルギの低減と、
高異方性の達成とを両立しうる下層レジスト層のドライ
エッチング方法が切望されている。
高異方性の達成とを両立しうる下層レジスト層のドライ
エッチング方法が切望されている。
【００１３】かかる要望に対応する技術として、本出願
人はこれまでにラジカル成分の低減とイオン成分の増強
のみに依存して達成するのではなく、エッチングの反応
生成物による側壁保護膜を積極的に利用して高異方性形
状を達成するという思想にもとづく発明を出願してい
る。すなわち側壁保護膜を併用すれば、Ｏ* のアタック
をカバーしつつ、エッチングレートを実用上支障ない程
度に確保しながら、イオン入射エネルギを低減すること
が可能となる。
人はこれまでにラジカル成分の低減とイオン成分の増強
のみに依存して達成するのではなく、エッチングの反応
生成物による側壁保護膜を積極的に利用して高異方性形
状を達成するという思想にもとづく発明を出願してい
る。すなわち側壁保護膜を併用すれば、Ｏ* のアタック
をカバーしつつ、エッチングレートを実用上支障ない程
度に確保しながら、イオン入射エネルギを低減すること
が可能となる。
【００１４】例えば、特開平2-244625号公報には、Ｏ2
にＣｌ系ガスを添加したエッチングガスを使用すること
により、レジストとＣｌ系ガスとの反応生成物であるＣ
Ｃｌ x を側壁保護膜として堆積しながら下層レジスト層
の異方性エッチングを行う技術を示した。
にＣｌ系ガスを添加したエッチングガスを使用すること
により、レジストとＣｌ系ガスとの反応生成物であるＣ
Ｃｌ x を側壁保護膜として堆積しながら下層レジスト層
の異方性エッチングを行う技術を示した。
【００１５】また、特開平4-084414号公報には、基板温
度を５０℃以下に制御して、ＮＨ3を主体とするエッチ
ングガスを用いてレジスト材料層をエッチングする技術
を提案している。この方法によれば、Ｎ、ＣおよびＯを
構成元素として含む反応生成物が側壁保護膜の役割を果
たす。
度を５０℃以下に制御して、ＮＨ3を主体とするエッチ
ングガスを用いてレジスト材料層をエッチングする技術
を提案している。この方法によれば、Ｎ、ＣおよびＯを
構成元素として含む反応生成物が側壁保護膜の役割を果
たす。
【００１６】さらに、特開平4-171726号公報には、Ｏ2
にＢｒ系ガスを添加したエッチングガスを使用すること
により、レジストとＢｒ系ガスとの反応生成物であるＣ
Ｂｒ x を側壁保護膜として堆積しながら下層レジスト層
の異方性エッチングを行う技術を開示した。
にＢｒ系ガスを添加したエッチングガスを使用すること
により、レジストとＢｒ系ガスとの反応生成物であるＣ
Ｂｒ x を側壁保護膜として堆積しながら下層レジスト層
の異方性エッチングを行う技術を開示した。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】本出願人が先に出願し
た上述の各ドライエッチング方法は、実用的なエッチン
グレートを確保した上で、実用的温度領域において、低
イオンエネルギによる異方性エッチングを達成した点に
おいて画期的な技術である。これらの技術により、下地
材料層のスパッタによる下層レジストパターン側壁への
再付着は大きく抑制されるに至った。
た上述の各ドライエッチング方法は、実用的なエッチン
グレートを確保した上で、実用的温度領域において、低
イオンエネルギによる異方性エッチングを達成した点に
おいて画期的な技術である。これらの技術により、下地
材料層のスパッタによる下層レジストパターン側壁への
再付着は大きく抑制されるに至った。
【００１８】しかしながら、今後デバイスの高集積化が
進み、より微細化した下層レジストパターンの異方性加
工を行おうとするとき、その加工寸法変換差が顕在化す
る場合も懸念される。この問題を図４を参照して説明す
る。
進み、より微細化した下層レジストパターンの異方性加
工を行おうとするとき、その加工寸法変換差が顕在化す
る場合も懸念される。この問題を図４を参照して説明す
る。
【００１９】図４（ａ）は、上層レジストパターンおよ
び中間層パターン４ａをマスクに下層レジストを中途ま
でエッチングした状態であり、未完成の下層レジストパ
ターン側壁には前述したカーボン系の側壁保護膜６が形
成されている。この側壁保護膜６は、上層レジストパタ
ーンおよび下層レジスト３から供給されるカーボンと、
エッチングガスとの反応生成物であり、下層レジストパ
ターンのアンダーカットを防ぎ、異方性加工に寄与して
いる。ところが、上層レジストパターンが一旦エッチオ
フされ中間層４ａが露出した時点からは、反応生成物の
供給が大幅に減少するため、下層レジスト層の異方性加
工に必要なだけの側壁保護膜が形成されず、下層レジス
ト層の残余部３ｂのエッチングを継続すると、アンダー
カット７が発生するという現象がしばしば生じるように
なった。このようなアンダーカット７による下層レジス
トパターン３ａの加工寸法変換差の発生は、多層レジス
トプロセスの実用化を図る上で障害となりつつある。
び中間層パターン４ａをマスクに下層レジストを中途ま
でエッチングした状態であり、未完成の下層レジストパ
ターン側壁には前述したカーボン系の側壁保護膜６が形
成されている。この側壁保護膜６は、上層レジストパタ
ーンおよび下層レジスト３から供給されるカーボンと、
エッチングガスとの反応生成物であり、下層レジストパ
ターンのアンダーカットを防ぎ、異方性加工に寄与して
いる。ところが、上層レジストパターンが一旦エッチオ
フされ中間層４ａが露出した時点からは、反応生成物の
供給が大幅に減少するため、下層レジスト層の異方性加
工に必要なだけの側壁保護膜が形成されず、下層レジス
ト層の残余部３ｂのエッチングを継続すると、アンダー
カット７が発生するという現象がしばしば生じるように
なった。このようなアンダーカット７による下層レジス
トパターン３ａの加工寸法変換差の発生は、多層レジス
トプロセスの実用化を図る上で障害となりつつある。
【００２０】そこで本発明の課題は、多層レジストプロ
セスにおける下層レジストのパターニングにおいて、上
層レジストのエッチオフ前後でのエッチング反応生成物
の供給量減少にともなうアンダーカットを防止し、寸法
変換差のない異方性にすぐれたドライエッチング方法を
提供することである。
セスにおける下層レジストのパターニングにおいて、上
層レジストのエッチオフ前後でのエッチング反応生成物
