JPH1098029A - 基板から有機反射防止膜をエッチングする処理法 - Google Patents
基板から有機反射防止膜をエッチングする処理法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】シリコン含有基板から有機耐反射膜をエッチン
グする処理法を提供する。 【解決手段】基板は、処理チャンバ内に配備され、ま
た、酸素並びに、水素と臭素とを含む化合物で構成され
る族から選択された化合物、水素と沃素を含む化合物、
及びチャンバ内に導入されたそれらの混合物で形成され
るプロセスガスは、チャンバ内に導入される。その化合
物は、好ましくはＨＢｒである。プロセスガスのプラズ
マは、皮膜をエッチングするため処理チャンバ内で生成
される。処理は、優れた限界範囲制御で皮膜の異方性の
エッチングを実質的に提供し、基板に関する皮膜の高度
な選択性、並びに皮膜の高度なエッチング速度を提供す
る。
グする処理法を提供する。 【解決手段】基板は、処理チャンバ内に配備され、ま
た、酸素並びに、水素と臭素とを含む化合物で構成され
る族から選択された化合物、水素と沃素を含む化合物、
及びチャンバ内に導入されたそれらの混合物で形成され
るプロセスガスは、チャンバ内に導入される。その化合
物は、好ましくはＨＢｒである。プロセスガスのプラズ
マは、皮膜をエッチングするため処理チャンバ内で生成
される。処理は、優れた限界範囲制御で皮膜の異方性の
エッチングを実質的に提供し、基板に関する皮膜の高度
な選択性、並びに皮膜の高度なエッチング速度を提供す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に半導体処
理加工での基板から有機皮膜をエッチングする処理法に
関するもので、更に詳細には、シリコン含有基板から有
機反射防止膜をエッチングする処理法に関する。
理加工での基板から有機皮膜をエッチングする処理法に
関するもので、更に詳細には、シリコン含有基板から有
機反射防止膜をエッチングする処理法に関する。
【０００２】
【従来の技術】反応性イオンエッチング処理法は、半導
体集積回路チップのようなミクロン以下の微少な形状を
有する装置を製造するのに利用されている。これらの処
理法は、フォトレジストパターン又は酸化ハードマスク
のような耐エッチング材料により保護される部分を有す
る基板を選択的にエッチングするのに利用されている。
レジストによって保護された部分は、処理される集積回
路の一部分となる基板上で形状を形成する。エッチング
は、エッチングチャンバ内に選択されたプロセスガスの
導入すること、及びプロセスガスからプラズマを発生さ
せることを含む。プラズマは、基板を選択的にエッチン
グし、エッチングチャンバから取り除かれる揮発性エッ
チング副生成化合物を生み出す。
体集積回路チップのようなミクロン以下の微少な形状を
有する装置を製造するのに利用されている。これらの処
理法は、フォトレジストパターン又は酸化ハードマスク
のような耐エッチング材料により保護される部分を有す
る基板を選択的にエッチングするのに利用されている。
レジストによって保護された部分は、処理される集積回
路の一部分となる基板上で形状を形成する。エッチング
は、エッチングチャンバ内に選択されたプロセスガスの
導入すること、及びプロセスガスからプラズマを発生さ
せることを含む。プラズマは、基板を選択的にエッチン
グし、エッチングチャンバから取り除かれる揮発性エッ
チング副生成化合物を生み出す。
【０００３】プロセスガスは、通常、例えば、Ｃｌ2、
ＣＣｌ4、及び／又はＯ2のようなガスの混合物であり、
Ｈｅ又はＡｒのような不活性キャリヤガスを含んだり含
まなかったりする。クロロフルオロカーボンガスは、ま
たプロセスガスで一般に使用される。
ＣＣｌ4、及び／又はＯ2のようなガスの混合物であり、
Ｈｅ又はＡｒのような不活性キャリヤガスを含んだり含
まなかったりする。クロロフルオロカーボンガスは、ま
たプロセスガスで一般に使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これらのプロセスガス
に関しては多くの問題が存在している。第１の問題は、
クロロフルオロカーボンガスが環境上望ましくないこ
と、及びこれらのガスを使用する処理法が環境規則にさ
らされることである。
に関しては多くの問題が存在している。第１の問題は、
クロロフルオロカーボンガスが環境上望ましくないこ
と、及びこれらのガスを使用する処理法が環境規則にさ
らされることである。
【０００５】他の問題は、これらのガスが基板上でレジ
ストと化学的に反応を起こす可能性があり、エッチング
された形状のチャンバ壁あるいは側壁上及びレジスト材
料上に厚い残留物あるいは堆積物を生成させることであ
る。これらの残留物あるいは堆積物は、薄く剥がれるお
それがあり、ウェーハを汚染する粒子を形成することが
ある。そのような粒子はウェーハが完全に処理されるま
で検出できない可能性があり、重大な出費のウェーハ全
体の損害をもたらす可能性がある。
ストと化学的に反応を起こす可能性があり、エッチング
された形状のチャンバ壁あるいは側壁上及びレジスト材
料上に厚い残留物あるいは堆積物を生成させることであ
る。これらの残留物あるいは堆積物は、薄く剥がれるお
それがあり、ウェーハを汚染する粒子を形成することが
ある。そのような粒子はウェーハが完全に処理されるま
で検出できない可能性があり、重大な出費のウェーハ全
体の損害をもたらす可能性がある。
【０００６】これらの処理ガスを使用することによる他
の問題は、それらの処理ガスが「内曲(reentrant)」プ
ロフィールを有する形状面をエッチングすることができ
ることである。「内曲」プロフィールは、内側に傾斜し
