JPH06342744A - Prevention of reflection by a-c - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain photolithographic technique by which manhours can be reduced even when an a-C film is used as a reflection preventing film by a method wherein an amorphous carbon film is formed on the workpiece of a substrate, a photoresist film is formed thereon, and a continuous dry-etching treatment is conducted using the pattern formed by selective exposure as a mask. CONSTITUTION:An amorphous carbon film is used as a reflection preventing film by sputtering, a photoresist layer 23 is coated on a base layer 21 and a conductive layer 22, and the photoresist layer 23 is selectively exposed by projecting ultraviolet rays 24. The photoresist film is developed, and a resist pattern 7a is obtained. The amorphous carbon film and the polyside gate layer located thereunder are continuously etched by conducting an ECR plasma etching on the substrate, and an a-C pattern 6a and a polyside electrode 4p are patterned. Then, an ashing treatment is conducted using oxygen plasma, the resist pattern 7a and the amorphous carbon pattern 6a located thereunder are continuously removed, and a gate electrode structure 4p is formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、非晶質カーボン（ａ−
Ｃ）膜を用いたパターン形成技術に関し、特にａ−Ｃ膜
の成膜または／およびエッチングを含むパターン形成技
術に関する。なお、本発明明細書では「非晶質カーボン
（ａ−Ｃ）」とは、水素等でダングリングボンドを終端
化させたものを含むとする。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to amorphous carbon (a-
The present invention relates to a pattern forming technique using a C) film, and particularly to a pattern forming technique including film formation and / or etching of an aC film. In the specification of the present invention, "amorphous carbon (a-C)" includes a material in which dangling bonds are terminated with hydrogen or the like.

【０００２】[0002]

【従来の技術】半導体大規模集積回路（ＬＳＩ）装置の
集積度向上は、その構成要素、配線等の微細化を必要と
する。微細化を進めるためには、最小加工線幅、加工精
度を向上させる必要が生じる。このため、リソグラフィ
の分解能を向上させることが望まれる。2. Description of the Related Art In order to improve the degree of integration of a semiconductor large scale integrated circuit (LSI) device, it is necessary to miniaturize its constituent elements and wiring. In order to advance the miniaturization, it is necessary to improve the minimum processing line width and processing accuracy. Therefore, it is desired to improve the resolution of lithography.

【０００３】光を用いたホトリソグラフィの分解能は、
開口数、光の波長に依存する。開口数を増加させると、
焦点深度が浅くなる。多層配線等の段差を有する基板上
でのホトリソグラフィにおいては、ある程度以上の焦点
深度が必要であり、開口数の増加は制限される。そこ
で、分解能を向上させるため、露光波長を短くすること
が望まれる。The resolution of photolithography using light is
It depends on the numerical aperture and the wavelength of light. If you increase the numerical aperture,
The depth of focus becomes shallow. In photolithography on a substrate having a step such as a multilayer wiring, a depth of focus of a certain degree or more is required, and an increase in the numerical aperture is limited. Therefore, it is desired to shorten the exposure wavelength in order to improve the resolution.

【０００４】半導体製造技術におけるホトリソグラフィ
の露光波長は水銀のｇ線からｉ線（３６５ｎｍ）へと短
波長化し、さらにＫｒＦエキシマレーザ光（２４８ｎ
ｍ）、さらにはＡｒＦエキシマレーザ光（１９３ｎｍ）
へと短波長化を進めている。The exposure wavelength of photolithography in semiconductor manufacturing technology has been shortened from the g-line of mercury to the i-line (365 nm), and the KrF excimer laser beam (248 n
m), and further ArF excimer laser light (193 nm)
The wavelength is being shortened.

【０００５】ところで、ホトリソグラフィにおいて、下
地材料がＳｉ、タングステンシリサイド等の高融点金属
シリサイド、タングステン等の高融点金属である場合が
ある。これらの材料は紫外線領域で高い反射率を有す
る。たとえば、Ｓｉは可視光領域から紫外線領域に向か
って反射率を急激に増加させる。また、下地材料は酸化
シリコン等の透明体であり、その下に上述のような高反
射率材料が存在する場合もある。In photolithography, the underlying material may be Si, a refractory metal silicide such as tungsten silicide, or a refractory metal such as tungsten. These materials have high reflectance in the ultraviolet region. For example, Si sharply increases the reflectance from the visible light region to the ultraviolet light region. In addition, the base material is a transparent body such as silicon oxide, and the high reflectance material as described above may be present thereunder.

【０００６】ホトレジスト層の下地が高反射率を有する
と、下地からの強い反射光がホトリソグラフィの精度を
低下させる。特に、下地表面が傾斜部分を有すると、ホ
トリソグラフィ精度は低下する。そこで、下地からの反
射光を有効に低減させる反射防止（低減）膜を形成する
ことが望まれる。When the underlayer of the photoresist layer has a high reflectance, the strongly reflected light from the underlayer reduces the accuracy of photolithography. In particular, if the underlying surface has an inclined portion, the photolithography accuracy will be reduced. Therefore, it is desired to form an antireflection (reduction) film that effectively reduces the reflected light from the base.

【０００７】Ｓｕｄａは、非晶質カーボン膜を反射防止
膜として用いる露光技術を教示している（Y. Suda et a
l, Proc SPIE, 1674, pp.350-361(1992)）。高反射率膜
の上および高反射率膜上に形成した透明膜の上に、反射
防止膜として非晶質カーボン膜を形成する技術および反
射防止膜として好ましい複素屈折率（Ｎ）の実数部（屈
折率ｎ）および虚数部（消衰係数ｋ）の値について記述
されている。[0007] Suda teaches an exposure technique using an amorphous carbon film as an antireflection film (Y. Suda et a.
l, Proc SPIE, 1674, pp.350-361 (1992)). A technique of forming an amorphous carbon film as an antireflection film on a high-reflectance film and a transparent film formed on the high-reflectance film, and a real part of a complex refractive index (N) preferable as an antireflection film ( The values of the refractive index n) and the imaginary part (extinction coefficient k) are described.

【０００８】図１１（Ａ）〜（Ｅ）は、このような従来
の技術によるａ−Ｃで形成した反射防止膜を用いる露光
技術の例を示す。まず、図１１（Ａ）に示すように、下
地１０１の上に多結晶シリコン膜１０２とタングステン
シリサイド膜１０３の積層で構成されるポリサイド層を
堆積する。このポリサイド層は紫外線に対して高い反射
率を有する。11 (A) to 11 (E) show an example of an exposure technique using an antireflection film formed by aC according to such a conventional technique. First, as shown in FIG. 11A, a polycide layer formed by stacking a polycrystalline silicon film 102 and a tungsten silicide film 103 is deposited on a base 101. This polycide layer has a high reflectance for ultraviolet rays.

【０００９】タングステンシリサイド層１０３の上に所
定厚さのａ−Ｃ膜１０４を堆積し、反射防止膜を形成す
る。ａ−Ｃ膜１０４の上にホトレジスト層１０５を塗布
する。ホトレジスト層はネガ型であるとする。An aC film 104 having a predetermined thickness is deposited on the tungsten silicide layer 103 to form an antireflection film. A photoresist layer 105 is applied on the aC film 104. The photoresist layer is assumed to be negative.

【００１０】ホトレジスト層１０５に紫外線１０６を選
択的に照射する。紫外線を照射させたホトレジストは、
化学反応を起こし、現像剤に対し不溶性に変化する。タ
ングステンシリサイド層１０３表面は、ａ−Ｃ膜１０４
で覆われているため、ホトレジスト層１０５を透過した
光の反射は低減される。反射光が低減するため、タング
ステンシリサイド層１０３の上に直接ホトレジスト層１
０５を形成した場合と比べ、反射光による分解能の劣化
が防止される。The photoresist layer 105 is selectively irradiated with ultraviolet rays 106. The photoresist irradiated with ultraviolet rays
It causes a chemical reaction and becomes insoluble in the developer. The surface of the tungsten silicide layer 103 is the aC film 104.
Since it is covered with, the reflection of light transmitted through the photoresist layer 105 is reduced. Since the reflected light is reduced, the photoresist layer 1 is directly formed on the tungsten silicide layer 103.
As compared with the case of forming No. 05, deterioration of resolution due to reflected light is prevented.

【００１１】図１１（Ｂ）に示すように、ホトレジスト
層１０５を現像液で現像し、露光領域のホトレジスト層
のみを残してレジストパターン１０５ａを形成する。現
像液は、たとえばアルカリ溶液であり、ａ−Ｃ膜１０４
はエッチングされない。As shown in FIG. 11B, the photoresist layer 105 is developed with a developing solution to form a resist pattern 105a, leaving only the photoresist layer in the exposed region. The developing solution is, for example, an alkaline solution, and the aC film 104 is used.
Is not etched.

【００１２】図１１（Ｃ）に示すように、Ｏ₂ ガスを用
いたリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により、
ａ−Ｃ膜１０４の露出部分をエッチングし、レジストパ
ターン１０５ａと同形のａ−Ｃパターン１０４ａを形成
する。カーボンは、Ｏと化合するとＣＯ₂ となって蒸発
する。なお、タングステンシリサイド層１０３は、Ｏ ₂
ＲＩＥによってはエッチングされない。As shown in FIG. 11C, O₂For gas
By reactive ion etching (RIE)
The exposed portion of the aC film 104 is etched to form a resist pattern.
Form an aC pattern 104a having the same shape as the turn 105a
To do. Carbon combines with O to form CO₂Become evaporation
To do. The tungsten silicide layer 103 is ₂
It is not etched by RIE.

【００１３】次に、図１１（Ｄ）に示すように、レジス
トパターン１０５ａ、ａ−Ｃパターン１０４ａをエッチ
ングマスクとし、その下のタングステンシリサイド層１
０３および多結晶シリコン層１０２を選択的にエッチン
グし、所望形状のタングステンシリサイドパターン１０
３ａ、多結晶シリコンパターン１０２ａを形成する。Next, as shown in FIG. 11D, the resist pattern 105a and the a-C pattern 104a are used as etching masks, and the tungsten silicide layer 1 thereunder is formed.
03 and the polycrystalline silicon layer 102 are selectively etched to form a tungsten silicide pattern 10 having a desired shape.
3a, a polycrystalline silicon pattern 102a is formed.

【００１４】このようにして、タングステンシリサイド
層および多結晶シリコン層を所望形状にパターニングし
た後に、図１１（Ｅ）に示すように、酸素プラズマを用
いたアッシングにより、レジストパターン１０５ａ、ａ
−Ｃパターン１０４ａを同一工程で除去する。After the tungsten silicide layer and the polycrystalline silicon layer are patterned into a desired shape in this manner, as shown in FIG. 11E, the resist patterns 105a, 105a are formed by ashing using oxygen plasma.
The C pattern 104a is removed in the same step.

【００１５】[0015]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
高反射率の上にａ−Ｃ膜を形成すると、反射防止膜とし
て機能し、反射光を減少し、分解能の劣化を防止するこ
とができる。As described above,
When the aC film is formed on the high reflectance, it functions as an antireflection film, reduces reflected light, and prevents deterioration of resolution.

【００１６】しかしながら、ａ−Ｃ膜を反射防止膜とし
て形成すると、成膜、除去に別工程を必要とする。ま
た、どのようにすれば反射防止膜として最適の物理定数
を有するａ−Ｃ膜を形成することができるか未だ不明の
点も多い。However, when the aC film is formed as an antireflection film, another step is required for film formation and removal. Further, there are still many unclear points as to how an aC film having an optimum physical constant can be formed as an antireflection film.

【００１７】本発明の目的は、反射防止膜としてａ−Ｃ
膜を用いても、ホトリソグラフィの工程数増大を最小限
に抑えることのできるホトリソグラフィ技術を提供する
ことである。An object of the present invention is to use aC as an antireflection film.
It is an object of the present invention to provide a photolithography technique capable of minimizing an increase in the number of photolithography steps even if a film is used.

【００１８】本発明の他の目的は、反射防止膜として最
適の物理定数を有するａ−Ｃ膜を成膜する技術を提供す
ることである。なお、ａ−Ｃ膜は、主成分がカーボンで
あるが、水素等で終端化されているものを含むものとす
る。Another object of the present invention is to provide a technique for forming an aC film having an optimum physical constant as an antireflection film. Note that the aC film includes a film whose main component is carbon but which is terminated with hydrogen or the like.