の供給量減少にともなうアンダーカットを防止し、寸法
変換差のない異方性にすぐれたドライエッチング方法を
提供することである。
【００２１】また本発明の課題は、下地材料層のスパッ
タリングによる下層レジストパターン側壁への再付着を
防止し、パーティクル汚染のないクリーンなドライエッ
チング方法を提供することである。
タリングによる下層レジストパターン側壁への再付着を
防止し、パーティクル汚染のないクリーンなドライエッ
チング方法を提供することである。
【００２２】さらに本発明の別の課題は、実用的なエッ
チングレートを確保しつつ、上記課題を達成することで
ある。
チングレートを確保しつつ、上記課題を達成することで
ある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ方法は、上述の課題を解決するために発案したもので
あり、下層レジスト層のドライエッチング工程を２段階
に分け、上層レジストパターンがエッチオフされる迄の
第１のドライエッチング工程と、上層レジストパターン
がエッチオフされた後の第２のドライエッチング工程と
で構成し、第２のドライエッチング工程では第１のドラ
イエッチング工程とは異なるエッチング条件を用いるよ
うにした。
グ方法は、上述の課題を解決するために発案したもので
あり、下層レジスト層のドライエッチング工程を２段階
に分け、上層レジストパターンがエッチオフされる迄の
第１のドライエッチング工程と、上層レジストパターン
がエッチオフされた後の第２のドライエッチング工程と
で構成し、第２のドライエッチング工程では第１のドラ
イエッチング工程とは異なるエッチング条件を用いるよ
うにした。
【００２４】また、第１のドライエッチング工程と第２
のドライエッチング工程とは、プラズマ生成パワー（例
えばマイクロ波パワー）と基板バイアスパワー（例えば
ＲＦバイアスパワー）とを個別に制御しうるプラズマエ
ッチング装置を用い、次のように行われる。
のドライエッチング工程とは、プラズマ生成パワー（例
えばマイクロ波パワー）と基板バイアスパワー（例えば
ＲＦバイアスパワー）とを個別に制御しうるプラズマエ
ッチング装置を用い、次のように行われる。
【００２５】すなわち本発明のドライエッチング方法
は、酸素ガスとハロゲン系ガスを含む混合ガスを用い、
第２のエッチング工程は、第１のエッチング工程よりも
エッチング圧力を低下させると共にプラズマ生成パワー
を高めて行われる構成とした。
は、酸素ガスとハロゲン系ガスを含む混合ガスを用い、
第２のエッチング工程は、第１のエッチング工程よりも
エッチング圧力を低下させると共にプラズマ生成パワー
を高めて行われる構成とした。
【００２６】さらに本発明のドライエッチング方法は、
酸素ガスとハロゲン系ガスを含む混合ガスを用い、第２
のエッチング工程は、エッチングガスにアルゴンガスを
添加して行われる構成とした。
酸素ガスとハロゲン系ガスを含む混合ガスを用い、第２
のエッチング工程は、エッチングガスにアルゴンガスを
添加して行われる構成とした。
【００２７】そして、本発明のドライエッチング方法
は、酸素ガスとハロゲン系ガスを含む混合ガスを用い、
第２のエッチング工程は、第１のエッチング工程よりも
基板バイアスパワーを高めて行われる構成とした。
は、酸素ガスとハロゲン系ガスを含む混合ガスを用い、
第２のエッチング工程は、第１のエッチング工程よりも
基板バイアスパワーを高めて行われる構成とした。
【００２８】
【作用】本発明のポイントは、下層レジスト層のエッチ
ングを２段階に分け、上層レジストがエッチオフされる
迄の第１のエッチング工程と、上層レジストがエッチオ
フされた後の第２のエッチング工程とで構成し、第２の
エッチング工程の条件を第１のエッチング工程の条件と
異ならしめたことにある。これにより、上層レジストパ
ターンがエッチオフされた後も、エッチング反応生成物
の供給不足にともなう側壁保護膜形成機能の弱体化を補
い、下層レジストパターンのアンダーカットを防止でき
る。
ングを２段階に分け、上層レジストがエッチオフされる
迄の第１のエッチング工程と、上層レジストがエッチオ
フされた後の第２のエッチング工程とで構成し、第２の
エッチング工程の条件を第１のエッチング工程の条件と
異ならしめたことにある。これにより、上層レジストパ
ターンがエッチオフされた後も、エッチング反応生成物
の供給不足にともなう側壁保護膜形成機能の弱体化を補
い、下層レジストパターンのアンダーカットを防止でき
る。
【００２９】また本発明においては、エッチング反応生
成物を側壁保護膜の形成に寄与させるような、例えば酸
素ガスとハロゲン系ガスとの混合ガスを用いてエッチン
グし、第２のエッチング工程においてはハロゲン系ガス
の混合比率を高めることにより、未反応のエッチング活
性種であるＯ* が過剰に存在することを防止する。また
同時に、エッチング反応生成物であるＣＣｌx 、ＣＢｒ
x 等の生成を促進し、側壁保護膜の強化を図るのであ
る。これにより、下層レジストパターンのアンダーカッ
トを防止できる。
成物を側壁保護膜の形成に寄与させるような、例えば酸
素ガスとハロゲン系ガスとの混合ガスを用いてエッチン
グし、第２のエッチング工程においてはハロゲン系ガス
の混合比率を高めることにより、未反応のエッチング活
性種であるＯ* が過剰に存在することを防止する。また
同時に、エッチング反応生成物であるＣＣｌx 、ＣＢｒ
x 等の生成を促進し、側壁保護膜の強化を図るのであ
る。これにより、下層レジストパターンのアンダーカッ
トを防止できる。
【００３０】さらに本発明においては、酸素ガスとハロ
ゲン系ガスとの混合ガスを用いてエッチングし、第２の
エッチング工程においてはエッチング圧力を低下するこ
とにより、Ｏ+ の平均自由工程を増大させ、このイオン
の高い運動エネルギを利用して異方性エッチングを達成
し、アンダカットを防止するのである。
ゲン系ガスとの混合ガスを用いてエッチングし、第２の
エッチング工程においてはエッチング圧力を低下するこ
とにより、Ｏ+ の平均自由工程を増大させ、このイオン
の高い運動エネルギを利用して異方性エッチングを達成
し、アンダカットを防止するのである。
【００３１】またさらに本発明においては、酸素ガスと
ハロゲン系ガスとの混合ガスを用いてエッチングし、第
２のエッチング工程においては希ガスを添加することに
より、エッチング活性種であるＯ* の濃度を相対的に下