ているエッチングされた形状面の側壁の外形をいう。内
曲プロフィールは、マスクされない部分（所望の部分）
を通して垂直的だけでなく、マスクされた層の下で水平
的にもエッチングが処理されるときに起こる、等方性エ
ッチング又はアンダーカッティングにより引き起こされ
る。エッチングされた形状が、９０度に近い角度を有す
る実質的に垂直な側壁を十分に備えていること、及びエ
ッチングされた形状が、実質的にマスクと同様の幅を有
することが好ましい。これらの望しい特性は、エッチン
グが基板の皮膜されていない部分を通って実質的に垂直
に進行する時にプロセスガスが基板に対し異方性にエッ
チングを行う場合の結果として得る。
の問題は、それらの処理ガスが「内曲(reentrant)」プ
ロフィールを有する形状面をエッチングすることができ
ることである。「内曲」プロフィールは、内側に傾斜し
ているエッチングされた形状面の側壁の外形をいう。内
曲プロフィールは、マスクされない部分（所望の部分）
を通して垂直的だけでなく、マスクされた層の下で水平
的にもエッチングが処理されるときに起こる、等方性エ
ッチング又はアンダーカッティングにより引き起こされ
る。エッチングされた形状が、９０度に近い角度を有す
る実質的に垂直な側壁を十分に備えていること、及びエ
ッチングされた形状が、実質的にマスクと同様の幅を有
することが好ましい。これらの望しい特性は、エッチン
グが基板の皮膜されていない部分を通って実質的に垂直
に進行する時にプロセスガスが基板に対し異方性にエッ
チングを行う場合の結果として得る。
【０００７】デバイスのサイズがサブハーフミクロンバ
リアー以下に縮小し続けるので、有機耐反射膜（ＡＲ
Ｃ）の使用がしばしば必要になる。そのような皮膜は、
フォトリソグラフィ処理で反射ノッチング、定在波及び
後方散乱光を減少させ、フォトレジスト露光ラチチュー
ドを最大にし、及びフォトレジスト側壁プロフィールを
最適化するため使用される。従って、回路チップの品質
が高められ、ウェーハの再生及びロスが減少する。
リアー以下に縮小し続けるので、有機耐反射膜（ＡＲ
Ｃ）の使用がしばしば必要になる。そのような皮膜は、
フォトリソグラフィ処理で反射ノッチング、定在波及び
後方散乱光を減少させ、フォトレジスト露光ラチチュー
ドを最大にし、及びフォトレジスト側壁プロフィールを
最適化するため使用される。従って、回路チップの品質
が高められ、ウェーハの再生及びロスが減少する。
【０００８】耐反射膜は、上部耐反射膜（ＴＡＲ）とし
て、又は代わりに底部耐反射膜（ＢＡＲＣ）として通常
知られるレジストフィルム界面として使用することがで
きる。ＴＡＲ皮膜は、通常現像処理中に除去されるが、
一方で、ＢＡＲＣ皮膜は、ドライエッチング除去を最も
頻繁に必要とする。
て、又は代わりに底部耐反射膜（ＢＡＲＣ）として通常
知られるレジストフィルム界面として使用することがで
きる。ＴＡＲ皮膜は、通常現像処理中に除去されるが、
一方で、ＢＡＲＣ皮膜は、ドライエッチング除去を最も
頻繁に必要とする。
【０００９】有機耐反射膜のドライエッチング用処理法
は、プラズマエッチングシステムで達成される。ＡＲＣ
エッチングプロセスガスは、組成において大きく変化
し、例えば、ＣＨＦ3／ＣＦ4／Ａｒ−Ｏ2、ＣＦ4／Ｈｅ
−Ｏ2、Ｏ2／Ｎ2、及びＯ2を含むことができる。しか
し、臨界ゲートエッチング用途において、フッ素含有エ
ッチ剤(etchants)を用いるポリシリコン又はポリサイド
層上のＢＡＲＣ層の現場型(in-situ)エッチングは、エ
ッチングチャンバ内にフッ素残留物を残すことができ、
それで薄いゲート酸化物に対する選択性を減少すること
ができる。
は、プラズマエッチングシステムで達成される。ＡＲＣ
エッチングプロセスガスは、組成において大きく変化
し、例えば、ＣＨＦ3／ＣＦ4／Ａｒ−Ｏ2、ＣＦ4／Ｈｅ
−Ｏ2、Ｏ2／Ｎ2、及びＯ2を含むことができる。しか
し、臨界ゲートエッチング用途において、フッ素含有エ
ッチ剤(etchants)を用いるポリシリコン又はポリサイド
層上のＢＡＲＣ層の現場型(in-situ)エッチングは、エ
ッチングチャンバ内にフッ素残留物を残すことができ、
それで薄いゲート酸化物に対する選択性を減少すること
ができる。
【００１０】エッチング処理の間、高いエッチング速度
と高いエッチング選択性を得ることが望ましい。選択性
は、直接に基板材料基礎になるエッチング速度に対する
有機底部耐反射膜のエッチング速度の比率である。高い
選択性は、基板の過剰なエッチングを避けるため望まし
い。プロセスガスのＣＦ4／Ｈｅ−Ｏ2は、約１．５対１
のポリシリコンに対する低い選択性を有し、またプロセ
スガスのＣＨ3／ＣＦ4／Ａｒ−Ｏ2は、約３対１の低い
選択性を有している。Ｏ2／Ｎ2は、約５０対１の高い選
択性を有するが、マスク画定された形状の臨界寸法に対
して過剰なロスをもたらす。
と高いエッチング選択性を得ることが望ましい。選択性
は、直接に基板材料基礎になるエッチング速度に対する
有機底部耐反射膜のエッチング速度の比率である。高い
選択性は、基板の過剰なエッチングを避けるため望まし
い。プロセスガスのＣＦ4／Ｈｅ−Ｏ2は、約１．５対１
のポリシリコンに対する低い選択性を有し、またプロセ
スガスのＣＨ3／ＣＦ4／Ａｒ−Ｏ2は、約３対１の低い
選択性を有している。Ｏ2／Ｎ2は、約５０対１の高い選
択性を有するが、マスク画定された形状の臨界寸法に対
して過剰なロスをもたらす。
【００１１】従って、皮膜の実質的に異方性のエッチン
グを達成し、高い臨界寸法制御の提供、高い選択性を有
すること、高いエッチングレートの提供、及びエッチン
グチャンバ壁上の堆積物の減少をもたらすような基板か
ら有機耐反射膜をエッチングする処理法の必要性があ
る。
グを達成し、高い臨界寸法制御の提供、高い選択性を有