【００１９】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明のパターン形成方
法は、基板上の被加工体上に非晶質カーボン膜を形成す
る工程と、前記非晶質カーボン膜の上にホトレジスト膜
を形成する工程と、前記ホトレジスト膜を選択的に露光
し、現像してホトレジストパターンを形成する工程と、
前記ホトレジストパターンをエッチングマスクとして、
前記非晶質カーボン膜と前記被加工体とを連続的にドラ
イエッチングする工程とを含む。According to the pattern forming method of the present invention, a step of forming an amorphous carbon film on a substrate to be processed and a photoresist film on the amorphous carbon film are formed. A step of selectively exposing the photoresist film and developing it to form a photoresist pattern,
Using the photoresist pattern as an etching mask,
And a step of continuously dry etching the amorphous carbon film and the object to be processed.

【００２０】ここで、ドライエッチング工程は、弗素、
塩素の少なくとも一方を含むエッチングガスをプラズマ
化してエッチングする工程を含むことが好ましい。ま
た、非晶質カーボン膜形成工程は、スパッタリングで行
なうのが好ましい。より好ましくは、スパッタリング工
程における基板温度、雰囲気ガス圧力、スパッタリング
電力を選択し、所望波長で複素屈折率の実数部、虚数部
が好適な数値範囲になるようにする。Here, in the dry etching process, fluorine,
It is preferable to include a step of converting the etching gas containing at least one of chlorine into plasma to perform etching. The amorphous carbon film forming step is preferably performed by sputtering. More preferably, the substrate temperature, the atmospheric gas pressure, and the sputtering power in the sputtering process are selected so that the real part and the imaginary part of the complex refractive index at the desired wavelength fall within a suitable numerical range.

【００２１】[0021]

【作用】非晶質カーボン膜と、被加工体とを連続的にド
ライエッチングすることにより、非晶質カーボン膜を反
射防止膜として用いても、ホトリソグラフィの工程数増
大を最小限に低減することができる。By continuously dry etching the amorphous carbon film and the object to be processed, even if the amorphous carbon film is used as an antireflection film, the increase in the number of photolithography steps can be minimized. be able to.

【００２２】非晶質カーボン膜は、スパッタリングによ
って好適に形成することができる。スパッタリングにお
いて、基板温度、雰囲気ガス圧力、スパッタリング電力
を選択することにより、非晶質カーボン膜の複素屈折率
を好適に制御することができる。The amorphous carbon film can be preferably formed by sputtering. In sputtering, the complex refractive index of the amorphous carbon film can be suitably controlled by selecting the substrate temperature, atmospheric gas pressure, and sputtering power.

【００２３】[0023]

【実施例】まず、反射防止膜の機能を説明する。図１
（Ａ）に示すように、凹凸を有する下地２１の上に、金
属、半導体、シリサイド等の導電層２２を形成し、パタ
ーニングする場合を考える。EXAMPLES First, the function of the antireflection film will be described. Figure 1
As shown in (A), consider a case where a conductive layer 22 of metal, semiconductor, silicide or the like is formed on a base 21 having irregularities and patterned.

【００２４】導電層２２の上にホトレジスト層２３を塗
布し、紫外線２４を照射してホトレジスト層２３を選択
的に露光する。この時、ホトレジスト層の下に配置され
た導電層２２表面が高反射率を有すると、ホトレジスト
層２３を透過し、導電層２２表面に達した光が再びホト
レジスト層２３内に反射される。A photoresist layer 23 is applied on the conductive layer 22 and is irradiated with ultraviolet rays 24 to selectively expose the photoresist layer 23. At this time, if the surface of the conductive layer 22 disposed under the photoresist layer has a high reflectance, the light that has passed through the photoresist layer 23 and reaches the surface of the conductive layer 22 is reflected again in the photoresist layer 23.

【００２５】下地２１の表面が凹凸を有すると、導電層
２２表面も下地表面に倣って凹凸を有する。導電層２２
表面に垂直に入射した紫外線は垂直に反射されるが、導
電層２２表面が傾いていると、紫外線２４が基板に対し
て垂直に入射しても導電層２２表面に対しては角度をも
って入射し、反射光が入射光とは異なる方向に進む。こ
のような反射光の拡がりは、垂直入射光に限られない。When the surface of the base 21 has irregularities, the surface of the conductive layer 22 also has irregularities following the surface of the foundation. Conductive layer 22
Ultraviolet rays that are vertically incident on the surface are reflected vertically, but if the surface of the conductive layer 22 is inclined, even if ultraviolet rays 24 are incident vertically on the substrate, they are incident on the surface of the conductive layer 22 at an angle. , The reflected light travels in a different direction than the incident light. Such spread of reflected light is not limited to vertically incident light.

【００２６】このようにして、反射光が照射領域外に進
行すると、形成されるパターンの精度が低下する。この
ような反射光による加工精度の低下を防止するために
は、導電層２２表面で反射する反射光を低減することが
有効である。In this way, when the reflected light travels outside the irradiation area, the accuracy of the formed pattern deteriorates. In order to prevent the processing accuracy from being lowered by such reflected light, it is effective to reduce the reflected light reflected on the surface of the conductive layer 22.

【００２７】図１（Ｂ）は、導電層２２表面に反射防止
膜２５を形成し、その上にレジスト膜２３を塗布した場
合を示す。レジスト膜２３を透過した紫外線２４の反射
防止膜２５表面からの反射光をＲ１とし、導電層２２表
面からの反射光をＲ２とする。FIG. 1B shows a case where an antireflection film 25 is formed on the surface of the conductive layer 22 and a resist film 23 is applied thereon. Let R1 be the reflected light of the ultraviolet ray 24 transmitted through the resist film 23 from the surface of the antireflection film 25, and let R2 be the reflected light from the surface of the conductive layer 22.

【００２８】これらの反射光Ｒ１、Ｒ２の強度が小さく
なれば、レジスト膜２３内の反射光は低減する。反射光
Ｒ１を低減するためには、レジスト膜２３と反射防止膜
２５の光学的性質が近ければよい。また、反射光Ｒ２を
低減するためには、反射防止膜２５内での光の減衰が強
ければよい。If the intensity of these reflected lights R1 and R2 is reduced, the reflected light in the resist film 23 is reduced. In order to reduce the reflected light R1, it suffices that the resist film 23 and the antireflection film 25 have similar optical properties. Further, in order to reduce the reflected light R2, it is sufficient that the light is strongly attenuated in the antireflection film 25.

【００２９】また、反射光Ｒ１、Ｒ２が生じてもこれら
が逆位相であれば実質的な反射光はその差になる。この
ような機能を有する膜を反射防止膜２５として導電層２
２表面に塗布すれば、導電層２２からの反射光は低減す
る。Further, even if the reflected lights R1 and R2 are generated, if they are in opposite phases, the reflected lights are substantially the difference. A film having such a function is used as the antireflection film 25 for the conductive layer 2
If it is applied to the two surfaces, the reflected light from the conductive layer 22 is reduced.

【００３０】図１（Ｃ）は、ＭＯＳＦＥＴの製造におけ
る反射防止膜の使用例を示す。ｐ型Ｓｉ基板３０の表面
に、ＬＯＣＯＳによってフィールド酸化膜３１が形成さ
れている。Ｓｉ基板３０表面上にゲート酸化膜３２が形
成され、その上に多結晶Ｓｉ膜３３とタングステンシリ
サイド膜３４で形成されたポリサイドゲート電極が形成
されている。FIG. 1C shows an example of using the antireflection film in the manufacture of MOSFET. A field oxide film 31 is formed on the surface of the p-type Si substrate 30 by LOCOS. A gate oxide film 32 is formed on the surface of the Si substrate 30, and a polycide gate electrode formed of a polycrystalline Si film 33 and a tungsten silicide film 34 is formed on the gate oxide film 32.

【００３１】このポリサイドゲート電極をマスクとし、
Ｓｉ基板３０表面にｎ⁺ 型イオン注入領域３６Ｓ、３６
Ｄが形成されている。ゲート電極の側壁上には、側壁酸
化膜３８が形成され、その上を層間絶縁膜である。酸化
シリコン膜４０が覆っている。Using this polycide gate electrode as a mask,
N ⁺ type ion implantation regions 36S, 36 are formed on the surface of the Si substrate 30.
D is formed. A sidewall oxide film 38 is formed on the sidewall of the gate electrode, and an interlayer insulating film is formed on the sidewall oxide film 38. The silicon oxide film 40 covers it.

【００３２】酸化シリコン膜４０のｎ⁺ 型領域３６Ｓ、
３６Ｄ上に対応する部分には、コンタクト孔４１Ｓ、４
１Ｄが形成され、ポリサイド等のソース電極４２Ｓ、ド
レイン電極４２Ｄがソース領域３６Ｓ、ドレイン領域３
６Ｄに接触している。これらのソース／ドレイン電極４
２Ｓ、４２Ｄを覆うように、層間絶縁膜４４が形成さ
れ、その上に配線層４６が形成されている。The n ⁺ type region 36S of the silicon oxide film 40,
The contact holes 41S, 4S and
1D is formed, and the source electrode 42S such as polycide and the drain electrode 42D are the source region 36S and the drain region 3
It is in contact with 6D. These source / drain electrodes 4
An interlayer insulating film 44 is formed so as to cover the 2S and 42D, and a wiring layer 46 is formed thereon.

【００３３】配線層４６の上には反射防止膜として機能
するａ−Ｃ膜４８が形成され、その上にホトレジスト膜
５０が塗布されている。ホトレジスト膜５０の選択露光
において、入射光が反射防止膜であるａ−Ｃ膜４８に達
すると、反射防止効果が発揮され、配線層４６からの反
射は低減する。An aC film 48 functioning as an antireflection film is formed on the wiring layer 46, and a photoresist film 50 is applied thereon. In the selective exposure of the photoresist film 50, when the incident light reaches the aC film 48 which is an antireflection film, the antireflection effect is exerted and the reflection from the wiring layer 46 is reduced.

【００３４】なお、配線層４６の反射防止用にａ−Ｃ膜
４８を用いる場合を図示したが、ゲート電極３３、３４
のパターニング、ソース／ドレイン電極４２Ｓ、４２Ｄ
のパターニングにおいても同様のａ−Ｃ膜を堆積し、反
射防止膜として用いることができる。Although the case where the aC film 48 is used for the antireflection of the wiring layer 46 is shown, the gate electrodes 33 and 34 are shown.
Patterning, source / drain electrodes 42S, 42D
The same aC film can be deposited and used as the antireflection film also in the patterning.

【００３５】ところが、図１１に示すような方法によ
り、反射防止膜であるａ−Ｃ膜をパターニングすると、
レジストパターンの寸法と比べ、ａ−Ｃ膜のパターニン
グ後のパターン寸法は若干減少する。However, when the aC film which is the antireflection film is patterned by the method as shown in FIG.
The pattern size after patterning the aC film is slightly smaller than the size of the resist pattern.

【００３６】５０ｎｍの多結晶シリコン膜と１５０ｎｍ
のタングステンシリサイド膜を積層し、その上にａ−Ｃ
膜、レジスト膜を形成してパターニングを行なった場
合、ａ−Ｃ膜のパターニング寸法はレジストパターンの
寸法に比べ、約０．０４μｍ（４０ｎｍ）細くなってし
まうことが判った。50 nm polycrystalline silicon film and 150 nm
Of tungsten silicide film is stacked, and a-C
It was found that when a film and a resist film were formed and patterned, the patterning dimension of the aC film was about 0.04 μm (40 nm) smaller than the dimension of the resist pattern.

【００３７】たとえば、ゲート長０．２５μｍのパター
ンを形成する場合、約０．０４μｍの寸法誤差は、目的
とする寸法に対し、約１６％の誤差となる。ＭＯＳＦＥ
Ｔのゲート電極のパターン幅精度は１０％程度以内が求
められているのと比較し、この誤差は無視することがで
きないものとなる。For example, when forming a pattern having a gate length of 0.25 μm, a dimensional error of about 0.04 μm is about 16% of the target size. MOSFE
This error cannot be ignored in comparison with the fact that the pattern width accuracy of the gate electrode of T is required to be within about 10%.

