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JP3116414B2 - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

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Publication number
JP3116414B2
JP3116414B2 JP03118959A JP11895991A JP3116414B2 JP 3116414 B2 JP3116414 B2 JP 3116414B2 JP 03118959 A JP03118959 A JP 03118959A JP 11895991 A JP11895991 A JP 11895991A JP 3116414 B2 JP3116414 B2 JP 3116414B2
Authority
JP
Japan
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film
etching
gas
halogen
dry etching
Prior art date
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JP03118959A
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Japanese (ja)
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JPH04346227A (en
Inventor
啓二 篠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH04346227A publication Critical patent/JPH04346227A/en
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

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、半導体装置の製造プロ
セスにおける有機膜を選択的にエッチングする方法であ
って、特に2層レジスト法や3層レジスト法等の多層レ
ジスト技術に係るドライエッチング方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for selectively etching an organic film in a semiconductor device manufacturing process, and more particularly to a dry etching method according to a multilayer resist technique such as a two-layer resist method or a three-layer resist method. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、メモリ素子の高集積化,微細化へ
の傾向は著しく、64MDRAM,16MSRAMの製
造を目的とした開発が行なわれている。このようなデバ
イスでは、パターンルールとして0.35μmクラスの
微細加工が要求されており、KrFエキシマレーザリソ
グラフィが、この微細加工達成の最有力技術と考えられ
ている。しかし、段差を有する実デバイス構造では、下
地からの光反射などにより、解像力が低下する問題をか
かえている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a remarkable tendency toward high integration and miniaturization of memory elements, and development for the purpose of manufacturing 64 MDRAM and 16 MSRAM has been carried out. In such a device, fine processing of 0.35 μm class is required as a pattern rule, and KrF excimer laser lithography is considered to be the most prominent technique for achieving this fine processing. However, the actual device structure having a step has a problem that the resolving power is reduced due to light reflection from a base or the like.

【0003】そこで、パターンの異方性形状を実現する
方法として多層レジストプロセスが必須となってきてい
る。しかし、多層レジストの異方性加工を制御性良く高
速で行なうことは容易ではない。下層レジストのエッチ
ングガスに主として用いられている酸素(O2)では異
方性加工が困難で、必然的に低圧で、しかも高い直流電
圧条件が必要である。また、この方法においては、スパ
ッタリング効果が大きく、下地材料がスパッタされ側壁
に再付着する問題や、マスクとなる材料との選択比が大
きくとれないなどの問題がある。
Therefore, a multilayer resist process has become indispensable as a method for realizing an anisotropic shape of a pattern. However, it is not easy to perform anisotropic processing of a multilayer resist at high speed with good controllability. Oxygen (O 2 ), which is mainly used as an etching gas for the lower layer resist, is difficult to anisotropically process, and inevitably requires low pressure and high DC voltage conditions. In addition, this method has a problem that the sputtering effect is large and the underlying material is sputtered and re-adhered to the side wall, and that the selectivity with respect to the material serving as a mask cannot be made large.

【0004】このような問題を解決するための手段とし
て、特開平1−280316号公報記載の方法が知られ
ている。この方法は、低反応性ガスとしてNH3を用い
て下層レジストをエッチングし、異方性加工を図ったも
のである。
As a means for solving such a problem, a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-280316 is known. In this method, the lower layer resist is etched by using NH 3 as a low-reactivity gas to achieve anisotropic processing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術にあっては、NH3ガスを用いても、ECR
のような高密度プラズマタイプのエッチャでは異方性加
工が困難であるという問題がある。このため、ウエハを
低温にするエッチングなどが検討されているものの、実
用化を考えると室温程度のプロセスの確立が切望されて
いる。
However, in the above-mentioned prior art, even if NH 3 gas is used, the ECR
Such a high-density plasma type etcher has a problem that it is difficult to perform anisotropic processing. For this reason, although etching for lowering the temperature of the wafer has been studied, establishment of a process at about room temperature has been keenly considered in consideration of practical use.