すること、高いエッチングレートの提供、及びエッチン
グチャンバ壁上の堆積物の減少をもたらすような基板か
ら有機耐反射膜をエッチングする処理法の必要性があ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の必要性
を充足させる処理法を意図したものである。本処理法
は、有機耐反射膜の異方性エッチング、高いエッチング
速度、高い選択性、チャンバ残留堆積物の減量、及び高
い臨界寸法制御を十分に達成するものである。
を充足させる処理法を意図したものである。本処理法
は、有機耐反射膜の異方性エッチング、高いエッチング
速度、高い選択性、チャンバ残留堆積物の減量、及び高
い臨界寸法制御を十分に達成するものである。
【００１３】本発明の処理法は、基板からの有機耐反射
膜のような有機被膜をエッチングするものである。通
常、被膜がその上にフォトレジストパターンを有してい
る。処理法は、 (a) チャンバ内のエッチングゾーンに基板を配置する工
程、 (b) チャンバ内にＯ及び(i) ＨとＢｒを含む化合物及び
(ii) ＨとＩを含む化合物からなるグループから選択さ
れた少なくともひとつのパッシべーション化合物(passi
vating compound)を含むプロセスガスを導入する工程、
及び (c) チャンバ内でフォトレジストパターンにより被覆さ
れていない基板から被膜をエッチングするためプロセス
ガスのプラズマを発生させる工程を含む。
膜のような有機被膜をエッチングするものである。通
常、被膜がその上にフォトレジストパターンを有してい
る。処理法は、 (a) チャンバ内のエッチングゾーンに基板を配置する工
程、 (b) チャンバ内にＯ及び(i) ＨとＢｒを含む化合物及び
(ii) ＨとＩを含む化合物からなるグループから選択さ
れた少なくともひとつのパッシべーション化合物(passi
vating compound)を含むプロセスガスを導入する工程、
及び (c) チャンバ内でフォトレジストパターンにより被覆さ
れていない基板から被膜をエッチングするためプロセス
ガスのプラズマを発生させる工程を含む。
【００１４】好ましくは、パッシべーション化合物は、
ＨＢｒである。
ＨＢｒである。
【００１５】基板は、通常、シリコン基板上のシリコン
含有基層であるが、追加的層のないシリコン基板であっ
てもよい。シリコン含有材料は、通常、ポリシリコン、
珪化物(silicide)、又は誘電性材料の層を含む。
含有基層であるが、追加的層のないシリコン基板であっ
てもよい。シリコン含有材料は、通常、ポリシリコン、
珪化物(silicide)、又は誘電性材料の層を含む。
【００１６】パッシべーション化合物は、好ましくは、
(i) 基板のエッチングを実質的に防止するため、(ii)
被膜の実質的に異方性のエッチングを製造するため、及
び(iii) 約２０００オングストローム／ｍｉｎ以上のエ
ッチング速度で、好ましくは約３０００オングストロー
ム／ｍｉｎ以上のエッチング速度で酸素をしてエッチン
グさせるため、効果的な量でチャンバ内に導入される。
エッチングの間、パッシべーション層は、有機被膜方向
へエッチングされる側壁形状面上に形成される。パッシ
べーション層は、有機被膜の実質的に異方性のエッチン
グを製造するようにサイドエッチングを実質的に防止す
る。形状面の側壁は、好ましくは基板に対して少なくと
も約８５°の角度を有する。その角度は、より好ましく
は基板に対し８５°から９０°であることが好ましい。
(i) 基板のエッチングを実質的に防止するため、(ii)
被膜の実質的に異方性のエッチングを製造するため、及
び(iii) 約２０００オングストローム／ｍｉｎ以上のエ
ッチング速度で、好ましくは約３０００オングストロー
ム／ｍｉｎ以上のエッチング速度で酸素をしてエッチン
グさせるため、効果的な量でチャンバ内に導入される。
エッチングの間、パッシべーション層は、有機被膜方向
へエッチングされる側壁形状面上に形成される。パッシ
べーション層は、有機被膜の実質的に異方性のエッチン
グを製造するようにサイドエッチングを実質的に防止す
る。形状面の側壁は、好ましくは基板に対して少なくと
も約８５°の角度を有する。その角度は、より好ましく
は基板に対し８５°から９０°であることが好ましい。
【００１７】プロセスガスは、基層に対する有機層の高
い選択性を、好ましくは少なくとも約４０：１の比率を
更に与える。
い選択性を、好ましくは少なくとも約４０：１の比率を
更に与える。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１（ａ）を参照すると、本発明
による処理法は、パターン化されるべきベース(base)１
２及び下層基層１４を含む基板１０上のエッチングチャ
ンバ内で実施される。ベース１２は、通常、シリコンを
含み、下層基層１４は、ドープされた又はドープされて
いないポリシリコン、珪化物、シリコン又はＳｉＯ2、
Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉxＮy、ＳｉＯＮ、ＳｉxＯyＮz、或いは
これの類似物を含むことができる。
による処理法は、パターン化されるべきベース(base)１
２及び下層基層１４を含む基板１０上のエッチングチャ
ンバ内で実施される。ベース１２は、通常、シリコンを
含み、下層基層１４は、ドープされた又はドープされて
いないポリシリコン、珪化物、シリコン又はＳｉＯ2、
Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉxＮy、ＳｉＯＮ、ＳｉxＯyＮz、或いは
これの類似物を含むことができる。
【００１９】有機耐反射膜（ＢＡＲＣ）１６は、下層基
層１４上に形成されている。有機耐反射膜１６は、フォ