【００３８】本発明者らは、実験の結果、パターン寸法
の減少は、Ｏ₂ ＲＩＥの際に発生することを発見した。
これは、Ｏ₂ ＲＩＥの際、レジストのエッチングレート
が非晶質カーボン膜のエッチングレートよりもかなり大
きいことに起因するものと考えた。As a result of experiments, the present inventors have found that the reduction of the pattern size occurs during O ₂ RIE.
It was considered that this is because the etching rate of the resist during O ₂ RIE was considerably higher than the etching rate of the amorphous carbon film.

【００３９】そこで、Ｏ₂ ＲＩＥによるａ−Ｃ膜のエッ
チングレートがレジストのエッチングレートに比べ、大
きくなるようなａ−Ｃ膜の成膜条件を見い出すために実
験を重ねた。すなわち、アセチレンＣ₂ Ｈ₂ のプラズマ
エンハーンスドＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）における条件を種
々に変更し、形成されたａ−Ｃ膜のＯ₂ ＲＩＥによるエ
ッチングレートを測定した。Therefore, experiments were repeated in order to find out the film forming conditions of the aC film by which the etching rate of the aC film by O ₂ RIE becomes higher than the etching rate of the resist. That is, the conditions in plasma enhanced CVD (PECVD) of acetylene C ₂ H ₂ were variously changed, and the etching rate of the formed aC film by O ₂ RIE was measured.

【００４０】Ｏ₂ ＲＩＥのエッチング条件は、Ｏ₂ 流量
１６０ｓｃｃｍ、圧力２０ｍＴｏｒｒ、ＲＦ電力約３５
０Ｗで行なった。このＯ₂ ＲＩＥによるレジストのエッ
チングレートは、約３５０ｎｍ／分であった。実験の結
果を〔表１〕に示す。The etching conditions for O ₂ RIE are as follows: O ₂ flow rate 160 sccm, pressure 20 mTorr, RF power about 35.
Performed at 0W. The etching rate of the resist by O ₂ RIE was about 350 nm / min. The results of the experiment are shown in [Table 1].

【００４１】[0041]

【表１】 [Table 1]

【００４２】Ｃ₂ Ｈ₂ のＰＥＣＶＤによるａ−Ｃ膜の堆
積において、Ａｒ流量、圧力、温度を種々に変更した
が、得られたエッチングレートは高々５割程度変化する
のみであった。レジストのエッチングレートは、ａ−Ｃ
膜のエッチングレートに対し、約２．４〜３．４倍であ
り、ａ−Ｃ膜のエッチングレートのレジストのエッチン
グレートに対する急激な増大は得られなかった。In depositing the aC film by PECVD of C ₂ H ₂ , the Ar flow rate, pressure and temperature were variously changed, but the obtained etching rate only changed by about 50% at most. The resist etching rate is aC
The etching rate of the film was about 2.4 to 3.4 times, and a rapid increase of the etching rate of the aC film with respect to the etching rate of the resist was not obtained.

【００４３】そこで、ａ−Ｃ膜のエッチング方法を変更
することを考察した。種々のエッチング方法を実験した
結果、次のようなエッチング方法によりａ−Ｃ膜をエッ
チできることが判明した。Therefore, it was considered to change the etching method of the aC film. As a result of experiments on various etching methods, it was found that the aC film can be etched by the following etching method.

【００４４】エッチング方法１ エッチャントとしてＣＦ₄ 、ＣＨＦ₃ 、Ａｒの混合ガス
を用い、ＲＦプラズマエッチングまたはＲＩＥによって
ａ−Ｃ膜をエッチングする。 Etching Method 1 Using a mixed gas of CF ₄ , CHF ₃ and Ar as an etchant, the aC film is etched by RF plasma etching or RIE.

【００４５】エッチング方法２ エッチャントとしてＣｌ₂ 、Ｏ₂ の混合ガスを用い、Ｅ
ＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓ
ｏｎａｎｃｅ）プラズマエッチングによってａ−Ｃ膜を
エッチングする。 Etching method ₂ A mixed gas of Cl ₂ and O ₂ is used as an etchant, and E
CR (Electron Cyclotron Res
on) etching the aC film by plasma etching.

【００４６】エッチング方法３ エッチャントとしてＣｌ₂ 、ＢＣｌ₃ 、Ｎ₂ の混合ガス
を用い、ＥＣＲプラズマエッチングにより、ａ−Ｃ膜を
エッチングする。 Etching Method 3 The aC film is etched by ECR plasma etching using a mixed gas of Cl ₂ , BCl ₃ and N ₂ as an etchant.

【００４７】これらのエッチング方法により、ａ−Ｃ膜
を実用的なエッチングレートでエッチできることが判明
した。実験結果を〔表２〕に示す。It has been found that the a-C film can be etched at a practical etching rate by these etching methods. The experimental results are shown in [Table 2].

【００４８】[0048]

【表２】 [Table 2]

【００４９】なお、参考のため、ＨＢｒをエッチャント
としたプラズマエッチングの場合のデータを併せて示
す。図２（Ａ）は、ＥＣＲプラズマエッチング装置の構
成を概略的に示す。μ波源６１から発したマイクロ波
は、導波管６２を介してプラズマ発生室６３に導入され
る。プラズマ発生室６３の周囲には磁石６４が配置さ
れ、発散磁場を形成する。プラズマ発生室６３は、真空
処理室６５に接続されており、真空処理室内に基板７０
が配置される。For reference, data for plasma etching using HBr as an etchant is also shown. FIG. 2A schematically shows the configuration of the ECR plasma etching apparatus. Microwaves emitted from the μ wave source 61 are introduced into the plasma generation chamber 63 via the waveguide 62. A magnet 64 is arranged around the plasma generation chamber 63 and forms a divergent magnetic field. The plasma generation chamber 63 is connected to the vacuum processing chamber 65, and the substrate 70 is placed in the vacuum processing chamber.
Are placed.

【００５０】真空処理室６５には、エッチャントガス導
入口６６および排気口６７が接続されている。また、基
板７０にはＲＦ電源６８からのＲＦ電力がキャパシタ６
９を介して印加される。プラズマ発生室６３で発生した
プラズマは、発散磁場に導かれ、基板７０に向かって進
行する。An etchant gas introduction port 66 and an exhaust port 67 are connected to the vacuum processing chamber 65. In addition, the substrate 70 receives the RF power from the RF power source 68 and the capacitor 6
9 is applied. The plasma generated in the plasma generation chamber 63 is guided to the divergent magnetic field and advances toward the substrate 70.

【００５１】図２（Ｂ）は、プラズマエッチングを行な
う平行平板型プラズマエッチング装置の構成を概略的に
示す。真空処理室７１は、排気装置７７に接続されてお
り、その内部にエッチャントガス供給口を兼ねる平板電
極７２を収容する。この電極７２と対向する位置に他の
平板電極７３が真空処理室７１外に配置されており、そ
の上に基板７９を載置する。平板電極７３にはＲＦ電源
７４からＲＦ電力が供給される。FIG. 2B schematically shows the structure of a parallel plate type plasma etching apparatus for performing plasma etching. The vacuum processing chamber 71 is connected to an exhaust device 77, and accommodates a flat plate electrode 72 that also serves as an etchant gas supply port therein. Another flat plate electrode 73 is arranged outside the vacuum processing chamber 71 at a position facing the electrode 72, and a substrate 79 is placed thereon. RF power is supplied to the plate electrode 73 from an RF power supply 74.

【００５２】エッチング方法１として、ＣＦ₄ を５６ｓ
ｃｃｍ、ＣＨＦ₃ を１４ｓｃｃｍ、Ａｒを４４０ｓｃｃ
ｍ流し、圧力５００ｍＴｏｒｒでＲＦ電力５００Ｗを印
加してプラズマエッチングを行なった。エッチング方法
２として、Ｃｌ₂ を６０ｓｃｃｍ、Ｏ₂ を１０ｓｃｃｍ
流し、圧力５ｍＴｏｒｒでマイクロ波を８００Ｗ、ＲＦ
電力を３０Ｗ印加し、ＥＣＲプラズマエッチングを行な
った。エッチング方法３として、Ｃｌ₂ を３４ｓｃｃ
ｍ、ＢＣｌ₃ を４７ｓｃｃｍ、Ｎ₂ を１２ｓｃｃｍ流
し、圧力４．５ｍＴｏｒｒでマイクロ波電力を１０００
Ｗ、ＲＦ電力を２００Ｗ印加し、ＥＣＲプラズマエッチ
ングを行なった。参考エッチングとして、ＨＢｒを１５
０ｓｃｃｍ流し、１０ｍＴｏｒｒでＲＦ電力を２００Ｗ
印加してプラズマエッチングを行なった。〔表２〕はこ
れらのエッチングの結果をに示す。As etching method 1, CF ₄ is used for 56 s.
ccm, CHF ₃ 14 sccm, Ar 440 scc
Plasma etching was performed by applying an RF power of 500 W at a pressure of 500 mTorr. As etching method 2, Cl ₂ is 60 sccm and O ₂ is 10 sccm
Flow, microwave at 800W, RF at 5mTorr pressure
ECR plasma etching was performed by applying 30 W of electric power. As an etching method 3, 34 sccc of Cl ₂ is used.
m, BCl ₃ at 47 sccm and N ₂ at 12 sccm, and a microwave power of 1000 at a pressure of 4.5 mTorr.
ECR plasma etching was performed by applying W and RF power of 200 W. For reference etching, use HBr 15
RF power of 200 W at 10 mTorr with 0 sccm
It was applied and plasma etching was performed. Table 2 shows the results of these etchings.

【００５３】エッチング方法１、２、３は、共に非晶質
カーボン膜に対するエッチングレートが１４０〜１６０
ｎｍ／分程度であった。ただし、これらのエッチングに
おけるレジストのエッチングレートは相変わらず高く、
ａ−Ｃ膜に対するレジストのエッチングレートの比は約
２．１〜３．０であった。なお、ＨＢｒを用いた比較例
においては、ａ−Ｃに対するエッチングレートもレジス
トに対するエッチングレートも低かった。In each of the etching methods 1, 2, and 3, the etching rate for the amorphous carbon film is 140 to 160.
It was about nm / min. However, the etching rate of the resist in these etchings is still high,
The etching rate ratio of the resist to the aC film was about 2.1 to 3.0. In the comparative example using HBr, both the etching rate for aC and the etching rate for the resist were low.

【００５４】エッチング方法１、２、３によってもａ−
Ｃを実用的にエッチすることができたが、これらのエッ
チング方法においてもレジストのエッチングレートがａ
−Ｃのエッチングレートよりも２倍以上の値であり、パ
ターン精度の向上は望めないかと思われた。By the etching methods 1, 2, and 3, a-
Although C can be practically etched, the etching rate of the resist is a in these etching methods as well.
The value was more than twice the etching rate of -C, and it was thought that improvement in pattern accuracy could be expected.

【００５５】図２（Ｃ）は、パターン精度測定に用いた
サンプルの構成を概略的に示す。基板５３表面に厚さ約
５０ｎｍの多結晶シリコン膜５４を形成し、その上に厚
さ約１５０ｎｍのタングステンシリサイド膜５５を形成
した。タングステンシリサイド膜５５の上に、厚さ約４
０ｎｍのａ−Ｃ膜５６を形成し、その上に厚さ約８００
ｎｍのレジストパターン５７を形成した。FIG. 2C schematically shows the structure of the sample used for pattern accuracy measurement. A polycrystalline silicon film 54 having a thickness of about 50 nm was formed on the surface of the substrate 53, and a tungsten silicide film 55 having a thickness of about 150 nm was formed thereon. A thickness of about 4 is formed on the tungsten silicide film 55.
A 0 nm aC film 56 is formed, and a thickness of about 800 is formed on the aC film 56.
A resist pattern 57 having a thickness of nm is formed.