げ、これにより下層レジストパターンのアンダーカット
が防止できる。
ハロゲン系ガスとの混合ガスを用いてエッチングし、第
２のエッチング工程においては希ガスを添加することに
より、エッチング活性種であるＯ* の濃度を相対的に下
げ、これにより下層レジストパターンのアンダーカット
が防止できる。
【００３２】そして本発明においては、酸素ガスとハロ
ゲン系ガスとの混合ガスを用いてエッチングし、第２の
エッチング工程においては基板バイアス電圧を高めるこ
とにより、イオンの運動エネルギを高めて異方性エッチ
ングを達成し、アンダカットを防止するのである。
ゲン系ガスとの混合ガスを用いてエッチングし、第２の
エッチング工程においては基板バイアス電圧を高めるこ
とにより、イオンの運動エネルギを高めて異方性エッチ
ングを達成し、アンダカットを防止するのである。
【００３３】ところで、３層レジストプロセスにおいて
下層レジストのパターニング時にエッチング条件を２段
階に分ける技術的思想は、一例として下地材料層が一部
露出した後でエッチング条件を変化する方法が知られて
いる。すなわち、オーバーエッチング条件を異ならしめ
て、例えば下地材料層のダメージ等を防止するものであ
る。ここで述べた従来の２段エッチングは、上層レジス
ト層がエッチオッフされた時点で側壁保護膜形成にあず
かる反応生成物の減少を補うという本発明の技術的思想
とは別個のものである。
下層レジストのパターニング時にエッチング条件を２段
階に分ける技術的思想は、一例として下地材料層が一部
露出した後でエッチング条件を変化する方法が知られて
いる。すなわち、オーバーエッチング条件を異ならしめ
て、例えば下地材料層のダメージ等を防止するものであ
る。ここで述べた従来の２段エッチングは、上層レジス
ト層がエッチオッフされた時点で側壁保護膜形成にあず
かる反応生成物の減少を補うという本発明の技術的思想
とは別個のものである。
【００３４】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき図面を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
【００３５】実施例１ 本実施例は、３層レジストプロセスにおいて、Ａｌ−１
％Ｓｉ−０．５％Ｃｕ合金からなる下地材料層上に形成
された下層レジスト層を、Ｏ2 とＣｌ2 との混合ガスを
用いてパターニングする場合、エッチングを２段階に分
け、上層レジストパターンがエッチオフされた後にはＣ
ｌ2 の混合比を高めてエッチングを行なった例である。
このドライエッチング方法を図１を参照して説明する。
なお、同図において、従来の技術で説明した箇所と同じ
部分には、同一の参照番号を付与することとする。
％Ｓｉ−０．５％Ｃｕ合金からなる下地材料層上に形成
された下層レジスト層を、Ｏ2 とＣｌ2 との混合ガスを
用いてパターニングする場合、エッチングを２段階に分
け、上層レジストパターンがエッチオフされた後にはＣ
ｌ2 の混合比を高めてエッチングを行なった例である。
このドライエッチング方法を図１を参照して説明する。
なお、同図において、従来の技術で説明した箇所と同じ
部分には、同一の参照番号を付与することとする。
【００３６】まず、図１（ａ）に示すように、被エッチ
ング基板として、例えば５インチ径のＳｉウェハ上に形
成された、段差を有するＳｉＯ2 系層間絶縁膜１上に、
この段差にならったＡｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕ合金
層２をＯ．７μｍの厚さに形成して、これを下地材料層
とする。なお、ここでは層間絶縁膜１下の下層配線等は
図示を省略する。つぎにこの上に一例としてノボラック
系ポジ型フォトレジスト（東京応化工業株式会社製、商
品名ＯＦＰＲ−８００）を塗布して下層レジスト層３を
形成する。ここで、段差下部に対応する領域の下層レジ
スト層３の厚さは約１．０μｍであり、表面は段差を吸
収して平坦面となるように形成する。この下層レジスト
層３の上には、ＳＯＧ（東京応化工業株式会社製、商品
名ＯＣＤ−Ｔｙｐｅ２）をスピンコートし、厚さ約０．
２μｍのＳｉＯ2 系中間層４を形成する。さらに、この
中間層４上には所定の形状にパターニングした上層レジ
ストパターン５を形成する。この上層レジストパターン
５は、一例としてネガ型化学増幅系レジスト（シプレー
社製、商品名ＳＡＬ−６０１）からなる厚さ約０．７μ
ｍの塗布膜に対し、ＫｒＦエキシマレーザ露光および現
像処理を行うことにより形成する。この上層レジストパ
ターン５のパターン幅は、一例として０．３５μｍであ
る。
ング基板として、例えば５インチ径のＳｉウェハ上に形
成された、段差を有するＳｉＯ2 系層間絶縁膜１上に、
この段差にならったＡｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕ合金
層２をＯ．７μｍの厚さに形成して、これを下地材料層
とする。なお、ここでは層間絶縁膜１下の下層配線等は
図示を省略する。つぎにこの上に一例としてノボラック
系ポジ型フォトレジスト（東京応化工業株式会社製、商
品名ＯＦＰＲ−８００）を塗布して下層レジスト層３を
形成する。ここで、段差下部に対応する領域の下層レジ
スト層３の厚さは約１．０μｍであり、表面は段差を吸
収して平坦面となるように形成する。この下層レジスト
層３の上には、ＳＯＧ（東京応化工業株式会社製、商品
名ＯＣＤ−Ｔｙｐｅ２）をスピンコートし、厚さ約０．
２μｍのＳｉＯ2 系中間層４を形成する。さらに、この
中間層４上には所定の形状にパターニングした上層レジ
ストパターン５を形成する。この上層レジストパターン
５は、一例としてネガ型化学増幅系レジスト（シプレー
社製、商品名ＳＡＬ−６０１）からなる厚さ約０．７μ
ｍの塗布膜に対し、ＫｒＦエキシマレーザ露光および現
像処理を行うことにより形成する。この上層レジストパ
ターン５のパターン幅は、一例として０．３５μｍであ
る。
【００３７】次に、この被エッチング基板を例えばヘキ
ソード型ドライエッチング装置にセットし、上層レジス
トパターン５をマスクとして中間層４をエッチングす
る。このときのエッチング条件は、例えば下記のとおり
とした。 ＣＨＦ3 ７５ ｓｃｃｍ Ｏ2 ８ ｓｃｃｍ ガス圧力 ６．５ Ｐａ ＲＦバイアスパワー １３５０ Ｗ（１３．５６ＭＨ
ｚ） この結果、図１（ｂ）に示したように、上層レジストパ