トリソグラフィ処理中に反射ノッチング、定在波及び後
方散乱光を減少させ、フォトレジスト露光ラチチュード
を最大化し、及びフォトレジスト側壁プロフィールを最
適化するため適用される。具体例としての有機耐反射膜
は、ミズーリ州ローラ市のブリューワ・サイエンス社か
ら商標「ＡＲＣ」の下で商業的に入手可能である。他の
有機耐反射膜の構成要素もまた、使用することができ
る。有機耐反射膜１６は、典型的には、約５００オング
ストローム乃至約２５００オングストローム、通常で約
５００オングストローム乃至約８００オングストローム
の厚さを有する。
層１４上に形成されている。有機耐反射膜１６は、フォ
トリソグラフィ処理中に反射ノッチング、定在波及び後
方散乱光を減少させ、フォトレジスト露光ラチチュード
を最大化し、及びフォトレジスト側壁プロフィールを最
適化するため適用される。具体例としての有機耐反射膜
は、ミズーリ州ローラ市のブリューワ・サイエンス社か
ら商標「ＡＲＣ」の下で商業的に入手可能である。他の
有機耐反射膜の構成要素もまた、使用することができ
る。有機耐反射膜１６は、典型的には、約５００オング
ストローム乃至約２５００オングストローム、通常で約
５００オングストローム乃至約８００オングストローム
の厚さを有する。
【００２０】フォトレジストパターン１８は、フォトリ
ソグラフィ処理中に有機耐反射膜１６上に形成される。
フォトレジストパターン１８は、エッチングに対して実
質的にエッチング耐性を有するので、フォトレジストパ
ターン１８により被覆されている基板１０の部分が基板
１０のエッチング中に実質的にエッチングされない。
ソグラフィ処理中に有機耐反射膜１６上に形成される。
フォトレジストパターン１８は、エッチングに対して実
質的にエッチング耐性を有するので、フォトレジストパ
ターン１８により被覆されている基板１０の部分が基板
１０のエッチング中に実質的にエッチングされない。
【００２１】フォトレジストパターン１８は、典型的に
は、約０．５μ以下の最低幅Ｗ及び約１μ以下の高さＨ
を有する直立形状３０を含むことができる。直立形状３
０は、典型的には、有機耐反射膜１６の上部表平面に対
して約８５°から約９０°までのプロフィール角αをな
す。
は、約０．５μ以下の最低幅Ｗ及び約１μ以下の高さＨ
を有する直立形状３０を含むことができる。直立形状３
０は、典型的には、有機耐反射膜１６の上部表平面に対
して約８５°から約９０°までのプロフィール角αをな
す。
【００２２】図２を参照すると、本発明を実施するのに
適切な反応装置５０がエッチングゾーン５４を有するエ
ッチングチャンバ５２を含む。プロセスガスは、ガス入
口５８を通じてエッチングチャンバ５２へ導入される。
プロセスガスは、それからエッチングゾーン５４へプロ
セスガスを分散する「シャワーヘッド」ディフューザプ
レート６０を通過する。周囲のフォーカスリング６２
は、発生したプラズマをエッチングゾーン５４内に実質
的に維持する。
適切な反応装置５０がエッチングゾーン５４を有するエ
ッチングチャンバ５２を含む。プロセスガスは、ガス入
口５８を通じてエッチングチャンバ５２へ導入される。
プロセスガスは、それからエッチングゾーン５４へプロ
セスガスを分散する「シャワーヘッド」ディフューザプ
レート６０を通過する。周囲のフォーカスリング６２
は、発生したプラズマをエッチングゾーン５４内に実質
的に維持する。
【００２３】バリヤ又はポンププレート２０は、通過す
る複数の排気孔７２ａ及び７２ｂを画定し、またエッチ
ングチャンバ５２を二のゾーン、即ち、エッチングゾー
ン５４と非エッチングゾーン７４とに分離する。排気孔
７２ａ及び７２ｂは、消費済み処理ガス及び揮発性エッ
チング副産物をエッチングチャンバ５２から排出するた
め排気ポート７６を経て真空ポンプ（図示されていな
い）で通じている。
る複数の排気孔７２ａ及び７２ｂを画定し、またエッチ
ングチャンバ５２を二のゾーン、即ち、エッチングゾー
ン５４と非エッチングゾーン７４とに分離する。排気孔
７２ａ及び７２ｂは、消費済み処理ガス及び揮発性エッ
チング副産物をエッチングチャンバ５２から排出するた
め排気ポート７６を経て真空ポンプ（図示されていな
い）で通じている。
【００２４】反応装置５０は、磁気的に強化することが
できる。エッチングゾーン５４内のプロセスガスから形
成されたプラズマを磁気的に強化するため磁気コイル８
０をエッチングチャンバ５２の周囲に備えることができ
る。
できる。エッチングゾーン５４内のプロセスガスから形
成されたプラズマを磁気的に強化するため磁気コイル８
０をエッチングチャンバ５２の周囲に備えることができ
る。
【００２５】操作の間、図１ａで示されたように基板１
０が陰極５６上に配置され、プロセスガスがガス入口５
８を経てエッチングチャンバ５２内へ導入される。有機
耐反射膜１６を選択的にエッチングするためプロセスガ
スからプラズマが発生する。
０が陰極５６上に配置され、プロセスガスがガス入口５
８を経てエッチングチャンバ５２内へ導入される。有機
耐反射膜１６を選択的にエッチングするためプロセスガ
スからプラズマが発生する。
【００２６】本発明によれば、プロセスガスは、Ｏと、
ＨとＢｒを含む化合物、ＨとＩを含む化合物、及びそれ
らの混合物とで構成されるグループから選択された少な
くともひとつのパッシべーション化合物とを含む。好ま
しい化合物は、ＨＢｒである。他の好適な化合物は、Ｃ
Ｈ3Ｂｒ、ＣＨ2Ｂｒ2、ＢＢｒ2、ＣＨＢｒ3、Ｂｒ2及び
その類似物を含む。Ｂｒ又はＩを含む他の炭化水素もま
た使用することができる。
ＨとＢｒを含む化合物、ＨとＩを含む化合物、及びそれ
らの混合物とで構成されるグループから選択された少な
くともひとつのパッシべーション化合物とを含む。好ま