【００５６】〔表３〕は、Ｃｌ₂ 、Ｏ₂ の混合ガスを用
いたＥＣＲプラズマエッチング（エッチング方法２）に
よってａ−Ｃ膜およびポリサイド膜のエッチングを行な
った場合の実験結果を従来方法によるＯ₂ のＲＩＥでａ
−Ｃ膜のエッチングを行ない、Ｃｌ₂ とＯ₂ の混合ガス
を用いたＥＣＲプラズマエッチングでポリサイド膜のエ
ッチングを行なった場合と比較して示す。エッチング方
法２の場合は、ほぼ同一組成のエッチャントガスにより
ａ−Ｃ膜５６およびポリサイド膜５４、５５を連続的に
エッチングした。[Table 3] shows the experimental results when the aC film and the polycide film were etched by ECR plasma etching (etching method 2) using a mixed gas of Cl ₂ and O ₂ by the conventional method. ₂ RIE a
This is shown in comparison with the case where the -C film is etched and the polycide film is etched by ECR plasma etching using a mixed gas of Cl ₂ and O ₂ . In the case of etching method 2, the aC film 56 and the polycide films 54 and 55 were continuously etched with an etchant gas having almost the same composition.

【００５７】[0057]

【表３】 [Table 3]

【００５８】〔表３〕の結果から明らかなように、エッ
チング方法２によれば、従来方法と比べ、１／４〜１／
９の寸法差でエッチングを行なうことができた。なお、
Ｃｌ₂ 、Ｏ₂ 混合ガスによるＥＣＲプラズマエッチング
は、ａ−Ｃ、多結晶シリコン、シリサイドをエッチング
でき、ＳｉＯ₂ に対してはエッチングレートが著しく低
くなる。このため、ＭＯＳＦＥＴのゲート電極のパター
ニング等において反射防止膜であるａ−Ｃ膜とポリサイ
ド膜等を連続的にエッチングし、その下の酸化シリコン
膜でエッチングを自動停止させることができる。パター
ニングの転写精度が向上できるだけでなく、ａ−Ｃ膜を
反射防止膜として用いた場合の工程数の削減もできる。As is clear from the results shown in [Table 3], according to the etching method 2, 1/4 to 1 / compared with the conventional method.
It was possible to perform etching with a dimensional difference of 9. In addition,
ECR plasma etching using a mixed gas of Cl ₂ and O ₂ can etch aC, polycrystalline silicon, and silicide, and the etching rate for SiO ₂ is extremely low. Therefore, in patterning the gate electrode of the MOSFET, the a-C film, which is the antireflection film, the polycide film, and the like can be continuously etched, and the etching can be automatically stopped by the silicon oxide film underneath. Not only can the transfer accuracy of patterning be improved, but the number of steps when the aC film is used as an antireflection film can be reduced.

【００５９】図３（Ａ）、（Ｂ）、図４（Ｃ）、（Ｄ）
は、ＭＯＳＦＥＴのポリサイドゲート構造をパターニン
グするパターン形成方法を示す。図３（Ａ）に示すよう
に、シリコン基板１の表面上に素子分離用のフィールド
酸化膜２を厚さ約３５０ｎｍ窒化シリコン膜をマスクと
した選択酸化法（ＬＯＣＯＳ）によって形成する。3A, 3B, 4C, 4D
Shows a pattern forming method for patterning a polycide gate structure of a MOSFET. As shown in FIG. 3A, a field oxide film 2 for element isolation is formed on the surface of a silicon substrate 1 by a selective oxidation method (LOCOS) using a silicon nitride film having a thickness of about 350 nm as a mask.

【００６０】次に、活性領域上に厚さ約８ｎｍのゲート
酸化膜３を約１０００℃のドライ酸化により形成する。
酸化膜２、３の上に、ゲート電極層としてまず基板温度
６５０℃で多結晶シリコン膜４ａを厚さ約５０ｎｍ、次
に基板温度３６０℃でタングステンシリサイド膜ＷＳｉ
_x 膜４ｂを厚さ約１５０ｎｍ減圧ＣＶＤによって成長す
る。すなわち、多結晶シリコン膜４ａとタングステンシ
リサイド膜４ｂはポリサイド膜４を構成する。Next, a gate oxide film 3 having a thickness of about 8 nm is formed on the active region by dry oxidation at about 1000.degree.
A polycrystalline silicon film 4a having a thickness of about 50 nm is first formed as a gate electrode layer on the oxide films 2 and 3 at a substrate temperature of 650 ° C., and then a tungsten silicide film WSi is formed at a substrate temperature of 360 ° C.
_{The x} film 4b is grown by low pressure CVD with a thickness of about 150 nm. That is, the polycrystalline silicon film 4 a and the tungsten silicide film 4 b form the polycide film 4.

【００６１】次に、ＰＥＣＶＤにより非晶質カーボン膜
６を厚さ約４０ｎｍ成長する。ＰＥＣＶＤは、Ｃ₂ Ｈ₂
流量１３８ｓｃｃｍ、Ｈｅ流量４１ｓｃｃｍ、Ａｒ流量
３０ｓｃｃｍ、圧力１．０Ｔｏｒｒ、ＲＦ電力３０Ｗ、
基板温度２００℃の条件で行なった。Next, an amorphous carbon film 6 is grown by PECVD to a thickness of about 40 nm. PECVD uses C ₂ H ₂
Flow rate 138 sccm, He flow rate 41 sccm, Ar flow rate 30 sccm, pressure 1.0 Torr, RF power 30 W,
The substrate temperature was 200 ° C.

【００６２】この非晶質カーボン膜６の上に、ＫｒＦエ
キシマレーザ用化学増幅型ノボラック系ネガレジスト膜
７を厚さ約８００ｎｍ塗布した。なお、化学増幅型レジ
ストは、ノボラック系樹脂に光酸発生剤を含んでいる。
ＫｒＦエキシマレーザステッパを用い、ホトレジスト膜
７に、紫外線ＵＶを選択的に照射し、潜像を形成した。On this amorphous carbon film 6, a chemically amplified novolac negative resist film 7 for KrF excimer laser was applied to a thickness of about 800 nm. The chemically amplified resist contains a photoacid generator in a novolac resin.
Using a KrF excimer laser stepper, the photoresist film 7 was selectively irradiated with ultraviolet rays UV to form a latent image.

【００６３】図３（Ｂ）に示すように、ホトレジスト膜
７をアルカリ現像液によって現像し、レジストパターン
７ａを得る。次に、図４（Ｃ）に示すように、基板をＥ
ＣＲプラズマエッチング装置に装架し、上述のエッチン
グ方法２によるＥＣＲプラズマエッチングを行なって非
晶質カーボン膜６およびその下のポリサイドゲート電極
層４を連続的にエッチングし、ａ−Ｃパターン６ａおよ
びポリサイドゲート電極４ｐをパターニングする。As shown in FIG. 3B, the photoresist film 7 is developed with an alkali developing solution to obtain a resist pattern 7a. Next, as shown in FIG.
The amorphous carbon film 6 and the polycide gate electrode layer 4 thereunder are continuously etched by being mounted on a CR plasma etching apparatus and subjected to ECR plasma etching according to the above-described etching method 2. The polycide gate electrode 4p is patterned.

【００６４】ＥＣＲプラズマエッチングにおいては、エ
ッチャントガスとして、Ｃｌ₂ を流量６０ｓｃｃｍ、Ｏ
₂ を流量１０ｓｃｃｍ流し、圧力５ｍＴｏｒｒでマイク
ロ波電力８００Ｗ、ＲＦ電力３０Ｗを印加してエッチン
グを行なった。In the ECR plasma etching, Cl ₂ was used as an etchant gas at a flow rate of 60 sccm and O ₂ was added.
₂ was applied at a flow rate of 10 sccm, and a microwave power of 800 W and an RF power of 30 W were applied at a pressure of 5 mTorr to carry out etching.

【００６５】上述の条件で行なった非晶質カーボン膜の
エッチングレートは、９３．５ｎｍ／分であった。ま
た、タングステンシリサイド膜と多結晶シリコン膜に対
するエッチングレートはほぼ等しく、約５００ｎｍ／分
であった。図４（Ｃ）に示すエッチングを、約１５秒の
オーバーエッチングを含め、約６５秒間行なった。The etching rate of the amorphous carbon film performed under the above conditions was 93.5 nm / min. Further, the etching rates for the tungsten silicide film and the polycrystalline silicon film were almost equal to each other, which was about 500 nm / min. The etching shown in FIG. 4C was performed for about 65 seconds including about 15 seconds of overetching.

【００６６】なお、上述の非晶質カーボン膜のエッチン
グレートは、〔表２〕に示す非晶質カーボン膜のエッチ
ングレートと異なるが、これは実験条件の差に基づくも
のである。The etching rate of the above-mentioned amorphous carbon film is different from the etching rate of the amorphous carbon film shown in [Table 2], but this is due to the difference in experimental conditions.

【００６７】次に、図４（Ｄ）に示すように、酸素プラ
ズマによるアッシングを行ない、レジストパターン７ａ
およびその下の非晶質カーボンパターン６ａを連続的に
除去した。このようにして、ＭＯＳＦＥＴのゲート電極
構造４ｐを形成した。Next, as shown in FIG. 4D, ashing with oxygen plasma is performed to form a resist pattern 7a.
And the amorphous carbon pattern 6a thereunder were continuously removed. Thus, the gate electrode structure 4p of the MOSFET was formed.

【００６８】このようにして得たゲート電極のパターン
幅の、レジストパターン幅からの寸法変化は、非晶質カ
ーボン膜をＯ₂ ＲＩＥによってパターニングし、その下
のポリサイド膜をＣｌ₂ 、Ｏ₂ の混合ガスによるＲＩＥ
でパターニングした場合と比べ、小さくすることができ
た。The dimensional change of the pattern width of the gate electrode thus obtained from the resist pattern width was obtained by patterning the amorphous carbon film by O ₂ RIE, and the polycide film under the amorphous carbon film by Cl ₂ and O ₂ . RIE with mixed gas
It was possible to reduce the size as compared with the case of patterning with.

【００６９】なお、ゲート電極がタングステンシリサイ
ド膜と多結晶シリコン膜の積層で形成される場合を説明
したが、ゲート電極膜がタングステンシリサイド膜また
は多結晶シリコン膜の単一膜であっても同様の結果が得
られることは明白であろう。電極がタングステン等の高
融点金属で形成される場合も同様の結果が得られるであ
ろうことは当業者に自明であろう。Although the case where the gate electrode is formed by stacking the tungsten silicide film and the polycrystalline silicon film has been described, the same applies even when the gate electrode film is a single film of the tungsten silicide film or the polycrystalline silicon film. It will be clear that results are obtained. It will be apparent to those skilled in the art that similar results would be obtained if the electrodes were formed of a refractory metal such as tungsten.

【００７０】また、導電膜がゲート酸化膜やフィールド
酸化膜の上に形成される場合を説明したが、層間絶縁膜
上に形成される配線層の加工においても同様の結果が得
られるであろうことは当業者に自明であろう。Further, although the case where the conductive film is formed on the gate oxide film or the field oxide film has been described, similar results will be obtained in the processing of the wiring layer formed on the interlayer insulating film. It will be obvious to those skilled in the art.

【００７１】以上、導電層の上に非晶質カーボン膜を形
成し、反射防止を行なう場合を説明したが、透明体で覆
われた導電層をパターニングする際にも同様の反射防止
膜を用いることができる。The case where an amorphous carbon film is formed on a conductive layer to prevent reflection has been described above. However, the same antireflection film is used when patterning a conductive layer covered with a transparent material. be able to.

【００７２】図５（Ａ）〜（Ｃ）、図６（Ｄ）、（Ｅ）
は、ＳｉＯ₂ 膜で覆われたポリサイド層をさらにａ−Ｃ
膜で覆って、反射防止膜とし、パターニングをする場合
について示す。5A to 5C, 6D and 6E.
Is a polycide layer covered with a SiO ₂ film and is further aC
The case where the film is covered with a film to form an antireflection film and patterned is shown.

【００７３】図５（Ａ）に示すように、Ｓｉ基板１の表
面に窒化シリコンマスクを形成し、ＬＯＣＯＳ熱酸化を
行なってフィールド酸化膜２を形成する。続いて、能動
領域にゲート酸化膜３を形成する。これらの酸化膜表面
に、厚さ約５０ｎｍの多結晶シリコン層４ａ、厚さ約１
５０ｎｍのタングステンシリサイド層４ｂを堆積し、ポ
リサイド層４を形成する。なお、ポリサイド層４の形成
までの工程は第１実施例と同様である。As shown in FIG. 5A, a silicon nitride mask is formed on the surface of the Si substrate 1, and LOCOS thermal oxidation is performed to form a field oxide film 2. Subsequently, the gate oxide film 3 is formed in the active region. A polycrystalline silicon layer 4a having a thickness of about 50 nm and a thickness of about 1 are formed on the surfaces of these oxide films.
A 50 nm tungsten silicide layer 4b is deposited to form a polycide layer 4. The steps up to the formation of the polycide layer 4 are the same as in the first embodiment.