ターン５の直下に中間層パターン４ａが形成された。
ソード型ドライエッチング装置にセットし、上層レジス
トパターン５をマスクとして中間層４をエッチングす
る。このときのエッチング条件は、例えば下記のとおり
とした。 ＣＨＦ3 ７５ ｓｃｃｍ Ｏ2 ８ ｓｃｃｍ ガス圧力 ６．５ Ｐａ ＲＦバイアスパワー １３５０ Ｗ（１３．５６ＭＨ
ｚ） この結果、図１（ｂ）に示したように、上層レジストパ
ターン５の直下に中間層パターン４ａが形成された。
【００３８】次に、この被エッチング基板をＲＦバイア
ス印加型ＥＣＲプラズマエッチング装置に移設し、一例
として下記条件で下層レジスト層３をエッチングした。 Ｏ2 ４０ ｓｃｃｍ Ｃｌ2 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ２．０ Ｐａ マイクロ波パワー ９００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２００ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温
ス印加型ＥＣＲプラズマエッチング装置に移設し、一例
として下記条件で下層レジスト層３をエッチングした。 Ｏ2 ４０ ｓｃｃｍ Ｃｌ2 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ２．０ Ｐａ マイクロ波パワー ９００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２００ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温
【００３９】上記エッチング過程では、Ｏ* による等方
的酸化反応が、Ｏ+ 、Ｃｌ+ 等のイオンにアシストされ
る機構で下層レジスト層３のエッチングが進行すると同
時に、上層レジストパターン５のエッチングも進行す
る。また、エッチングガスと、上層レジストパターン５
および下層レジスト層３から供給される炭素系の分解生
成物に起因して反応生成物ＣＣｌx が発生するが、これ
はプラズマ中で重合し、炭素系プラズマポリマが生成し
た。この炭素系プラズマポリマは、パターン側壁部に堆
積して側壁保護膜６を形成し、異方性エッチングに寄与
する。この結果、図１（ｃ）に示したように、異方性形
状を保った下層レジストパターン中途迄形成された。
的酸化反応が、Ｏ+ 、Ｃｌ+ 等のイオンにアシストされ
る機構で下層レジスト層３のエッチングが進行すると同
時に、上層レジストパターン５のエッチングも進行す
る。また、エッチングガスと、上層レジストパターン５
および下層レジスト層３から供給される炭素系の分解生
成物に起因して反応生成物ＣＣｌx が発生するが、これ
はプラズマ中で重合し、炭素系プラズマポリマが生成し
た。この炭素系プラズマポリマは、パターン側壁部に堆
積して側壁保護膜６を形成し、異方性エッチングに寄与
する。この結果、図１（ｃ）に示したように、異方性形
状を保った下層レジストパターン中途迄形成された。
【００４０】上記第１のエッチング工程においては、上
層レジストパターン５もエッチオフされ、中間層パター
ン４ａが露出する。しかしこの段階では下層レジスト層
の残余部３ｂが未だ存在する。
層レジストパターン５もエッチオフされ、中間層パター
ン４ａが露出する。しかしこの段階では下層レジスト層
の残余部３ｂが未だ存在する。
【００４１】そこで、エッチング条件を一例として下記
のように切り替え、下層レジスト層の残余部３ｂのエッ
チングを行う。 Ｏ2 ２０ ｓｃｃｍ Ｃｌ2 ３０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ２．０ Ｐａ マイクロ波パワー ９００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２００ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温 この第２のエッチング工程では、Ｏ2 の混合比を低下さ
せＣｌ2 の混合比を増加し、他のエッチング条件は同一
とした。すなわち、上層レジストパターンがエッチオフ
されたことによる未反応のＯ* が過剰に存在することが
防止され、同時に側壁保護膜として機能するＣＣｌx の
生成を助長する。この結果、図１（ｄ）に示すように、
下層レジストパターン３ａがアンダカットなく、異方性
形状を保って形成された。
のように切り替え、下層レジスト層の残余部３ｂのエッ
チングを行う。 Ｏ2 ２０ ｓｃｃｍ Ｃｌ2 ３０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ２．０ Ｐａ マイクロ波パワー ９００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２００ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温 この第２のエッチング工程では、Ｏ2 の混合比を低下さ
せＣｌ2 の混合比を増加し、他のエッチング条件は同一
とした。すなわち、上層レジストパターンがエッチオフ
されたことによる未反応のＯ* が過剰に存在することが
防止され、同時に側壁保護膜として機能するＣＣｌx の
生成を助長する。この結果、図１（ｄ）に示すように、
下層レジストパターン３ａがアンダカットなく、異方性
形状を保って形成された。
【００４２】実施例２ 本実施例は同じく下層レジスト層をＯ2 とＨＣｌの混合
ガスを用いてエッチングする場合に、エッチングを２段
階に分け、上層レジストパターンがエッチオフされた後
はエッチング圧力を低下すると同時に、マイクロ波パワ
ーも下げて２段目のエッチングをおこなった例であり、
同じく図１を参照して説明する。
ガスを用いてエッチングする場合に、エッチングを２段
階に分け、上層レジストパターンがエッチオフされた後
はエッチング圧力を低下すると同時に、マイクロ波パワ
ーも下げて２段目のエッチングをおこなった例であり、
同じく図１を参照して説明する。
【００４３】中間層パターン４ａの形成までは実施例１
と同じであるので説明は省略する。図１（ｂ）の被エッ
チング基板を有磁場マイクロ波エッチング装置にセッテ
ィングし、一例として下記条件で下層レジスト層３をエ