しい化合物は、ＨＢｒである。他の好適な化合物は、Ｃ
Ｈ3Ｂｒ、ＣＨ2Ｂｒ2、ＢＢｒ2、ＣＨＢｒ3、Ｂｒ2及び
その類似物を含む。Ｂｒ又はＩを含む他の炭化水素もま
た使用することができる。
【００２７】Ｈｅのような多様な希釈ガス、他の不活性
ガス及びＣＯ2もまたプロセスガスに加えることができ
る。
ガス及びＣＯ2もまたプロセスガスに加えることができ
る。
【００２８】プロセスガスのプラズマは、エッチングゾ
ーン５４内で発生される。プラズマの流れは、矢印８２
ａ及び８２ｂで表示される。
ーン５４内で発生される。プラズマの流れは、矢印８２
ａ及び８２ｂで表示される。
【００２９】プロセスガスの構成要素は、パッシべーシ
ョン化合物に対するＯ含有ガスのモル比を調整すること
により変えることができる。Ｏ含有ガスにおけるＯに対
するＨＢｒの典型的なモル比は、約１：２である。Ｏ含
有ガスにおけるＯに対するＨＢｒのモル比は、約１：２
０から５：２まででもよい。他のモル比は異なったプロ
セスガスの構成要素のため使用されることがある。本明
細書記載のリアクタのためのプロセスガスの典型的な流
速度は、約２０ｓｃｃｍである。
ョン化合物に対するＯ含有ガスのモル比を調整すること
により変えることができる。Ｏ含有ガスにおけるＯに対
するＨＢｒの典型的なモル比は、約１：２である。Ｏ含
有ガスにおけるＯに対するＨＢｒのモル比は、約１：２
０から５：２まででもよい。他のモル比は異なったプロ
セスガスの構成要素のため使用されることがある。本明
細書記載のリアクタのためのプロセスガスの典型的な流
速度は、約２０ｓｃｃｍである。
【００３０】プロセスガスは好ましくは、有機耐反射膜
の実質的に異方性のエッチングを達成するように、新た
に露出されエッチングされた皮膜側壁表面上で側壁をパ
ッシベーションするため効果的な量のパッシべーション
化合物を含む。
の実質的に異方性のエッチングを達成するように、新た
に露出されエッチングされた皮膜側壁表面上で側壁をパ
ッシベーションするため効果的な量のパッシべーション
化合物を含む。
【００３１】プラズマは、有機耐反射膜１６をエッチン
グするためプロセスガスから発生される。プラズマを発
生させるのに使用される電力は、一般的に約１００ワッ
トから約１０００ワットであり、典型的には２００ｍｍ
のシリコンウェーハサイズに対して約２００ワットであ
る。約２００ワット以上の電力は、エッチングの間、有
機耐反射膜の十分なパッシベーションを提供することが
できる。
グするためプロセスガスから発生される。プラズマを発
生させるのに使用される電力は、一般的に約１００ワッ
トから約１０００ワットであり、典型的には２００ｍｍ
のシリコンウェーハサイズに対して約２００ワットであ
る。約２００ワット以上の電力は、エッチングの間、有
機耐反射膜の十分なパッシベーションを提供することが
できる。
【００３２】本発明を図２で示したようにエッチングチ
ャンバに関連して上記の通り説明したが、他のリアクタ
のタイプとプラズマ源が本発明の実施に利用可能であ
る。例えば、プラズマは、電子サイクロトロン共鳴、磁
気的強化、又は誘導結合電源のような方法により任意に
強化することができる。好ましくは、磁気的強化イオン
リアクタが使用される。磁気コイル８０により誘電され
た反応装置５０内の磁場は、プラズマ内で生成されたイ
オンの濃度を上げるのに十分強力でなければならない
が、充電損傷の原因となるレベル以下でなければならな
い。基板１０の表面上の磁場は、約１０ガウス乃至約８
０ガウスが好ましいが、更に好ましくは約４０ガウスで
ある。
ャンバに関連して上記の通り説明したが、他のリアクタ
のタイプとプラズマ源が本発明の実施に利用可能であ
る。例えば、プラズマは、電子サイクロトロン共鳴、磁
気的強化、又は誘導結合電源のような方法により任意に
強化することができる。好ましくは、磁気的強化イオン
リアクタが使用される。磁気コイル８０により誘電され
た反応装置５０内の磁場は、プラズマ内で生成されたイ
オンの濃度を上げるのに十分強力でなければならない
が、充電損傷の原因となるレベル以下でなければならな
い。基板１０の表面上の磁場は、約１０ガウス乃至約８
０ガウスが好ましいが、更に好ましくは約４０ガウスで
ある。
【００３３】本明細書記載の処理チャンバのタイプとサ
イズについては、エッチングチャンバ５２内の圧力が約
１ｍＴｏｒｒから約２００ｍＴｏｒｒの圧力に維持され
ることが好ましく、また更に好ましくは１５ｍＴｏｒｒ
から２０ｍＴｏｒｒである。より低い圧力は、より均質
なエッチングをもたらすが、エッチング速度を低下させ
る。
イズについては、エッチングチャンバ５２内の圧力が約
１ｍＴｏｒｒから約２００ｍＴｏｒｒの圧力に維持され
ることが好ましく、また更に好ましくは１５ｍＴｏｒｒ
から２０ｍＴｏｒｒである。より低い圧力は、より均質
なエッチングをもたらすが、エッチング速度を低下させ
る。
【００３４】陰極５６は、エッチング中に生じるパッシ
べーション堆積物の揮発を予防する適切な温度中に保持
される。陰極の温度は、約−１５℃から約６０℃が好ま
しく、更に好ましくは約０℃から約２０℃である。
べーション堆積物の揮発を予防する適切な温度中に保持
される。陰極の温度は、約−１５℃から約６０℃が好ま
しく、更に好ましくは約０℃から約２０℃である。
【００３５】図１（ｂ）は、ベース１２と下層基層１
４、本発明の処理法に従ってエッチングされた後の有機
耐反射膜１６とフォトレジストパターン１８を含む基板
１０を示す。図示されたように、基板１０の保護された
部分及び有機耐反射膜１６は、形状４０を形成する。形
状４０は、基板１０に対しトレンチプロフィールの角度
βをなす側壁３２を含む。このプロフィールの角度は、
少なくとも約８５°が好ましく、また更に好ましくは約