【００７４】さらに、ポリサイド層４の上に基板温度約
８００℃でＣＶＤにより厚さ約６０ｎｍのＳｉＯ₂ 膜５
を減圧ＣＶＤによって形成する。ＳｉＯ₂ 膜５の上に、
厚さ４０ｎｍのａ−Ｃ膜６を形成する。このａ−Ｃ膜６
の上に、厚さ約８００ｎｍの化学増幅型ノボラック系ネ
ガレジスト膜７を塗布する。Further, a SiO ₂ film 5 having a thickness of about 60 nm is formed on the polycide layer 4 by CVD at a substrate temperature of about 800 ° C.
Are formed by low pressure CVD. On the SiO ₂ film 5,
An aC film 6 having a thickness of 40 nm is formed. This aC film 6
A chemically amplified novolac-based negative resist film 7 having a thickness of about 800 nm is applied on the above.

【００７５】ホトレジスト膜７を塗布した基板を、Ｋｒ
Ｆエキシマレーザ光ステッパに装架し、波長２４８ｎｍ
の紫外光ＵＶを照射し、レジスト膜７に残像を形成す
る。図５（Ｂ）に示すように、レジスト膜７をアルカリ
現像液によって現像し、レジストパターン７ａを得る。The substrate coated with the photoresist film 7 is set to Kr.
Mounted on F excimer laser light stepper, wavelength 248nm
Of ultraviolet light UV to form an afterimage on the resist film 7. As shown in FIG. 5B, the resist film 7 is developed with an alkali developing solution to obtain a resist pattern 7a.

【００７６】露光した基板を、図２（Ｂ）に示すような
平行平板型プラズマエッチング装置に装架する。図５
（Ｃ）に示すように、レジストパターン７ａ下のａ−Ｃ
膜６、ＳｉＯ₂ 膜５をＣＦ₄ ５６ｓｃｃｍ＋ＣＨＦ₃ １
４ｓｃｃｍ＋Ａｒ４４０ｓｃｃｍの混合ガスをエッチャ
ントとし、圧力５００ｍＴｏｒｒ、ＲＦ電力５００Ｗ
（約６Ｗ／ｃｍ² ）の条件で連続的にエッチングし、ａ
−Ｃパターン６ａ、ＳｉＯ₂ パターン５ａをパターニン
グする。The exposed substrate is mounted on a parallel plate type plasma etching apparatus as shown in FIG. 2 (B). Figure 5
As shown in (C), aC under the resist pattern 7a
The film 6 and the SiO ₂ film 5 are CF ₄ 56sccm + CHF ₃ 1
Using a mixed gas of 4 sccm + Ar440 sccm as an etchant, pressure 500 mTorr, RF power 500 W
Continuously etching under the condition of (about 6 W / cm ² )
-C patterns 6a, patterning the SiO ₂ pattern 5a.

【００７７】ここで、ａ−Ｃ膜６のエッチングレートは
１６７ｎｍ／分、ＳｉＯ₂ 膜５のエッチングレートは９
００ｎｍ／分であり、約５０％のオーバーエッチングを
含む２７秒間のエッチングを行なった。Here, the etching rate of the aC film 6 is 167 nm / min, and the etching rate of the SiO ₂ film 5 is 9 nm.
Etching was performed for 27 seconds including 00 nm / min and about 50% overetching.

【００７８】次に、基板を図２（Ａ）に示すＥＣＲプラ
ズマエッチング装置に装架する。図６（Ｄ）に示すよう
に、Ｃｌ₂ ６０ｓｃｃｍ＋Ｏ₂ １０ｓｃｃｍの混合ガス
をエッチャントとし、圧力５ｍＴｏｒｒ、マイクロ波電
力８００Ｗ、ＲＦ電力３０Ｗの条件において、８秒間の
オーバエッチングを含む３２秒間のエッチングを行な
う。このＥＣＲプラズマエッチングにより、ポリサイド
層４はエッチングされ、ポリサイドパターン４ｐが形成
される。なお、ポリサイド層４下のＳｉＯ₂ 膜３はエッ
チングされない。Next, the substrate is mounted on the ECR plasma etching apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 6D, etching is performed for 32 seconds including 8 seconds of over-etching under the conditions of pressure of 5 mTorr, microwave power of 800 W, and RF power of 30 W, using a mixed gas of Cl ₂ 60 sccm + O _{2 10} sccm as an etchant. . By this ECR plasma etching, the polycide layer 4 is etched and the polycide pattern 4p is formed. The SiO ₂ film 3 under the polycide layer 4 is not etched.

【００７９】次に、図６（Ｅ）に示すように、酸素プラ
ズマによるアッシングを行ない、ホトレジストパターン
７ａおよびその下のａ−Ｃパターン６ａを除去する。こ
のようにして、ＳｉＯ₂ パターン５ａで覆われたポリサ
イドゲート電極４ｐを得た。Next, as shown in FIG. 6 (E), ashing with oxygen plasma is performed to remove the photoresist pattern 7a and the aC pattern 6a thereunder. Thus, the polycide gate electrode 4p covered with the SiO ₂ pattern 5a was obtained.

【００８０】〔表４〕に、本実施例によるパターン寸法
の変化を示す。なお、比較のためａ−Ｃ膜６とその下の
ＳｉＯ₂ 膜５を別々のエッチング工程でパターニングす
る従来方法によるパターン寸法の変化を併せて示す。な
お、（ ）内には直前の工程からの寸法差を示す。[Table 4] shows changes in the pattern dimensions according to this embodiment. For comparison, a change in pattern dimension by a conventional method in which the aC film 6 and the SiO ₂ film 5 thereunder are patterned by different etching steps is also shown. The dimensional difference from the immediately preceding process is shown in parentheses.

【００８１】[0081]

【表４】 [Table 4]

【００８２】本実施例によればａ−Ｃ膜とＳｉＯ₂ 膜の
連続エッチングにおいて、＋０．００８μｍの寸法増大
が生じ、さらにポリサイド層４のパターニングにおいて
＋０．００７μｍの寸法増大が生じ、全体として＋０．
０１４μｍ寸法が増大した。According to the present embodiment, a size increase of +0.008 μm occurs in the continuous etching of the aC film and the SiO ₂ film, and a size increase of +0.007 μm occurs in the patterning of the polycide layer 4, resulting in +0 as a whole. ．
The 014 μm dimension has increased.

【００８３】これに対し、従来方法によれば全体として
の寸法変化は−０．００８μｍと本実施例より小さい
が、個々の工程を見ると、まずａ−Ｃ膜のパターニング
において−０．０３２μｍの大きな寸法変化が生じ、後
のＳｉＯ₂ 膜のパターニングにおいて＋０．００９μｍ
の寸法増大、ポリサイド層のパターニングにおいて＋
０．０１４μｍの寸法増大が生じている。On the other hand, according to the conventional method, the dimensional change as a whole is -0.008 μm, which is smaller than that of this embodiment. However, looking at the individual steps, first, the patterning of the aC film shows -0.032 μm. A large dimensional change occurs, and +0.009 μm occurs in the subsequent patterning of the SiO ₂ film.
Increase in size, patterning of polycide layer +
A dimensional increase of 0.014 μm occurs.

【００８４】各工程における寸法精度は、従来方法によ
る場合の方が大きく、たまたま結果として小さな寸法誤
差に収まっているが、各工程の制御を誤ると、寸法変化
は本実施例よりも大きくなってしまう。The dimensional accuracy in each step is larger in the case of the conventional method, and as a result, it falls within a small dimensional error, but if the control of each step is wrong, the dimensional change becomes larger than that in this embodiment. I will end up.

【００８５】また、寸法増大を生じるパターニングは、
経験的にパターン密度に依存することが判明している。
寸法増大の工程のみに着目すると、本実施例における寸
法増大は全体として約０．０１４μｍであるのに対し、
従来方法による場合は計約＋０．０２３μｍであり、６
割以上大きい。Further, the patterning that causes an increase in size is
It has been empirically found to depend on the pattern density.
Focusing only on the step of increasing the size, the increase in size in this embodiment is about 0.014 μm as a whole.
In the case of the conventional method, the total is about +0.023 μm, which is 6
It's over big.

【００８６】パターン密度によるパターン精度の変化を
小さくするために、さらに次の実験を行なった。図５、
図６に示す実施例と同様に、被加工膜としてＳｉＯ₂ 膜
を厚さ約６０ｎｍ、反射防止膜としてａ−Ｃ膜を厚さ約
１３０ｎｍ堆積した。この上に、厚さ約８００ｎｍのホ
トレジスト層を形成し、ｉ線ステッパを用いて幅約０．
５μｍ、間隔約０．５μｍの密パターンと幅約０．５μ
ｍ、間隔約５μｍの疎パターンをそれぞれ形成した。こ
のａ−Ｃ膜とＳｉＯ₂ 膜をＣＦ₄ ＋ＣＨＦ₃ ＋Ａｒのエ
ッチャントでエッチングした。The following experiment was further conducted in order to reduce the change in pattern accuracy due to the pattern density. Figure 5,
Similar to the embodiment shown in FIG. 6, a SiO ₂ film having a thickness of about 60 nm was deposited as a film to be processed, and an aC film was deposited as having a thickness of about 130 nm as an antireflection film. A photoresist layer having a thickness of about 800 nm is formed thereon, and a width of about 0.
Dense pattern with a width of 5 μm and a spacing of 0.5 μm and a width of 0.5 μm
m, and a sparse pattern with an interval of about 5 μm was formed. The aC film and the SiO ₂ film were etched with an etchant of CF ₄ + CHF ₃ + Ar.

【００８７】なお、ＣＨＦ₃ ガスを混合する場合としな
い場合および、ＣＨＦ₃ を混合した場合にＲＦ電力を変
化させた場合を実験した。エッチング条件および実験結
果の寸法変換差を〔表５〕に示す。Experiments were carried out with and without mixing CHF ₃ gas and with changing the RF power when mixing CHF ₃ . [Table 5] shows the etching conditions and the dimensional conversion difference between the experimental results.

【００８８】[0088]

【表５】 [Table 5]

【００８９】ＣＦ₄ ＋ＣＨＦ₃ の全流量を７０ｓｃｃｍ
とし、ＣＨＦ₃ ７ｓｃｃｍとＣＦ₄６３ｓｃｃｍとした
場合と、ＣＨＦ₃ のみで７０ｓｃｃｍとした場合を比較
すると、パターン寸法の変化自身はＣＦ₄ ＋ＣＨＦ₃ を
用いた場合の方が小さいが、パターンの疎密による変化
量は、ＣＨＦ₃ を用いず、フレオン系ガスとしてＣＦ ₄
のみを用いた場合の方が約１／５と小さくなっている。CF_Four+ CHF₃Total flow rate of 70 sccm
And CHF₃7 sccm and CF_Four63 sccm
Case and CHF₃Compare when only 70 sccm
Then, the change of the pattern dimension itself is CF_Four+ CHF₃To
It is smaller when used, but changes due to pattern density
The amount is CHF₃CF as a Freon gas without using _Four
It is about ⅕ smaller when only one is used.

【００９０】実際のデバイスパターンは、間隔が狭いも
のも広いものもあり、それぞれの寸法を精度良くエッチ
ングすることが望まれる。このためには、パターン疎密
によらず、パターンの変換差が一定であることが望まし
い。したがって、種々の寸法のパターンを含む通常のデ
バイスパターンのエッチングにおいては、ＣＨＦ₃ を添
加せず、ＣＦ₄ ＋Ａｒをエッチャントとすることが望ま
しい。Actual device patterns may be narrow or wide, and it is desirable to etch each dimension with high precision. For this purpose, it is desirable that the conversion difference between the patterns is constant regardless of the pattern density. Therefore, it is desirable to use CF ₄ + Ar as an etchant without adding CHF _{3 in} etching a normal device pattern including patterns of various sizes.