ッチングした。 Ｏ2 ４０ ｓｃｃｍ ＨＣｌ １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ２．０ Ｐａ マイクロ波パワー ９００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２００ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温
と同じであるので説明は省略する。図１（ｂ）の被エッ
チング基板を有磁場マイクロ波エッチング装置にセッテ
ィングし、一例として下記条件で下層レジスト層３をエ
ッチングした。 Ｏ2 ４０ ｓｃｃｍ ＨＣｌ １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ２．０ Ｐａ マイクロ波パワー ９００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２００ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温
【００４４】上記エッチング過程では、Ｏ* による等方
的酸化反応がＨ+ 、Ｃｌ+ およびＯ + 等のイオンにアシ
ストされてエッチングが進行する一方、エッチング反応
生成物ＣＣｌx がプラズマ重合物となり側壁保護膜の形
成に寄与する。この結果、図１（ｃ）に示したように、
異方性形状を保った下層レジストパターンが中途迄形成
された。
的酸化反応がＨ+ 、Ｃｌ+ およびＯ + 等のイオンにアシ
ストされてエッチングが進行する一方、エッチング反応
生成物ＣＣｌx がプラズマ重合物となり側壁保護膜の形
成に寄与する。この結果、図１（ｃ）に示したように、
異方性形状を保った下層レジストパターンが中途迄形成
された。
【００４５】上記第１のエッチング工程においては、上
層レジストパターン５も同時にエッチオフされ、中間層
パターン４ａが露出する。しかしこの段階では下層レジ
スト層の残余部３ｂが未だ存在する。
層レジストパターン５も同時にエッチオフされ、中間層
パターン４ａが露出する。しかしこの段階では下層レジ
スト層の残余部３ｂが未だ存在する。
【００４６】そこで、エッチング条件を一例として下記
のように切り替え、下層レジスト層の残余部３ｂのエッ
チングを行う。 Ｏ2 ４０ ｓｃｃｍ ＨＣｌ １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．０ Ｐａ マイクロ波パワー ４５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２００ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温 この第２のエッチング工程では、上層レジストパターン
５がエッチオフされた時点から反応生成物ＣＣｌx の生
成量が減少し、相対的に過剰となるＯ* の生成量をマイ
クロ波パワーの低下により減少させたこと、および低圧
力化により平均自由工程の伸びたＨ+ 、Ｃｌ+ およびＯ
+ 等のイオンの直進性により、図１（ｄ）に示すように
下層レジストパターン３ａにアンダーカットを生じるこ
となく、良好な異方性形状が達成された。
のように切り替え、下層レジスト層の残余部３ｂのエッ
チングを行う。 Ｏ2 ４０ ｓｃｃｍ ＨＣｌ １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．０ Ｐａ マイクロ波パワー ４５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２００ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温 この第２のエッチング工程では、上層レジストパターン
５がエッチオフされた時点から反応生成物ＣＣｌx の生
成量が減少し、相対的に過剰となるＯ* の生成量をマイ
クロ波パワーの低下により減少させたこと、および低圧
力化により平均自由工程の伸びたＨ+ 、Ｃｌ+ およびＯ
+ 等のイオンの直進性により、図１（ｄ）に示すように
下層レジストパターン３ａにアンダーカットを生じるこ
となく、良好な異方性形状が達成された。
【００４７】実施例３ 本実施例は同じく下層レジスト層をＯ2 とＨＢｒの混合
ガスを用いてエッチングする場合に、エッチングを２段
階に分け、上層レジストパターンがエッチオフされた後
はＡｒガスを添加すると同時に、基板バイアスを増加し
て２段目のエッチングを行なった例であり、同じく図１
を参照して説明する。
ガスを用いてエッチングする場合に、エッチングを２段
階に分け、上層レジストパターンがエッチオフされた後
はＡｒガスを添加すると同時に、基板バイアスを増加し
て２段目のエッチングを行なった例であり、同じく図１
を参照して説明する。
【００４８】中間層パターン４ａの形成までは実施例１
と同じであるので説明は省略する。図１（ｂ）の被エッ
チング基板を有磁場マイクロ波エッチング装置にセッテ
ィングし、一例として下記条件で下層レジスト層３をエ
ッチングした。 Ｏ2 ４０ ｓｃｃｍ ＨＢｒ １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ２．０ Ｐａ マイクロ波パワー ９００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２００ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温
と同じであるので説明は省略する。図１（ｂ）の被エッ
チング基板を有磁場マイクロ波エッチング装置にセッテ
ィングし、一例として下記条件で下層レジスト層３をエ
ッチングした。 Ｏ2 ４０ ｓｃｃｍ ＨＢｒ １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ２．０ Ｐａ マイクロ波パワー ９００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２００ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温
【００４９】上記エッチング過程では、Ｏ* による等方
的酸化反応がＨ+ 、Ｂｒ+ およびＯ + 等のイオンにアシ
ストされてエッチングが進行する一方、エッチング反応