８５°から約９０°である。
４、本発明の処理法に従ってエッチングされた後の有機
耐反射膜１６とフォトレジストパターン１８を含む基板
１０を示す。図示されたように、基板１０の保護された
部分及び有機耐反射膜１６は、形状４０を形成する。形
状４０は、基板１０に対しトレンチプロフィールの角度
βをなす側壁３２を含む。このプロフィールの角度は、
少なくとも約８５°が好ましく、また更に好ましくは約
８５°から約９０°である。
【００３６】本発明による処理法は、基板１０に対する
その後のエッチング性能を向上させるため形状４０の臨
界寸法のロスを好ましくは最小限にする。最重要臨界寸
法は、フォトレジストの幅と理想的には同一でなければ
ならない形状の幅Ｗである。
その後のエッチング性能を向上させるため形状４０の臨
界寸法のロスを好ましくは最小限にする。最重要臨界寸
法は、フォトレジストの幅と理想的には同一でなければ
ならない形状の幅Ｗである。
【００３７】本発明の処理法は、有機耐反射膜１６に対
するエッチング速度、好ましくは約２０００オングスト
ローム／ｍｉｎ以上で、より好ましくは約３０００オン
グストローム／ｍｉｎ以上のエッチング速度を達成す
る。
するエッチング速度、好ましくは約２０００オングスト
ローム／ｍｉｎ以上で、より好ましくは約３０００オン
グストローム／ｍｉｎ以上のエッチング速度を達成す
る。
【００３８】プロセスガスは好ましくは、ドープされて
いないポリシリコンに対する有機耐反射膜１６の選択性
が約１４０：１、ＳｉＯ２に対する有機耐反射膜１６の
選択性が約４０：１、及びフォトレジストパターンに対
する有機耐反射膜１６の選択性が少なくとも約２を示
す。
いないポリシリコンに対する有機耐反射膜１６の選択性
が約１４０：１、ＳｉＯ２に対する有機耐反射膜１６の
選択性が約４０：１、及びフォトレジストパターンに対
する有機耐反射膜１６の選択性が少なくとも約２を示
す。
【００３９】
【実施例】以下の実施例は、本発明の効果を示す。実施
例は、磁気的に強化された反応的イオンリアクタ、及び
特に、８ｉｎ．ＭｘＰポリチャンバを有するカリフォル
ニア州サンタクララのアプライド・マテリアルズ社から
入手可能な「Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ５０００」システムを
用いて実施された。
例は、磁気的に強化された反応的イオンリアクタ、及び
特に、８ｉｎ．ＭｘＰポリチャンバを有するカリフォル
ニア州サンタクララのアプライド・マテリアルズ社から
入手可能な「Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ５０００」システムを
用いて実施された。
【００４０】テストされたウェーハは、約１５５０オン
グストロームの厚さの有機耐反射膜で被膜された直径２
００ｍｍ（８ｉｎ．）を有するシリコンウェーハであっ
た。フォトレジストパターンは、有機耐反射膜上に形成
された。フォトレジストパターンの厚さ（又は形状の高
さ）は、約１μであり、形状の幅は公称上約０．４５μ
であった。ウェーハのベーキングはなかった。
グストロームの厚さの有機耐反射膜で被膜された直径２
００ｍｍ（８ｉｎ．）を有するシリコンウェーハであっ
た。フォトレジストパターンは、有機耐反射膜上に形成
された。フォトレジストパターンの厚さ（又は形状の高
さ）は、約１μであり、形状の幅は公称上約０．４５μ
であった。ウェーハのベーキングはなかった。
【００４１】図１（ａ）を参照すると、約８５°乃至８
７°のフォトレジストプロフィール角度αは、走査電子
顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察された。
７°のフォトレジストプロフィール角度αは、走査電子
顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察された。
【００４２】ウェーハエッチング処理法は、主エッチン
グ工程及び６０％オーバーエッチング工程を含む。終点
検出は、４８３．５ｎｍの波長で主エッチングの終了の
ために使用された。使用された処理条件は、以下の表１
に示す。
グ工程及び６０％オーバーエッチング工程を含む。終点
検出は、４８３．５ｎｍの波長で主エッチングの終了の
ために使用された。使用された処理条件は、以下の表１
に示す。
【００４３】 表1 処理条件 主エッチング オーバーエッチング 時間（秒） ３５．２ ２１．１ 圧力（ｍＴｏｒｒ） １５ １５ 電力（ワット） ２００ ２００ 磁場（ガウス） ４０ ４０ Ｏ2 （ｓｃｃｍ） １０ １０ ＨＢｒ（ｓｃｃｍ） １０ １０ 陰極温度（℃） １０ １０ 表２ 結果 中央部 端部 臨界寸法 ０．４３３ ０．４４２ プロフィールの角度 ８６ ８７ ショルダロス（オングストローム） １６６７ １５００ フォトレジスト（オングストローム）８５８３／８２８３ ８３１７ 約２３００オングストローム／ｍｉｎの有機耐反射膜の
エッチング速度が観察された。更に、ポリシリコン又は
ＳｉＯ2層を有するウェーハのエッチングは、ポリシリ
コンに対する有機耐反射膜の選択性が約１４０：１、及
びＳｉＯ2に対する有機耐反射膜の選択性が約３９：１
を示した。
エッチング速度が観察された。更に、ポリシリコン又は
ＳｉＯ2層を有するウェーハのエッチングは、ポリシリ
コンに対する有機耐反射膜の選択性が約１４０：１、及
びＳｉＯ2に対する有機耐反射膜の選択性が約３９：１
を示した。
【００４４】実施例の結果は、本発明による処理法が高
度の異方性のエッチング、実質的に非アンダーカッティ
ング又は非ノッチング、ポリシリコン及びＳｉＯ2に対
する有機耐反射膜の高い選択性、並びに低い臨界寸法の
ロスを十分に提供すること示す。