【００９１】ＣＨＦ₃ を添加すると、パターンの疎密に
よる依存性が増大することは、ＣＨＦ₃ のプラズマ中に
はａ−Ｃ膜の側壁に付着するような分子ないしラジカル
が生成し易いためと推定される。一般的に側壁への付着
が多くなると、エッチング形状は順テーパまたメサ状に
なる。この場合、寸法変換差は幅が太る方向（正の方
向）に大きくなる。It is presumed that the addition of CHF ₃ increases the dependency due to the density of the pattern because molecules or radicals attached to the side wall of the aC film are easily generated in the plasma of CHF _3. It Generally, when the amount of adhesion on the sidewall increases, the etching shape becomes a forward taper or a mesa shape. In this case, the dimensional conversion difference increases in the direction of increasing the width (positive direction).

【００９２】また、側壁に付着するような化学種は、等
方的な運動をすることが多く、パターン間隔が広い方が
パターン側壁への付着が大きくなる。このため、ＣＨＦ
₃ が多いほどパターン間隔による寸法変換差（パターン
間隔依存性）が大きくなったものと推定される。Further, the chemical species that adhere to the side wall often move isotropically, and the larger the pattern interval, the greater the adherence to the pattern side wall. Therefore, CHF
It is estimated that the larger the number of ₃ is, the larger the dimensional conversion difference due to the pattern interval (pattern interval dependency) becomes.

【００９３】なお、上述の実験では、ＣＦ₄ ＋Ａｒをエ
ッチャントとしてａ−Ｃ膜と下地ＳｉＯ₂ 膜を連続的に
エッチすると、ＣＦ₄ ＋ＣＨＦ₃ ＋Ａｒの混合ガスを用
いた時と比べ、寸法変換差は２倍以上に大きくなってし
まった。In the above experiment, when the aC film and the underlying SiO ₂ film were continuously etched using CF ₄ + Ar as an etchant, the dimensional conversion difference was larger than that when a mixed gas of CF ₄ + CHF ₃ + Ar was used. Has more than doubled.

【００９４】しかしながら、この寸法変化はパターン幅
の減少として均一に表れるため、ホトリソグラフィ工程
のパラメータを選択することにより、補正することが可
能である。逆にパターン寸法の減少を積極的に利用する
ことも可能である。However, since this dimensional change uniformly appears as a decrease in the pattern width, it can be corrected by selecting the parameters of the photolithography process. On the contrary, it is possible to positively utilize the reduction of the pattern size.

【００９５】なお、パターン幅の細りの原因は、ｉ線露
光後のレジストパターン下部が裾を引いた形状となり、
その後のエッチングによって裾が削られるために生じる
ものと考えられる。The cause of the narrowing of the pattern width is that the bottom of the resist pattern after i-line exposure has a hem.
It is considered that this occurs because the hem is scraped by the subsequent etching.

【００９６】なお、ＲＦ電力密度を３Ｗ／ｃｍ² と減少
した場合、寸法変換差は＋０．１μｍと太る方向に大き
くなった。この原因は、ＲＦ電力が小さいと、一旦側壁
に付着した化学種がなかなか脱離しないが、ＲＦ電力を
大きくするにつれ、少しの付着があってもこれが削り取
られ、垂直な形状になり易くなるものと推定される。Ｒ
Ｆ電力を適切に調節することにより、寸法変換差を減少
することも可能であろう。When the RF power density was reduced to 3 W / cm ² , the dimensional conversion difference increased to +0.1 μm in the increasing direction. The reason for this is that if the RF power is small, the chemical species once attached to the side wall is not easily desorbed, but as the RF power is increased, even if there is a small amount of attachment, this will be scraped off and a vertical shape will be easily formed. It is estimated to be. R
It would also be possible to reduce the size conversion difference by adjusting the F power appropriately.

【００９７】なお、エッチャントとしてＣｌ₂ ３４ｓｃ
ｃｍ＋ＢＣｌ₃ ４７ｓｃｃｍ＋Ｎ₂１２ｓｃｃｍの混合
ガスを用い、圧力４．５ｍＴｏｒｒ、マイクロ波電力１
０００Ｗ、ＲＦ電力２００Ｗの条件でａ−Ｃ膜をエッチ
ングした時は、約１２２ｎｍ／分のエッチングレートが
得られた。ａ−Ｃ膜とその下地膜とを同時にエッチング
するためには、エッチャントの中にＣｌまたはＦを含む
ことが有効である。Ｃｌを含むガスとしては、上述のＣ
ｌ ₂ 、ＢＣｌ₃ の他、ＳｉＣｌ₄ 、ＣＣｌ₄ 、ＣＨＣｌ
₃ 等を用いることができる。また、Ｆを含むエッチャン
トガスとしては、上述のＣＦ₄ 、ＣＨＦ₃ の他、Ｃ ₂ Ｆ
₆ 、Ｃ₃ Ｆ₈ 、Ｃ₄ Ｆ₈ 等やＳ₆ 等を用いることができ
る。Cl as an etchant₂34sc
cm + BCl₃47 sccm + N₂12 sccm mixed
Using gas, pressure 4.5mTorr, microwave power 1
Etching aC film under conditions of 000W and RF power of 200W
The etching rate is about 122 nm / min.
Was obtained. Etching the aC film and its underlying film simultaneously
In order to do this, the etchant contains Cl or F
Is effective. As the gas containing Cl, the above-mentioned C is used.
l ₂, BCl₃Other than SiCl_Four, CCl_Four, CHCl
₃Etc. can be used. Also, an etchant containing F
As the togas, the above-mentioned CF_Four, CHF₃And C ₂F
₆, C₃F₈, C_FourF₈Etc. and S₆Can be used
It

【００９８】これらのエッチャントガスを用いることに
より、シリコン（多結晶シリコン、非晶質シリコンを含
む）等の半導体、高融点金属シリサイド等のシリサイ
ド、タングステン等の高融点金属等を反射防止膜である
ａ−Ｃと連続してエッチすることが可能である。By using these etchant gases, a semiconductor such as silicon (including polycrystalline silicon and amorphous silicon), a silicide such as refractory metal silicide, a refractory metal such as tungsten are used as an antireflection film. It is possible to etch continuously with aC.

【００９９】なお、ａ−Ｃ膜は反射防止膜として用いら
れる場合に限らない。たとえば、電子ビーム（ＥＢ）露
光の場合、電荷を逃がすための導電膜としてａ−Ｃ膜を
用いることが考えられる。このような場合にも、上述の
実施例にしたがってａ−Ｃ膜とその下地膜を連続してエ
ッチすることができる。また、カーボン膜が非晶質でな
く、多結晶等である場合にも、上述のエッチング方法は
同様に有効であろう。The aC film is not limited to the case of being used as an antireflection film. For example, in the case of electron beam (EB) exposure, it can be considered to use an aC film as a conductive film for releasing charges. Even in such a case, the aC film and the underlying film can be continuously etched according to the above-described embodiment. Further, even when the carbon film is not amorphous but polycrystal or the like, the above-described etching method will be similarly effective.

【０１００】なお、露光波長としては、水銀のｉ線およ
びＫｒＦエキシマレーザ光の場合を説明したが、さらに
短波長のＡｒＦエキシマレーザ光等、他の波長に対して
も同様の反射防止を行なうことができる。もちろん、被
加工体が半導体基板の上に形成されている必要はなく、
ガラス基板上に形成された被加工体等に対しても同様の
エッチングを行なうことができる。As the exposure wavelength, the case of i-line of mercury and KrF excimer laser light has been described. However, similar reflection prevention should be performed for other wavelengths such as ArF excimer laser light of shorter wavelength. You can Of course, the workpiece does not need to be formed on the semiconductor substrate,
The same etching can be performed on the workpiece or the like formed on the glass substrate.

【０１０１】以上の実施例においては、ＰＥＣＶＤによ
って非晶質カーボン膜を成膜したが、非晶質カーボン膜
の成膜方法はＰＥＣＶＤに限るものではない。反射防止
膜として用いるａ−Ｃ膜は、その目的に応じて光学的性
質を制御できることが好ましい。Although the amorphous carbon film is formed by PECVD in the above embodiments, the method for forming the amorphous carbon film is not limited to PECVD. The aC film used as the antireflection film is preferably capable of controlling the optical properties according to its purpose.

【０１０２】たとえば、ｉ線用、エキシマレーザ用の現
在入手できるホトレジストに対しては、反射防止膜の複
素屈折率の実数部（屈折率）ｎは１．４〜３．０程度の
範囲にあることが望まれる。また、複素屈折率Ｎの虚数
部ｋは、０．２〜１．０であり、高い方が望ましい。For example, with respect to currently available photoresists for i-line and excimer laser, the real part (refractive index) n of the complex refractive index of the antireflection film is in the range of about 1.4 to 3.0. Is desired. Further, the imaginary part k of the complex refractive index N is 0.2 to 1.0, and the higher the better.

【０１０３】ａ−Ｃ膜の反射防止膜としては、ｉ線（３
６５ｎｍ）のパターニングに対しては、複素屈折率Ｎの
実数部ｎは１．５〜２．１、虚数部ｋは０．６〜１．０
とすることが望ましい。As an antireflection film for the aC film, i-line (3
65 nm), the real part n of the complex refractive index N is 1.5 to 2.1, and the imaginary part k is 0.6 to 1.0.
Is desirable.

【０１０４】また、エキシマレーザ光（２４８ｎｍ）で
のパターニングに対しては、複素屈折率Ｎの実数部（屈
折率）ｎは０．５〜２．０、虚数部ｋは０．３〜１．８
にすることが望ましい。複素屈折率の実数部、虚数部が
それぞれ上述のような数値範囲にある場合、ａ−Ｃ反射
防止膜の厚さは１０〜１００ｎｍ程度が好ましい。For patterning with an excimer laser beam (248 nm), the real part (refractive index) n of the complex refractive index N is 0.5 to 2.0, and the imaginary part k is 0.3 to 1. 8
Is desirable. When the real part and the imaginary part of the complex refractive index are in the numerical ranges as described above, the thickness of the aC antireflection film is preferably about 10 to 100 nm.

【０１０５】反射防止膜として用いるａ−Ｃ膜の光学的
性質を制御するため、成膜方法としてスパッタリングを
用い、成膜中の基板温度、雰囲気ガス圧力、スパッタ電
力をパラメータとして変化させ、得られるａ−Ｃ膜の光
学定数を測定した。図７は、スパッタリング装置の構成
を概略的に示す。In order to control the optical properties of the aC film used as the antireflection film, sputtering is used as the film forming method, and it is obtained by changing the substrate temperature during the film formation, the atmospheric gas pressure, and the sputtering power as parameters. The optical constants of the aC film were measured. FIG. 7 schematically shows the configuration of the sputtering device.

【０１０６】搬送路９０ａ、９０ｂ、９０Ｃは、連続し
た搬送路であり、分岐して真空処理槽８０ｂ、８０ａに
接続されている。真空処理槽８０ａ、８０ｂは、それぞ
れ同等の機能を有するものであるが、本実施例において
は、真空処理槽８０ａをスパッタリング室として用い、
他の真空処理槽８０ｂは予備室として用いた。The transfer paths 90a, 90b and 90C are continuous transfer paths and are branched and connected to the vacuum processing tanks 80b and 80a. The vacuum processing tanks 80a and 80b have equivalent functions, but in the present embodiment, the vacuum processing tank 80a is used as a sputtering chamber,
The other vacuum processing tank 80b was used as a preliminary chamber.

【０１０７】真空処理槽８０ａの中には、ヒータ、クー
ラ等の温度調節手段を備えたサセプタ８５ａが配置さ
れ、その上に基板８６を載置することができる。なお、
ヒータは抵抗加熱型ヒータ、加熱ガス流路等によって構
成することができる。冷却を行なう場合は、パルチエ素
子、冷媒流路等を備えればよい。A susceptor 85a provided with a temperature adjusting means such as a heater and a cooler is arranged in the vacuum processing tank 80a, and the substrate 86 can be placed thereon. In addition,
The heater can be composed of a resistance heating type heater, a heating gas passage, or the like. In the case of cooling, it may be provided with a Paltier element, a coolant flow path and the like.