生成物ＣＢｒx がプラズマ重合物として側壁保護膜の形
成に寄与する。この結果、図１（ｃ）に示したように、
異方性形状を保った下層レジストパターンが中途迄形成
された。
的酸化反応がＨ+ 、Ｂｒ+ およびＯ + 等のイオンにアシ
ストされてエッチングが進行する一方、エッチング反応
生成物ＣＢｒx がプラズマ重合物として側壁保護膜の形
成に寄与する。この結果、図１（ｃ）に示したように、
異方性形状を保った下層レジストパターンが中途迄形成
された。
【００５０】そこで、エッチング条件を一例として下記
のように切り替え、下層レジスト層の残余部３ｂのエッ
チングを行う。 Ｏ2 ４０ ｓｃｃｍ ＨＢｒ １０ ｓｃｃｍ Ａｒ ９０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ２．０ Ｐａ マイクロ波パワー ９００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ３００ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温 この第２のエッチング工程では、上層レジストパターン
５がエッチオフされた時点から側壁保護膜６の形成に寄
与する反応生成物ＣＣｌx の生成量が減少しするが、希
釈ガスとしてＡｒを添加したことにより、未反応のＯ*
が過剰に存在することが防止された。またＲＦバイアス
パワーの増加により、Ｈ+ 、Ｂｒ+ およびＯ+ 等のイオ
ン入射強度が大きくなり、これにＡｒ+ も加わりイオン
アシストによるエッチングが進行した。これらの相乗効
果により、図１（ｄ）に示すように下層レジストパター
ン３ａにアンダーカットを生じることなく、良好な異方
性形状が達成された。
のように切り替え、下層レジスト層の残余部３ｂのエッ
チングを行う。 Ｏ2 ４０ ｓｃｃｍ ＨＢｒ １０ ｓｃｃｍ Ａｒ ９０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ２．０ Ｐａ マイクロ波パワー ９００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ３００ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温 この第２のエッチング工程では、上層レジストパターン
５がエッチオフされた時点から側壁保護膜６の形成に寄
与する反応生成物ＣＣｌx の生成量が減少しするが、希
釈ガスとしてＡｒを添加したことにより、未反応のＯ*
が過剰に存在することが防止された。またＲＦバイアス
パワーの増加により、Ｈ+ 、Ｂｒ+ およびＯ+ 等のイオ
ン入射強度が大きくなり、これにＡｒ+ も加わりイオン
アシストによるエッチングが進行した。これらの相乗効
果により、図１（ｄ）に示すように下層レジストパター
ン３ａにアンダーカットを生じることなく、良好な異方
性形状が達成された。
【００５１】特に、本実施例ではＣｌに比べて原子半径
が大きく反応性の低いＢｒ系の化学種を用いることによ
り、中間層パターン４ａやＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ下地材料層
２に対する層に対する選択比が向上する効果もみられ
た。
が大きく反応性の低いＢｒ系の化学種を用いることによ
り、中間層パターン４ａやＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ下地材料層
２に対する層に対する選択比が向上する効果もみられ
た。
【００５２】ところで、前述の各実施例において第２の
エッチング工程に切り替えるタイミングは、上層レジス
トパターンがエッチオフされる時点から以後、反応生成
物であるＣＯ2 ガスの生成量が減少する事を利用し、４
８３．５ｎｍにおけるＣＯ*の発光スペクトル強度が減
少し始める時点に設定すればよい。
エッチング工程に切り替えるタイミングは、上層レジス
トパターンがエッチオフされる時点から以後、反応生成
物であるＣＯ2 ガスの生成量が減少する事を利用し、４
８３．５ｎｍにおけるＣＯ*の発光スペクトル強度が減
少し始める時点に設定すればよい。
【００５３】以上、本発明を３例の実施例をもって説明
したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるもので
はない。
したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるもので
はない。
【００５４】例えば、第２のエッチングにプロセス条件
を切り替える時点として、上記実施例では上層レジスト
パターン５がエッチオフされた後としたが、厳密に上層
レジストパターンが消失した時点以後と限定する必要は
ない。本発明の基本的な原理にしたがえば、上層レジス
トパターンがエッチオフされる近傍に切り替えのタイミ
ングを設定すれば下層レジストのアンダーカットを防止
する効果が充分に得られるものである。
を切り替える時点として、上記実施例では上層レジスト
パターン５がエッチオフされた後としたが、厳密に上層
レジストパターンが消失した時点以後と限定する必要は
ない。本発明の基本的な原理にしたがえば、上層レジス
トパターンがエッチオフされる近傍に切り替えのタイミ
ングを設定すれば下層レジストのアンダーカットを防止
する効果が充分に得られるものである。
【００５５】またハロゲン系ガスとして上記実施例では
Ｃｌ2 、ＨＣｌおよびＨＢｒを用いたが、その他側壁保
護膜の形成に寄与するガス、例えばＢＣｌ3 、ＣＣ
ｌ4 、ＳｉＣｌ4 、Ｂｒ2 、ＢＢｒ3 、ＨＩ等ハロゲン
原子を含むガスを広く用いることが可能である。
Ｃｌ2 、ＨＣｌおよびＨＢｒを用いたが、その他側壁保
護膜の形成に寄与するガス、例えばＢＣｌ3 、ＣＣ
ｌ4 、ＳｉＣｌ4 、Ｂｒ2 、ＢＢｒ3 、ＨＩ等ハロゲン
原子を含むガスを広く用いることが可能である。
【００５６】中間層はＳＯＧを用いたＳｉＯ2 系材料を
用いたが、Ｓｉ3 Ｎ4 系、Ａｌ2 Ｏ 3 系、ａ−Ｓｉや各
種金属等の無機薄膜を使用することが可能であり、その
成膜法もスパッタリング、蒸着、各種ＣＶＤ等を用いる
ことができる。
用いたが、Ｓｉ3 Ｎ4 系、Ａｌ2 Ｏ 3 系、ａ−Ｓｉや各
種金属等の無機薄膜を使用することが可能であり、その
成膜法もスパッタリング、蒸着、各種ＣＶＤ等を用いる
ことができる。