度の異方性のエッチング、実質的に非アンダーカッティ
ング又は非ノッチング、ポリシリコン及びＳｉＯ2に対
する有機耐反射膜の高い選択性、並びに低い臨界寸法の
ロスを十分に提供すること示す。
【００４５】本発明は、そのいくつかの好ましい実施例
に関連して非常に詳細な説明を行ったが、他の実施例も
可能である。従って、特許請求の範囲は、本明細書に含
まれている好ましい実施例の記述に限定されるものでは
ない。
に関連して非常に詳細な説明を行ったが、他の実施例も
可能である。従って、特許請求の範囲は、本明細書に含
まれている好ましい実施例の記述に限定されるものでは
ない。
【図１】（ａ）は、本発明の基板で有機耐反射膜をその
基板上に有し、またフォトレジストパターンを皮膜上に
有するその皮膜をさらにその基板上に有するその基板の
縦断面略図である。（ｂ）は、本発明のエッチング後の
図１（ａ）の基板、有機反射板防止膜及びフォトレジス
トパターンの縦断面略図である。
基板上に有し、またフォトレジストパターンを皮膜上に
有するその皮膜をさらにその基板上に有するその基板の
縦断面略図である。（ｂ）は、本発明のエッチング後の
図１（ａ）の基板、有機反射板防止膜及びフォトレジス
トパターンの縦断面略図である。
【図２】本発明の処理法を実行するための適切な装置の
縦断面略図である。
縦断面略図である。
１０ 基板 １２ ベース １４ 下装基層 １６ 有機耐反射膜 １８ フォトレジストパターン ３０ 直立形状 ３２ 側壁 ５０ 反応装置 ５２ エッチングチャンバ ５４ エッチングゾーン ５６ 陰極 ５８ ガス入口 ６０ 「シャワーヘッド」ディフューザプレート ６２ フォーカスリング ７２ 排気孔 ７４ 非エッチングゾーン ７６ 排出ポート ８０ 磁気コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 テリー コ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サウス サン フランシスコ， エイプリ ル アヴェニュー 120
Claims (28)
- 【請求項１】基層上の有機層をエッチングする処理法で
あって、 (a) Ｏ及び(i) ＨとＢｒの双方を含む化合物、及び(i
i) ＨとＩの双方を含む化合物からなるグループから選
択された少なくともひとつのパッシべーション化合物を
含む処理ガスをエッチングゾーンに導入し、 (b) 導入されたガスからプラズマを発生させ、 (c) 前記有機層をプラズマと接触させる各工程を含むエ
ッチングする処理法。 - 【請求項２】基板からの有機反射防止膜をエッチングす
る処理法であって、 (a) 有機反射防止材料を含む皮膜を自らの上に有する基
板であって、その基板がその上方にフォトレジストパタ
ーンを有するものをチャンバ内に配置すること、 (b) Ｏ及び(i) ＨとＢｒの双方を含む化合物、及び(i
i) ＨとＩの双方を含む化合物からなるグループから選
択された少なくともひとつのパッシべーション化合物で
含む処理ガスをチャンバ内に導入すること、 (c) フォトレジストパターンにより被覆されない部分の
基板から皮膜をエッチングするためにチャンバ内でプロ
セスガスのプラズマを発生させることの各工程を含むエ
ッチングする処理法。 - 【請求項３】パッシべーション化合物が、ＨＢｒ、Ｈ
Ｉ、Ｂｒを含む炭化水素、及びＩを含む炭化水素からな
るグループから選択される請求項１又は２に記載の処理
法。 - 【請求項４】パッシべーション化合物が、ＨＢｒである
請求項１又は２に記載の処理法。 - 【請求項５】基板が、シリコン含有層をその上に有する
シリコン層を含む請求項２に記載の処理法。 - 【請求項６】シリコン含有層が、ドープされた又はドー
プされていないポリシリコン又は珪化物を含む請求項４
に記載の処理法。 - 【請求項７】シリコン含有層が、x、y及びzが整数の場
合にＳｉＯ2、ＳｉxＮy、及びＳｉxＯyＮzからなるグル
ープから選択される誘電材料を含む請求項５に記載の処
理法。 - 【請求項８】プロセスガスが、新たに露出される有機層
を実質的に不動態化するに十分な量のパッシべーション
化合物を含む請求項１又は２に記載の処理法。 - 【請求項９】プロセスガスが、皮膜を実質的に異方性の
エッチングを製造するために十分な量のパッシべーショ
ン化合物を含む請求項１又は２に記載の処理法。 - 【請求項１０】基板が側壁を有する形状を有し、プロセ
スガスがエッチングの間側壁上にパッシべーション層が
形成されるに十分な量のパッシべーション化合物を含
み、パッシベーション層が被膜の実質的に異方性のエッ
チングを製造するようにサイドエッチングを実質的に防
止する請求項２に記載の処理法。 - 【請求項１１】基層が、基板上にありその基板が側壁を
有する形状を有し、及びプロセスガスが、エッチング後
側壁が基板に対して少なくとも約８５°の角度を有する
に十分な量のパッシべーション化合物を含む請求項１に
記載の処理法。 - 【請求項１２】被膜が約５００オングストロームから約
２５００オングストロームまでの厚さを有する請求項１
又は２に記載の処理法。 - 【請求項１３】プロセスガスが、約１：２０から約５：
２までのＯに対するパッシべーション化合物のモル比を
含む請求項１又は２に記載の処理法。 - 【請求項１４】プロセスガスが、ＨＢｒのＯに対するモ
ル比が約１：２を含む請求項４に記載の処理法。 - 【請求項１５】プロセスガス導入の工程が、皮膜のエッ
チング速度が約２０００オングストローム／ｍｉｎ以上
となるように十分なＯの導入を含む請求項１又は２に記
載の処理法。 - 【請求項１６】プロセスガス導入の工程が、約３０００
オングストローム／ｍｉｎ以上のエッチング速度とする
のに効果的な量のプロセスガスの導入を含む請求項１又