【0006】本発明は、このような従来の問題点に着目
して創案されたものであって、有機膜の高精度異方性加
工を低直流電圧で達成できるドライエッチング方法を得
んとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object thereof is to provide a dry etching method capable of achieving high-precision anisotropic processing of an organic film at a low DC voltage. Things.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、エッ
チングガスとしてNH 3 とハロゲンを含むガスを用い
て、下地層上に形成された有機膜を選択的にエッチング
すると共に、前記ハロゲンの量を制御してNH 3 とハロ
ゲンとの反応生成物を生成し、その反応生成物により前
記有機膜の側壁に対して保護膜を形成したことを、その
解決方法としている。
Means for Solving the Problems] The present invention has edge
Using a gas containing NH 3 and halogen as the etching gas
Then, the organic film formed on the underlayer is selectively etched, and the amount of the halogen is controlled to control NH 3 and halogen.
To produce a reaction product with
The solution is to form a protective film on the side wall of the organic film .

【0008】[0008]

【作用】エッチングガスに、NH3と例えばSF6等のハ
ロゲンを含むガスを用いることにより、放電によってハ
ロゲン化アンモニウム(例えばNH4F)を生成させ、
有機膜の側壁を保護する作用がある。例えば、フッ化ア
ンモニウム(NH4F)は、融点124℃であるが昇華
性があり、融点に達しなくても気化作用はある。この場
合、側壁保護に寄与する分だけSF6等のフッ素系ガス
を添加すれば良く、少量でも異方性は得られる。
By using a gas containing NH 3 and a halogen such as SF 6 as an etching gas, an ammonium halide (eg, NH 4 F) is generated by electric discharge,
It has the function of protecting the side wall of the organic film. For example, ammonium fluoride (NH 4 F) has a melting point of 124 ° C., but is sublimable, and has a vaporizing action even if the melting point is not reached. In this case, a fluorine-based gas such as SF 6 may be added in an amount that contributes to the protection of the side wall, and anisotropy can be obtained even with a small amount.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明に係るドライエッチング方法の
詳細を図面に示す実施例に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the dry etching method according to the present invention will be described below based on embodiments shown in the drawings.

【0010】(第1実施例)図1及び図2は、本発明の
第1実施例を示している。本実施例は、層間膜としての
SiO2膜1上に形成したアルミニウム膜2を加工する
ためのエッチング用マスクとして3層レジスト技術を用
いた例である。
(First Embodiment) FIGS. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which a three-layer resist technique is used as an etching mask for processing an aluminum film 2 formed on a SiO 2 film 1 as an interlayer film.

【0011】図1は、アルミニウム膜2上に、有機膜と
しての下層レジスト膜3が形成され、下層レジスト膜3
上に形成した中間層としてのSOG(Spin On
Glass)膜4がパターニングされた状態を示してい
る。
FIG. 1 shows a lower resist film 3 as an organic film formed on an aluminum film 2.
SOG (Spin On) as an intermediate layer formed thereon
(Glass) film 4 is patterned.

【0012】次に、同図に示すように、SOG膜4をマ
スクとして、RFバイアス印加型のECRエッチャを用
いて以下に示す条件で下層レジスト膜3のエッチングを
行なう。
Next, as shown in FIG. 1, using the SOG film 4 as a mask, the lower resist film 3 is etched using an ECR etcher of an RF bias application type under the following conditions.

【0013】 このようなエッチングに際しては、図2に示すよう
に、反応生成物であるフッ化アンモニウム(NH4F)
が、エッチングされた下層レジスト膜3の側壁に付着し
てNH4F膜5を形成し、このNH4F膜5が側壁保護に
寄与して異方性加工を可能にしている。
[0013] In such etching, as shown in FIG. 2, ammonium fluoride (NH 4 F) which is a reaction product is used.
But attached to the side wall of the lower resist film 3 is etched to form a NH 4 F film 5, the NH 4 F film 5 is to enable anisotropic processing contributes to sidewall protection.

【0014】なお、上記したような高密度プラズマ形成
タイプのエッチャでは、アンモニア(NH3)単独,常
温での異方性加工は困難である。また、アンモニアガス
に添加するSF6の流量をコントロールすることによ
り、NH4Fの堆積を制御することが可能であり、これ
により下層レジスト膜3の断面形状の制御が可能とな
る。
In the above-described etcher of the high-density plasma formation type, it is difficult to carry out anisotropic processing at normal temperature with ammonia (NH 3 ) alone. Further, by controlling the flow rate of SF 6 added to the ammonia gas, it is possible to control the deposition of NH 4 F, thereby controlling the cross-sectional shape of the lower resist film 3.