【００５７】下地材料層上の有機材料層として、上述の
各実施例ではノボラック系ポジ型フォトレジストを用い
たが、その他各種レジスト材料を用いることが可能であ
る。本有機材料層は、段差下地の平坦化をはかれば良い
のであるから、感光性である必要はなく、ポリイミド他
各種有機材料を利用できる。
各実施例ではノボラック系ポジ型フォトレジストを用い
たが、その他各種レジスト材料を用いることが可能であ
る。本有機材料層は、段差下地の平坦化をはかれば良い
のであるから、感光性である必要はなく、ポリイミド他
各種有機材料を利用できる。
【００５８】さらに、被エッチング基板の構成、エッチ
ング条件、エッチング装置等は適宜変更可能である。エ
ッチングガス組成には、その他Ｎ2 、Ｈ2 、ＣＯ、ＣＯ
2 、ＮＯx 系、ＳＯx 系ガス等を添加してもよい。
ング条件、エッチング装置等は適宜変更可能である。エ
ッチングガス組成には、その他Ｎ2 、Ｈ2 、ＣＯ、ＣＯ
2 、ＮＯx 系、ＳＯx 系ガス等を添加してもよい。
【００５９】その他、前記実施例に限定されることな
く、上層レジストパターンのエッチオフ以後、下層レジ
ストパターンのアンダーカットを防止しうる機能を有す
る第２のエッチングを適宜導入すれば本発明の効果が顕
れることはいう迄もない。
く、上層レジストパターンのエッチオフ以後、下層レジ
ストパターンのアンダーカットを防止しうる機能を有す
る第２のエッチングを適宜導入すれば本発明の効果が顕
れることはいう迄もない。
【００６０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は３層レジストプロセスにおける下層レジスト等有機材
料層のエッチングにおいて、上層レジストのエッチオフ
以後の反応生成物減少にともなう側壁保護膜機能低下に
よる下層レジストパターンのアンダーカットを効果的に
防止し、寸法変換差のない異方性形状にすぐれた多層レ
ジストのドライエッチング方法が実現できる。
は３層レジストプロセスにおける下層レジスト等有機材
料層のエッチングにおいて、上層レジストのエッチオフ
以後の反応生成物減少にともなう側壁保護膜機能低下に
よる下層レジストパターンのアンダーカットを効果的に
防止し、寸法変換差のない異方性形状にすぐれた多層レ
ジストのドライエッチング方法が実現できる。
【００６１】また本発明によれば、下地材料層のスパッ
タリングによる下層レジストパターン側壁への再付着を
防止し、パターンシフトを防ぎつつパーティクル汚染の
ないクリーンな多層レジストのドライエッチング方法を
行える。
タリングによる下層レジストパターン側壁への再付着を
防止し、パターンシフトを防ぎつつパーティクル汚染の
ないクリーンな多層レジストのドライエッチング方法を
行える。
【００６２】さらに本発明により、実用的なエッチング
レートを確保した上で、下層レジストパターンのアンダ
ーカットと寸法変換差を排除し、かつ下地スパッタの無
い清浄な多層レジストのドライエッチング方法を達成で
きる。
レートを確保した上で、下層レジストパターンのアンダ
ーカットと寸法変換差を排除し、かつ下地スパッタの無
い清浄な多層レジストのドライエッチング方法を達成で
きる。
【００６３】上記効果により、例えば３層レジストプロ
セスの実用性を高めることができ、高集積度、高信頼性
を要求される、微細なデサインルールにもとづく多層配
線構造を有する半導体装置の製造プロセスにおいて有効
である。本発明は、上記半導体装置のみにとどまらず、
高段差基板上等でパターニングする必要のあるＯＥＩ
Ｃ、バブルドメイン記憶装置さらには薄膜磁気ヘッドコ
イル等のパターニングにおいても高い効果を発揮する。
セスの実用性を高めることができ、高集積度、高信頼性
を要求される、微細なデサインルールにもとづく多層配
線構造を有する半導体装置の製造プロセスにおいて有効
である。本発明は、上記半導体装置のみにとどまらず、
高段差基板上等でパターニングする必要のあるＯＥＩ
Ｃ、バブルドメイン記憶装置さらには薄膜磁気ヘッドコ
イル等のパターニングにおいても高い効果を発揮する。
【図１】本発明を適用した実施例１、２および３を、そ
の工程順に説明する概略断面図であり、（ａ）は段差を
有するＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金下地材料層上に下層レジス
ト層、中間層および上層レジストパターンが順次形成さ
れた状態、（ｂ）は中間層パターンが形成された状態、
（ｃ）は上層レジストパターンおよび中間層パターンを
マスクに下層レジスト層に第１のエッチング工程を施す
ことにより、下地レジストパターンが中途まで形成され
た状態であり、上層レジストパターンはエッチオッフさ
れて消失した状態、（ｄ）は中間層パターンをマスクに
下層レジストの残余部に第２のエッチング工程を施し下
層レジストパターンが完成した状態である。
の工程順に説明する概略断面図であり、（ａ）は段差を
有するＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金下地材料層上に下層レジス
ト層、中間層および上層レジストパターンが順次形成さ
れた状態、（ｂ）は中間層パターンが形成された状態、
（ｃ）は上層レジストパターンおよび中間層パターンを
マスクに下層レジスト層に第１のエッチング工程を施す
ことにより、下地レジストパターンが中途まで形成され
た状態であり、上層レジストパターンはエッチオッフさ
れて消失した状態、（ｄ）は中間層パターンをマスクに
下層レジストの残余部に第２のエッチング工程を施し下
層レジストパターンが完成した状態である。
【図２】従来の３層レジスト技術を、その工程順に説明
する概略断面図であり、（ａ）は段差を有する下地材料
層上に下層レジスト層、中間層および上層レジストパタ
ーンが順次形成された状態、（ｂ）は中間層パターンが
形成された状態、（ｃ）は上層レジストパターンおよび
中間層パターンをマスクに下層レジスト層をエッチング
して下層レジストパターンが完成した状態である。
する概略断面図であり、（ａ）は段差を有する下地材料
層上に下層レジスト層、中間層および上層レジストパタ
ーンが順次形成された状態、（ｂ）は中間層パターンが
形成された状態、（ｃ）は上層レジストパターンおよび
中間層パターンをマスクに下層レジスト層をエッチング
して下層レジストパターンが完成した状態である。