【０１０８】サセプタ８５ａ上方には、ターゲット８３
を保持するための対向電極８１が配置され、対向電極８
１はＤＣ電源８２に接続され、負電圧を印加されてい
る。なお、真空処理槽８０ａは接地されている。対向電
極８１の上にはマグネットＭが備えられ、マグネトロン
スパッタリングが可能となっている。A target 83 is provided above the susceptor 85a.
The counter electrode 81 for holding the counter electrode 8
1 is connected to the DC power source 82 and is applied with a negative voltage. The vacuum processing tank 80a is grounded. A magnet M is provided on the counter electrode 81 to enable magnetron sputtering.

【０１０９】真空処理槽８０ａには、バルブ９２を介
し、スパッタリングガスであるＡｒがＡｒ源９３から供
給できる。また、真空処理槽８０ａは排気装置８８ａに
接続され、所望の真空度に排気することができる。Ar, which is a sputtering gas, can be supplied from the Ar source 93 to the vacuum processing tank 80a through the valve 92. Further, the vacuum processing tank 80a is connected to an exhaust device 88a and can be exhausted to a desired degree of vacuum.

【０１１０】コントローラ８９は、サセプタ８５ａの加
熱温度を制御するための加熱信号ＴＭ、スパッタ電力を
制御するための電力制御信号ＰＷ、真空処理槽８０ａ内
の圧力を制御するための圧力制御信号ＰＲを発生し、サ
セプタ８５ａ内の温度調節手段、スパッタ電源８２、バ
ルブ９２、排気装置８８ａを制御する。The controller 89 outputs a heating signal TM for controlling the heating temperature of the susceptor 85a, a power control signal PW for controlling the sputtering power, and a pressure control signal PR for controlling the pressure in the vacuum processing tank 80a. It is generated and controls the temperature adjusting means in the susceptor 85a, the sputtering power source 82, the valve 92, and the exhaust device 88a.

【０１１１】予備室として用いる真空処理槽８０ｂは、
温度調節手段を備えたサセプタ８５ｂを有し、その上に
基板８６を載置することができる。まず、真空処理槽８
０ａのみを用い、スパッタリング中の基板温度、圧力、
ＤＣ電力を変化させてａ−Ｃ膜を堆積した時のａ−Ｃ膜
の複素屈折率の実数部（屈折率）ｎ、虚数部（消衰係
数）ｋを、それぞれ図８、図９、図１０に示す。The vacuum processing tank 80b used as a preliminary chamber is
It has a susceptor 85b provided with a temperature adjusting means, on which the substrate 86 can be placed. First, the vacuum processing tank 8
0a only, substrate temperature during sputtering, pressure,
The real part (refractive index) n and the imaginary part (extinction coefficient) k of the complex refractive index of the aC film when the aC film is deposited by changing the DC power are shown in FIGS. Shown in 10.

【０１１２】図８（Ａ）は、基板温度を室温から３００
℃まで変化させた時のａ−Ｃ膜の波長３６５ｎｍ、２４
８ｎｍにおける屈折率ｎの変化を示す。屈折率ｎは、基
板温度に逆比例して変化し、基板温度約２５〜３００℃
で波長３６５ｎｍにおいて約２．０２〜１．５２に変化
し、波長２４８ｎｍにおいては１．８０〜１．３６に変
化している。FIG. 8A shows the substrate temperature from room temperature to 300.
The wavelength of the aC film when changed to ℃, 365 nm, 24
The change in the refractive index n at 8 nm is shown. The refractive index n changes in inverse proportion to the substrate temperature, and the substrate temperature is about 25 to 300 ° C.
At a wavelength of 365 nm, it changes to about 2.02 to 1.52, and at a wavelength of 248 nm, it changes to 1.80 to 1.36.

【０１１３】また、図８（Ｂ）に示す消衰係数ｋは、屈
折率ほど変化が激しくないが、やはり基板温度の上昇と
共に低下する傾向が顕著である。波長３６５ｎｍにおい
ては、室温で堆積したａ−Ｃ膜の消衰係数ｋは約０．８
６であるのに対し、基板温度を上昇すると消衰係数ｋは
低下し、基板温度３００℃においては約０．６となっ
た。また、波長２４８ｎｍにおいては、室温での消衰係
数ｋが約０．８２程度であり、３００℃における消衰係
数ｋは約０．５５となった。The extinction coefficient k shown in FIG. 8B does not change as much as the refractive index, but the extinction coefficient k also tends to decrease as the substrate temperature rises. At a wavelength of 365 nm, the extinction coefficient k of the aC film deposited at room temperature is about 0.8.
While the extinction coefficient k decreased as the substrate temperature increased, the extinction coefficient k decreased to about 0.6 at a substrate temperature of 300 ° C. At a wavelength of 248 nm, the extinction coefficient k at room temperature was about 0.82, and the extinction coefficient k at 300 ° C. was about 0.55.

【０１１４】なお、基板を予備室８０ｂで予熱した後、
真空処理槽８０ａに搬送し、温度調節なしでスパッタリ
ングを行なっても、屈折率ｎ、消衰係数ｋに予熱の効果
が表れた。After preheating the substrate in the preliminary chamber 80b,
Even when the film was transferred to the vacuum processing tank 80a and sputtered without temperature control, the effect of preheating was exhibited in the refractive index n and the extinction coefficient k.

【０１１５】なお、室温から３００℃の範囲において温
度変化を行なったが、この変化は室温〜３００℃の温度
領域外にも及ぶことは明らかである。したがって、サセ
プタに加熱／冷却可能な温度調整機能を備え、より広い
温度範囲で基板温度を変化させれば、より広い数値領域
に亘って複素屈折率の実数部である屈折率ｎ、虚数部で
ある消衰係数ｋを制御することが可能である。Although the temperature was changed in the range of room temperature to 300 ° C., it is obvious that this change extends outside the temperature range of room temperature to 300 ° C. Therefore, if the susceptor has a temperature adjusting function capable of heating / cooling and the substrate temperature is changed in a wider temperature range, the real part of the complex index of refraction n and the imaginary part are spread over a wider numerical range. It is possible to control a certain extinction coefficient k.

【０１１６】図９（Ａ）、（Ｂ）は、スパッタリング中
の雰囲気ガス圧力変化による複素屈折率の実数部（屈折
率）ｎおよび虚数部（消衰係数）ｋの変化を示すグラフ
である。変化させた圧力範囲は、約２．５ｍＴｏｒｒか
ら約７ｍＴｏｒｒまでであった。屈折率ｎは、図９
（Ａ）から明らかなように、あまり変化しないが、圧力
の上昇と共に僅かに上昇する傾向が観察される。FIGS. 9A and 9B are graphs showing changes in the real number part (refractive index) n and the imaginary number part (extinction coefficient) k of the complex refractive index due to changes in the atmospheric gas pressure during sputtering. The varied pressure range was from about 2.5 mTorr to about 7 mTorr. The refractive index n is shown in FIG.
As is clear from (A), although it does not change much, a slight increase tendency is observed as the pressure increases.

【０１１７】消衰係数ｋは、屈折率ｎよりも大きな変化
を示している。圧力の上昇と共に消衰係数ｋは増大する
傾向が明らかである。図１０（Ａ）、（Ｂ）は、スパッ
タリングにおけるＤＣ電力の変化に対する堆積されたａ
−Ｃ膜の複素屈折率の実数部（屈折率）ｎと虚数部（消
衰係数）ｋの変化を示す。The extinction coefficient k shows a change larger than the refractive index n. It is clear that the extinction coefficient k increases with increasing pressure. FIGS. 10 (A) and 10 (B) show deposited a with respect to changes in DC power during sputtering.
The change in the real part (refractive index) n and the imaginary part (extinction coefficient) k of the complex refractive index of the -C film is shown.

【０１１８】屈折率ｎは、図１０（Ａ）から明らかなよ
うに、スパッタリング電力にあまり依存しないが、ＤＣ
電力を０．５ｋＷから約２．５ｋＷまで変化させた時、
僅かに減少した後、僅かに増大する傾向が観察された。As is apparent from FIG. 10A, the refractive index n does not depend much on the sputtering power, but DC
When the power is changed from 0.5 kW to about 2.5 kW,
A slight increase followed by a slight increase was observed.

【０１１９】消衰係数ｋは、図１０（Ｂ）から明らかな
ように、屈折率ｎ同様ＤＣ電力の増大につれ、僅かに減
少した後、僅かに増大する傾向を示した。図１０のデー
タから判断すると、スパッタリングにおけるＤＣ電力の
変化は、堆積するａ−Ｃ膜の光学定数を積極的に変化さ
せるパラメータとしてはその機能が低いが、スパッタリ
ング条件を変化させた場合、得られるａ−Ｃ膜の光学定
数がどのように変化するか推察する時には有用な情報と
なろう。As is apparent from FIG. 10B, the extinction coefficient k showed a tendency of slightly decreasing and then slightly increasing as the DC power increased, like the refractive index n. Judging from the data in FIG. 10, the change in DC power during sputtering has a low function as a parameter for positively changing the optical constant of the deposited aC film, but is obtained when the sputtering conditions are changed. It will be useful information when inferring how the optical constant of the aC film changes.

【０１２０】たとえば、所望の屈折率ｎと消衰係数ｋを
有するａ−Ｃ膜を堆積するためには、まず所望の屈折率
ｎを実現するように基板温度を定め、その温度で所望の
消衰係数ｋを得るように圧力を決定する。その後、制御
の便宜等を含め、種々のパラメータを調整し、最終的に
スパッタリング工程の全パラメータを決定すればよい。For example, in order to deposit an aC film having a desired refractive index n and an extinction coefficient k, the substrate temperature is first determined so as to realize the desired refractive index n, and the desired quenching is performed at that temperature. The pressure is determined so as to obtain the extinction coefficient k. After that, various parameters including adjustment convenience and the like may be adjusted, and finally all parameters of the sputtering process may be determined.

【０１２１】スパッタリング方法は、上述の実施例のも
のに制限されない。少なくとも基板の温度を調整できる
スパッタリングであれば、ＲＦスパッタリング、マグネ
トロンスパッタリング等、他のスパッタリングにも広く
適用することが可能であろう。The sputtering method is not limited to that of the above embodiment. At least sputtering that can adjust the temperature of the substrate will be widely applicable to other sputtering such as RF sputtering and magnetron sputtering.

【０１２２】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。The present invention has been described above with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

【０１２３】[0123]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
カーボン膜と下地とを連続的にエッチングすることがで
きる。カーボン膜を反射防止膜として用いる場合、反射
防止膜の採用によって増加する工程数を低減することが
できる。As described above, according to the present invention,
The carbon film and the base can be continuously etched. When the carbon film is used as the antireflection film, it is possible to reduce the number of steps to be increased by adopting the antireflection film.

【０１２４】所望の光学定数を有するカーボン膜を形成
することができる。このため、優れた反射防止効果を得
ることができる。A carbon film having a desired optical constant can be formed. Therefore, an excellent antireflection effect can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】反射防止膜の機能を説明するための概略図であ
る。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the function of an antireflection film.

【図２】カーボン膜と下地のエッチング工程を説明する
ための概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining an etching process of a carbon film and a base.

【図３】実施例によるパターン形成方法の工程を説明す
るための概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a step of the pattern forming method according to the embodiment.

【図４】実施例によるパターン形成方法の工程を説明す
るための概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a step of the pattern forming method according to the embodiment.

【図５】他の実施例によるカーボン膜と下地膜のエッチ
ングを含むパターン形成方法を説明するための概略断面
図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining a pattern forming method including etching of a carbon film and a base film according to another embodiment.

【図６】他の実施例によるカーボン膜と下地膜のエッチ
ングを含むパターン形成方法を説明するための概略断面
図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a pattern forming method including etching of a carbon film and a base film according to another embodiment.

【図７】他の実施例によるカーボン膜の成膜装置を示す
概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a carbon film forming apparatus according to another embodiment.

【図８】スパッタリング中の基板温度変化によるカーボ
ン膜の屈折率と消衰係数の変化を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing changes in the refractive index and extinction coefficient of a carbon film due to changes in the substrate temperature during sputtering.