【0015】(第2実施例)本実施例は、上記第1実施
例と同様のRFバイアス印加型のECRエッチャを用
い、以下の条件でSOG膜4をマスクとして下層レジス
ト膜3のエッチングを行なう。
(Second Embodiment) In this embodiment, the lower resist film 3 is etched using the SOG film 4 as a mask under the following conditions, using the same RF bias application type ECR etcher as in the first embodiment. .

【0016】 この場合、エッチングガスの比は、上記第1実施例と
同一であるが、ウエハ温度が20℃であるため、図3に
示すように、NH4Fの堆積が保進され、下層レジスト
膜3の断面形状は、テーパ形状となる。
[0016] In this case, the etching gas ratio is the same as that of the first embodiment, but since the wafer temperature is 20 ° C., the deposition of NH 4 F is promoted as shown in FIG. Has a tapered shape.

【0017】以上、実施例について説明したが、本発明
は、これらに限定されるものではなく、各種の設計変更
が可能である。
Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various design changes are possible.

【0018】例えば、上記両実施例においては、アンモ
ニア(NH3)ガスに、ハロゲンを含むガスとして六フ
ッ化イオウ(SF6)を添加したが、この他三フッ化窒
素(NF3),四フッ化炭素(CF4)等のフッ素系ガス
や、三塩化ホウ素(BCl3),や塩化水素(HCl)
等の塩素系ガスや、Br2,HBr,BBr3等のハロゲ
ン系ガスを添加しても側壁保護作用を有する膜(保護
膜)を形成することが可能である。
For example, in both of the above embodiments, sulfur hexafluoride (SF 6 ) was added as a gas containing halogen to ammonia (NH 3 ) gas. In addition, nitrogen trifluoride (NF 3 ) Fluorine gas such as fluorocarbon (CF 4 ), boron trichloride (BCl 3 ), and hydrogen chloride (HCl)
And chlorine-based gas and the like, Br 2, HBr, films having a sidewall protection effect be added to the halogen-based gas such as BBr 3 (protective
Film) can be formed.

【0019】また、本発明においては、エッチングレー
トを増大させるために、酸素(O2),窒素(N2),水
素(H2)を添加することも可能である。
In the present invention, oxygen (O 2 ), nitrogen (N 2 ), and hydrogen (H 2 ) can be added to increase the etching rate.

【0020】さらに、エッチング時のウエハ温度は、エ
ッチング条件,エッチング形状に応じて適宜選択するこ
とが可能である。
Further, the wafer temperature at the time of etching can be appropriately selected according to the etching conditions and the etching shape.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るドライエッチング方法によれば、有機膜異方性加
工を室温程度でしかも低直流電流条件で高精度に行なう
ことを可能にする効果がある。
As is clear from the above description, according to the dry etching method of the present invention, it is possible to perform anisotropic processing of an organic film at a room temperature and at a low DC current condition with high accuracy. effective.

【0022】このため、例えば多層レジストの高精度加
工が可能となり、下地層の加工をも高精度に行なえる効
果がある。
For this reason, for example, high-precision processing of a multi-layer resist becomes possible, and there is an effect that the processing of the underlayer can also be performed with high precision.

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

【図1】本発明の第1実施例の工程を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a process of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例の工程を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the steps of the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2実施例の断面図。FIG. 3 is a sectional view of a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…アルミニウム膜(下地層)、3…下層レジスト膜
(有機膜)、4…SOG膜、5…NH4F膜。
2 ... aluminum film (base layer), 3 ... lower resist film (organic film), 4 ... SOG film, 5 ... NH 4 F film.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 エッチングガスとしてNH 3 とハロゲン
を含むガスを用いて、下地層上に形成された有機膜を選
択的にエッチングすると共に、 前記ハロゲンの量を制御してNH 3 とハロゲンとの反応
生成物を生成し、その反応生成物により前記有機膜の側
壁に対して保護膜を形成したことを 特徴とするドライエ
ッチング方法。
1. An etching gas comprising NH 3 and halogen.
By using a gas containing, together with a selectively etching the organic film formed on the underlying layer, the reaction between the NH 3 and the halogen by controlling the amount of the halogen
A product is produced, and the reaction product produces
A dry etching method, wherein a protective film is formed on a wall .
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