【図３】従来の多層レジスト技術の問題点を示す概略断
面図であり、段差上部の下層レジストパターン側壁に、
下地材料層のスパッタ再付着物層が形成された状態であ
る。
面図であり、段差上部の下層レジストパターン側壁に、
下地材料層のスパッタ再付着物層が形成された状態であ
る。
【図４】従来の多層レジスト技術の問題点を、その工程
順に説明する概略断面図であり、（ａ）は上層レジスト
パターンと中間層をマスクに下層レジスト層をエッチン
グし、上層レジストパターンがエッチオフされた直後の
状態、（ｂ）は中間層パターンをマスクに下層レジスト
の残余部をエッチングして下層レジストパターンが完成
した状態である。
順に説明する概略断面図であり、（ａ）は上層レジスト
パターンと中間層をマスクに下層レジスト層をエッチン
グし、上層レジストパターンがエッチオフされた直後の
状態、（ｂ）は中間層パターンをマスクに下層レジスト
の残余部をエッチングして下層レジストパターンが完成
した状態である。
１ 層間絶縁膜 ２ 下地材料層（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層） ３ 下層レジスト層 ３ａ 下層レジストパターン ３ｂ 下層レジスト層の残余部 ４ 中間層 ４ａ 中間層パターン ５ 上層レジストパターン ６ 側壁保護膜
Claims (3)
- 【請求項１】 下地材料層上に有機材料層、中間層およ
び上層レジストパターンを順次形成し、該上層レジスト
パターンをマスクに上記中間層をパターニングし、つぎ
に少なくとも中間層パターンをマスクに上記有機材料層
をパターニングする多層レジストのドライエッチング方
法において、 上記有機材料層のパターニングは、上記上層レジストパ
ターンがエッチオフされるまでの第１のエッチング工程
と、上記上層レジストパターンがエッチオフされた後の
第２のエッチング工程とを有すると共に、酸素ガスとハ
ロゲン系ガスを含む混合ガスをエッチングガスとし、プ
ラズマ生成パワーと基板バイアスパワーとを個別に制御
しうるプラズマエッチング装置を用いて行われ、 上記第２のエッチング工程は、上記第１のエッチング工
程よりもエッチング圧力を低下させると共にプラズマ生
成パワーを高めて行われる ことを特徴とするドライエッ
チング方法。 - 【請求項２】 下地材料層上に有機材料層、中間層およ
び上層レジストパターンを順次形成し、該上層レジスト
パターンをマスクに上記中間層をパターニングし、つぎ
に少なくとも中間層パターンをマスクに上記有機材料層
をパターニングする多層レジストのドライエッチング方
法において、 上記有機材料層のパターニングは、上記上層レジストパ
ターンがエッチオフされるまでの第１のエッチング工程
と、上記上層レジストパターンがエッチオフされた後の
第２のエッチング工程とを有すると共に、酸素ガスとハ
ロゲン系ガスを含む混合ガスをエッチングガスとし、プ
ラズマ生成パワーと基板バイアスパワーとを個別に制御
しうるプラズマエッチング装置を用いて行われ、 上記第２のエッチング工程は、エッチングガスにアルゴ
ンガスを添加して行われる ことを特徴とするドライエッ
チング方法。 - 【請求項３】 下地材料層上に有機材料層、中間層およ
び上層レジストパターンを順次形成し、該上層レジスト
パターンをマスクに上記中間層をパターニングし、つぎ
に少なくとも中間層パターンをマスクに上記有機材料層
をパターニングする多層レジストのドライエッチング方
法において、 上記有機材料層のパターニングは、上記上層レジストパ
ターンがエッチオフされるまでの第１のエッチング工程
と、上記上層レジストパターンがエッチオフされた後の
第２のエッチング工程とを有すると共に、酸素ガスとハ
ロゲン系ガスを含む混合ガスをエッチングガスとし、プ
ラズマ生成パワーと基板バイアスパワーとを個別に制御
しうるプラズマエッチング装置を用いて行われ、 上記第２のエッチング工程は、上記第１のエッチング工
程よりも基板バイアスパワーを高めて行われる ことを特
徴とするドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31225093A JP3277652B2 (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31225093A JP3277652B2 (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | ドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07169739A JPH07169739A (ja) | 1995-07-04 |
| JP3277652B2 true JP3277652B2 (ja) | 2002-04-22 |
Family
ID=18026976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31225093A Expired - Lifetime JP3277652B2 (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3277652B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3119306B1 (ja) | 1999-08-02 | 2000-12-18 | 住友電気工業株式会社 | 結晶成長容器および結晶成長方法 |
| JP2001257156A (ja) | 2000-03-13 | 2001-09-21 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US7141505B2 (en) * | 2003-06-27 | 2006-11-28 | Lam Research Corporation | Method for bilayer resist plasma etch |
-
1993
- 1993-12-13 JP JP31225093A patent/JP3277652B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07169739A (ja) | 1995-07-04 |
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