【図９】スパッタリング中の圧力変化によるカーボン膜
の屈折率と消衰係数の変化を示すグラフであるFIG. 9 is a graph showing changes in the refractive index and extinction coefficient of a carbon film due to changes in pressure during sputtering.

【図１０】スパッタリング中のＤＣ電力変化によるカー
ボン膜の屈折率と消衰係数の変化を示すグラフであるFIG. 10 is a graph showing changes in the refractive index and extinction coefficient of a carbon film due to changes in DC power during sputtering.

【図１１】従来技術によるカーボン膜と下地膜のエッチ
ング工程を説明するための概略断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view for explaining an etching process of a carbon film and a base film according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ シリコン基板 ２ ＬＯＣＯＳ酸化膜 ３ ゲート酸化膜 ４ ポリサイド層 ４ａ 多結晶シリコン層 ４ｂ タングステンシリサイド層 ５ ＳｉＯ₂ 膜 ６ ａ−Ｃ膜 ７ レジスト層 ６１ μ波源 ６２ 導波管 ６３ プラズマ発生室 ６４ 磁石 ６５ 真空処理室 ６６ ガス導入口 ６７ 排気口 ６８ ＲＦ電源 ６９ キャパシタ ７０ 基板 ７１ 真空処理室 ７２、７３ 平板電極 ７４ ＲＦ電源 ７７ 排気装置 ７９ 基板 ８０ 真空処理槽 ８１ 対向電極 ８２ 可変ＤＣ電源 ８３ ターゲット ８５ サセプタ ８６ 基板1 Silicon Substrate 2 LOCOS Oxide Film 3 Gate Oxide Film 4 Polycide Layer 4a Polycrystalline Silicon Layer 4b Tungsten Silicide Layer 5 SiO ₂ Film 6 a-C Film 7 Resist Layer 61 μ Wave Source 62 Waveguide 63 Plasma Generation Chamber 64 Magnet 65 Vacuum Processing chamber 66 Gas inlet 67 Exhaust port 68 RF power supply 69 Capacitor 70 Substrate 71 Vacuum processing chamber 72, 73 Plate electrode 74 RF power supply 77 Exhaust device 79 Substrate 80 Vacuum processing tank 81 Counter electrode 82 Variable DC power supply 83 Target 85 Susceptor 86 Substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新福 文彦 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 松永 大輔 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Fumihiko Shinfuku 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture, Fujitsu Limited (72) Inventor, Daisuke Matsunaga 1015, Kamedotachu, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture, Fujitsu Limited

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 基板上の被加工体上に非晶質カーボン膜
を形成する工程と、 前記非晶質カーボン膜の上にホトレジスト膜を形成する
工程と、 前記ホトレジスト膜を選択的に露光し、現像してホトレ
ジストパターンを形成する工程と、 前記ホトレジストパターンをエッチングマスクとして、
前記非晶質カーボン膜と前記被加工体とを連続的にドラ
イエッチングする工程とを含むパターン形成方法。1. A step of forming an amorphous carbon film on a substrate to be processed, a step of forming a photoresist film on the amorphous carbon film, and a step of selectively exposing the photoresist film. A step of developing to form a photoresist pattern, and using the photoresist pattern as an etching mask,
A pattern forming method comprising a step of continuously dry-etching the amorphous carbon film and the object to be processed. 【請求項２】 前記ドライエッチング工程は、弗素、塩
素の少なくとも一方を含むエッチングガスをプラズマ化
してエッチングする工程を含む請求項１記載のパターン
形成方法。2. The pattern forming method according to claim 1, wherein the dry etching step includes a step of etching by making an etching gas containing at least one of fluorine and chlorine into plasma. 【請求項３】 前記エッチングガスは実質的にＣｌ₂ ＋
Ｏ₂ よりなる請求項２記載のパターン形成方法。3. The etching gas is substantially Cl ₂ +.
The pattern forming method according to claim _2, which comprises O ₂ . 【請求項４】 前記エッチングガスは実質的にＣＦ₄ ＋
ＣＨＦ₃ ＋Ａｒよりなる請求項２記載のパターン形成方
法。4. The etching gas is substantially CF ₄ +.
The pattern forming method according to claim 2, comprising CHF ₃ + Ar. 【請求項５】 前記エッチングガスは実質的にＣＦ₄ ＋
Ａｒよりなる請求項２記載のパターン形成方法。5. The etching gas is substantially CF ₄ +.
The pattern forming method according to claim 2, comprising Ar. 【請求項６】 前記エッチングガスは実質的にＣｌ₂ ＋
ＢＣｌ₃ ＋Ｎ₂ よりなる請求項２記載のパターン形成方
法。6. The etching gas is substantially Cl ₂ +.
The pattern forming method according to claim ₂ , comprising BCl ₃ + N ₂ . 【請求項７】 前記被加工体は異なる材料で形成された
下地上に形成された層であり、前記ドライエッチング工
程は前記下地を実質的にエッチングしない請求項２記載
のパターン形成方法。7. The pattern forming method according to claim 2, wherein the workpiece is a layer formed on an underlayer made of a different material, and the dry etching step does not substantially etch the underlayer. 【請求項８】 前記被加工体は、多結晶シリコン、高融
点金属シリサイド、またはポリサイドであり、前記下地
は絶縁物である請求項７記載のパターン形成方法。8. The pattern forming method according to claim 7, wherein the object to be processed is polycrystalline silicon, refractory metal silicide, or polycide, and the base is an insulator. 【請求項９】 前記被加工体は絶縁物であり、前記下地
は導電体である請求項７記載のパターン形成方法。9. The pattern forming method according to claim 7, wherein the workpiece is an insulator, and the base is a conductor. 【請求項１０】 さらに、前記ドライエッチング工程
後、前記ホトレジストパターンと前記非晶質カーボン膜
とを酸素プラズマを用いたアッシングで除去する工程を
含む請求項２記載のパターン形成方法。10. The pattern forming method according to claim 2, further comprising a step of removing the photoresist pattern and the amorphous carbon film by ashing using oxygen plasma after the dry etching step. 【請求項１１】 前記非晶質カーボン膜形成工程はスパ
ッタリングである請求項１記載パターン形成方法。11. The pattern forming method according to claim 1, wherein the step of forming the amorphous carbon film is sputtering. 【請求項１２】 前記スパッタリングはＤＣマグネトロ
ンスパッタリングである請求項１１記載のパターン形成
方法。12. The pattern forming method according to claim 11, wherein the sputtering is DC magnetron sputtering. 【請求項１３】 前記スパッタリングは、非晶質カーボ
ン膜の波長３６５ｎｍでの複素屈折率の実数部が１．５
〜２．１の範囲、虚数部が０．６〜１．０の範囲になる
ように基板温度を設定して行なう請求項１１記載のパタ
ーン形成方法。13. The sputtering is performed so that the real part of the complex refractive index of the amorphous carbon film at a wavelength of 365 nm is 1.5.
12. The pattern forming method according to claim 11, wherein the substrate temperature is set such that the substrate temperature is in the range of .about.2.1 and the imaginary part is in the range of 0.6 to 1.0. 【請求項１４】 前記非晶質カーボン膜は１０〜１００
ｎｍの範囲の厚さに形成する請求項１３記載のパターン
形成方法。14. The amorphous carbon film is 10-100.
14. The pattern forming method according to claim 13, wherein the pattern is formed to a thickness in the range of nm. 【請求項１５】 前記スパッタリングは、非晶質カーボ
ン膜の波長３６５ｎｍでの複素屈折率の実数部が１．５
〜２．１の範囲、虚数部が０．６〜１．０の範囲になる
ように基板温度、雰囲気圧力、スパッタリング電力を設
定して行なう請求項１１記載のパターン形成方法。15. In the sputtering, the real part of the complex index of refraction of the amorphous carbon film at a wavelength of 365 nm is 1.5.
12. The pattern forming method according to claim 11, wherein the substrate temperature, the atmospheric pressure and the sputtering power are set so that the imaginary part is in the range of .about. 【請求項１６】 前記スパッタリングは、非晶質カーボ
ン膜の波長２４８ｎｍでの複素屈折率の実数部が０．５
〜２．０の範囲、虚数部が０．３〜１．８の範囲になる
ように基板温度を設定して行なう請求項１１記載のパタ
ーン形成方法。16. In the sputtering, the real part of the complex refractive index of the amorphous carbon film at a wavelength of 248 nm is 0.5.
12. The pattern forming method according to claim 11, wherein the substrate temperature is set such that the substrate temperature is in the range of 2.0 to 2.0 and the imaginary part is in the range of 0.3 to 1.8. 【請求項１７】 前記非晶質カーボン膜は１０〜１００
ｎｍの範囲の厚さに形成する請求項１６記載のパターン
形成方法。17. The amorphous carbon film is 10-100.
The pattern forming method according to claim 16, wherein the pattern is formed to a thickness in the range of nm. 【請求項１８】 前記スパッタリングは、非晶質カーボ
ン膜の波長２４８ｎｍでの複素屈折率の実数部が０．５
〜２．０の範囲、虚数部が０．３〜１．８の範囲になる
ように基板温度、雰囲気圧力、ＤＣスパッタリング電力
を設定して行なう請求項１１記載の非晶質カーボン膜の
形成方法。18. In the sputtering, the real part of the complex index of refraction of the amorphous carbon film at a wavelength of 248 nm is 0.5.
12. The method for forming an amorphous carbon film according to claim 11, wherein the substrate temperature, the atmospheric pressure and the DC sputtering power are set so that the imaginary part is in the range of .about.2.0 and the imaginary part is in the range of 0.3 to 1.8. . 【請求項１９】 さらに、前記非晶質カーボン膜形成工
程の前に基板を予熱する工程を含む請求項１３記載のパ
ターン形成方法。19. The pattern forming method according to claim 13, further comprising a step of preheating the substrate before the step of forming the amorphous carbon film. 【請求項２０】 さらに、前記非晶質カーボン膜形成工
程の前に基板を予熱する工程を含む請求項１６記載のパ
ターン形成方法。20. The pattern forming method according to claim 16, further comprising a step of preheating the substrate before the step of forming the amorphous carbon film. 【請求項２１】 レジストパターンの開口部に露出され
た非晶質カーボン膜を弗素、塩素の少なくとも一方を含
むエッチングガスをプラズマ化して選択的にエッチング
するエッチング方法。21. An etching method for selectively etching an amorphous carbon film exposed in an opening of a resist pattern by converting an etching gas containing at least one of fluorine and chlorine into plasma. 【請求項２２】 所望の複素屈折率を得るように基板温
度、雰囲気ガス圧力、スパッタリング電力を選択してス
パッタリングで基板上の被加工体上に非晶質カーボン膜
を形成する非晶質カーボン膜の形成方法。22. An amorphous carbon film for forming an amorphous carbon film on an object to be processed on the substrate by sputtering by selecting the substrate temperature, atmospheric gas pressure and sputtering power so as to obtain a desired complex refractive index. Forming method. 【請求項２３】 前記スパッタリングは、非晶質カーボ
ン膜の波長３６５ｎｍでの複素屈折率の実数部が１．５
〜２．１の範囲、虚数部が０．６〜１．０の範囲になる
ように基板温度、雰囲気ガス圧力、スパッタリング電力
を選択して行なう請求項２２記載の非晶質カーボン膜の
形成方法。23. In the sputtering, the real part of the complex refractive index of the amorphous carbon film at a wavelength of 365 nm is 1.5.
23. The method for forming an amorphous carbon film according to claim 22, wherein the substrate temperature, the atmospheric gas pressure, and the sputtering power are selected so that the imaginary part is in the range of .about. . 【請求項２４】 前記スパッタリングは、非晶質カーボ
ン膜の波長２４８ｎｍでの複素屈折率の実数部が０．５
〜２．０の範囲、虚数部が０．３〜１．８の範囲になる
ように基板温度、雰囲気ガス圧力、スパッタリング電力
を選択して行なう請求項２２記載の非晶質カーボン膜の
形成方法。24. In the sputtering, the real part of the complex refractive index of the amorphous carbon film at a wavelength of 248 nm is 0.5.
23. The method for forming an amorphous carbon film according to claim 22, wherein the substrate temperature, the atmospheric gas pressure, and the sputtering power are selected so that the imaginary part is in the range of .about. .