は２に記載の処理法。 - 【請求項１７】Ｏに対するパッシべーション化合物のモ
ル比が十分に高く、基層に対する有機層の選択比が少な
くとも４０：１である請求項１に記載の処理法。 - 【請求項１８】プロセスガスが希釈剤を含む請求項１記
載の処理法。 - 【請求項１９】シリコン含有層上の有機層を迅速且つ選
択的にエッチングする処理法であって、 (a) 少なくとも基層の一部の上に薄い有機層を有するシ
リコン含有基層含む基板をエッチングゾーン内に配置す
ること、 (b) Ｏ及び(i) 水素と臭素を含む化合物及び(ii) 水素
と沃素を含む化合物からなるグループから選択された少
なくとも１つのパッシべーションガスを含むプロセスガ
スをエッチングゾーン内へ導入すること、及び (c)プロセスガスが、少なくとも２０００オングストロ
ーム／ｍｉｎの速度で有機層をエッチングするのに十分
な酸素を含み、Ｏに対するパッシべーションガスのモル
比が、基層に対する有機層選択比が少なくとも４０：１
である程十分に高く、プラズマが、有機層と接触しエッ
チングするようなプロセスガスからプラズマを生成する
工程の各工程を含む請求項１記載の処理法。 - 【請求項２０】Ｏに対するパッシべーションガスのモル
比が、少なくとも１：２０である請求項１９記載の処理
法。 - 【請求項２１】パッシべーションガスが、ＨＢｒである
請求項１９記載の処理法。 - 【請求項２２】有機化合物が、反射防止膜である請求項
１９記載の処理法。 - 【請求項２３】基板から有機反射防止膜をエッチングす
る処理法であって、 (a) 有機反射防止材料、フォトレジストパターンをその
上に有する被膜を含む被膜をその上に有するシリコン含
有基板をチャンバ内に配置すること、 (b) ＯとＨＢｒを含むプロセスガスをチャンバ内に導入
すること、及び (c) フォトレジストパターンにより被覆されない部分の
被膜をエッチングするためチャンバ内にプロセスガスの
プラズマを生成させることの各工程を含む処理法。 - 【請求項２４】プロセスガスが、被膜の実質的に異方性
のエッチングを製造するため効果的な量のＨＢｒを含む
請求項２３記載の処理法。 - 【請求項２５】基板が、側壁を有するエッチングされた
形状を有し、パッシべーション層がエッチングの間側壁
上に形成され、前記パッシべーション層が実質的に異方
性のエッチングを製造するようにサイドエッチングを実
質的に防止する請求項２３記載の処理法。 - 【請求項２６】基板が、側壁を含む形状を有し、プロセ
スガスが、前記側壁が基板に対して少なくとも約８５°
の角度となるよう効果的な量のＨＢｒを含む請求項２３
記載の処理法。 - 【請求項２７】基板からの有機反射防止膜をエッチング
する処理法であって、 (a) その上にフォトレジストパターンを有する被膜であ
って、有機反射防止材料を含む皮膜をその上に有するシ
リコン含有基板をチャンバ内に配置すること、 (b) Ｏ及びＨＢｒを含むプロセスガスをチャンバ内に導
入すること、及び (c) フォトレジストパターンにより被覆されていない基
板から有機反射防止材料をエッチングするためチャンバ
内にプロセスガスのプラズマを生成させ、 効果的な量のプロセスガスが、(i) 基板のエッチングを
実質的に防止するため、(ii) 皮膜に実質的に異方性の
エッチングを製造するため、及び(iii)約２０００オン
グストローム／ｍｉｎ以上の皮膜のエッチング速度とす
るため、チャンバ内に導入されることの各工程を含む処
理法。 - 【請求項２８】基層上に有機層をエッチングする処理法
であって、(a)Ｏ及びＢｒ2を含むプロセスガスをエッチ
ングゾーン内に導入すること、(b)導入されたガスから
プラズマを発生させること、及び(c)有機層にプラズマ
を接触させることの各工程を含む処理法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US68360996A | 1996-07-15 | 1996-07-15 | |
| US08/683609 | 1996-07-15 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1098029A true JPH1098029A (ja) | 1998-04-14 |
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|---|---|---|---|
| JP9189903A Withdrawn JPH1098029A (ja) | 1996-07-15 | 1997-07-15 | 基板から有機反射防止膜をエッチングする処理法 |
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|---|---|
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| JP (1) | JPH1098029A (ja) |
| KR (1) | KR980012063A (ja) |
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-
1997
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- 1997-07-15 JP JP9189903A patent/JPH1098029A/ja not_active Withdrawn
- 1997-07-15 KR KR1019970032713A patent/KR980012063A/ko not_active Application Discontinuation
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