JP2002299320A - Etching method - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】タンタルを主成分とする金属のドライエッチン
グにおいて、エッチング後のパターン形状の精度を向上
させることを目的とする。
【解決手段】タンタルを主成分とする金属を、0.2%
よりも多く且つ4%以下の酸素を含有する塩素系ガスに
晒してエッチングすることを特徴とするエッチング方
法。
[PROBLEMS] To improve the accuracy of a pattern shape after etching in dry etching of a metal containing tantalum as a main component. A metal containing tantalum as a main component is 0.2%.
An etching method characterized by exposing to a chlorine-based gas containing more than 4% of oxygen.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、タンタルを主成分
とする金属を塩素系ガスによりエッチングするエッチン
グ方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an etching method for etching a metal containing tantalum as a main component with a chlorine-based gas.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体デバイスのパターンサイズは年々
微細化の一途をたどっている。パターンサイズの微細化
にともなって、半導体基板上に形成された薄膜をエッチ
ング加工し、半導体回路パターンを形成するエッチング
技術には、一層の高精度化が期待されている。2. Description of the Related Art The pattern size of a semiconductor device is becoming finer year by year. With the miniaturization of the pattern size, it is expected that the etching technology for forming a semiconductor circuit pattern by etching a thin film formed on a semiconductor substrate will have higher precision.
【0003】パターンサイズが微細化されることによっ
て、パターン断面の縦横比、すなわちアスペクト比が増
加する。パターンサイズが0.1μm以下では、パター
ンのアスペクト比は10近くに達する可能性がある。ア
スペクト比が高くなると、エッチングガスがパターンの
底まで搬送され難くなるため、エッチングレートが急激
に低下するマイクロローディング効果という問題が発生
してくる。また、アスペクト比が高くなると、パターン
側壁に存在する保護膜が形成され難くなるために、等方
性エッチングが起こるため良好なパターン形状を形成で
きなくなる。また、これらの要因により半導体基板面内
で均一に配線パターンを形成できなくなるという問題が
生じる。As the pattern size becomes finer, the aspect ratio of the pattern cross section, that is, the aspect ratio increases. When the pattern size is 0.1 μm or less, the aspect ratio of the pattern may reach nearly 10. When the aspect ratio is increased, the etching gas is difficult to be conveyed to the bottom of the pattern, so that a problem of a microloading effect in which the etching rate sharply decreases occurs. In addition, when the aspect ratio is high, it is difficult to form a protective film existing on the pattern side wall, and isotropic etching occurs, so that a good pattern shape cannot be formed. In addition, these factors cause a problem that a wiring pattern cannot be formed uniformly on the surface of the semiconductor substrate.
【0004】このような問題を解決するために、高いア
スペクト比によりパターンをエッチングするには、マグ
ネトロンRIEやICP(Inductively Co
upled Plasma)などの高密度プラズマ源を用
いて数Pa以下の低圧力でエッチングイオンの直進性を
高める手法や、フッ素系ガスなどの吸着性の高い添加ガ
スを用いることにより、パターン側壁に保護膜を積極的
に形成する方法或いは半導体基板の温度を低下させてパ
ターン側壁に保護膜を積極的に形成する方法が用いられ
てきた。In order to solve such a problem, in order to etch a pattern with a high aspect ratio, a magnetron RIE or an ICP (Inductively Coated) is used.
A method of increasing the straightness of etching ions at a low pressure of several Pa or less using a high-density plasma source such as a coupled plasma, or a highly adsorbing additive gas such as a fluorine-based gas is used. Or a method of positively forming a protective film on a pattern side wall by lowering the temperature of a semiconductor substrate.
【0005】一方タンタルは半導体回路の電極材料や露
光用マスクの遮蔽体などとして広く用いられている。タ
ンタルは塩素系ガスによるエッチングレートが高いた
め、主に塩素系ガスを用いてエッチングされている。ま
た、パターンのアスペクト比を高くし、かつ高精度にエ
ッチングする場合には、上述したマグネトロンRIE、
ICP、フッ素系ガスを用いる方法、基板温度を低下さ
せる方法なども用いられている。On the other hand, tantalum is widely used as an electrode material of a semiconductor circuit or a shield of an exposure mask. Since tantalum has a high etching rate using a chlorine-based gas, it is mainly etched using a chlorine-based gas. In addition, when the pattern has a high aspect ratio and is etched with high precision, the above-described magnetron RIE,
A method using ICP, a fluorine-based gas, a method for lowering the substrate temperature, and the like are also used.
【0006】しかしながら0.1μm以下の微細パター
ンを形成する場合では、この様な手法を用いてもエッチ
ング後のパターン形状は最適化なものではなく、パター
ン形状制御性の悪化、マイクロローディング効果の発
生、エッチング選択比の低下といった種々の問題が半導
体回路製造や転写用マスク製造にとって大きな障害とな
っている。However, when a fine pattern of 0.1 μm or less is formed, even if such a method is used, the pattern shape after etching is not optimized, and the controllability of the pattern shape deteriorates, and the microloading effect occurs. In addition, various problems such as a decrease in the etching selectivity are serious obstacles in the manufacture of semiconductor circuits and transfer masks.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みて成されたもので、タンタルを主成分とした金属
を、高いアスペクト比でかつ高精度にエッチングする方
法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for etching a metal mainly containing tantalum with a high aspect ratio and high accuracy. Aim.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、タンタルを主成分とする金属を、0.2
%よりも多く且つ4%以下の酸素を含有する塩素系ガス
に晒してエッチングすることを特徴とするエッチング方
法を提供する。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention relates to a method for producing a metal containing tantalum as a main component by using 0.2% of tantalum.
The present invention provides an etching method characterized by performing etching by exposing to a chlorine-based gas containing more than 4% and not more than 4% of oxygen.
【0009】また、本発明は、タンタルを主成分とする
金属上にマスクを形成する工程と、前記金属の前記マス
クにより覆われていない表面を0.2%よりも多く且つ
4%以下の酸素を含有する塩素系ガスに晒すことによ
り、前記金属を選択的にエッチングすることを特徴とす
るエッチング方法を提供する。The present invention also provides a step of forming a mask on a metal containing tantalum as a main component, and the step of forming a surface of the metal which is not covered by the mask with an oxygen content of more than 0.2% and 4% or less. A selective etching of the metal by exposure to a chlorine-based gas containing
【0010】このとき0.4%以上4%以下の酸素を含
有する塩素系ガスを用いることが好ましい。At this time, it is preferable to use a chlorine-based gas containing 0.4% or more and 4% or less of oxygen.
【0011】また、本発明は、0.2%よりも多く且つ
5%以下の酸素を含有するタンタル主成分の金属を、塩
素系ガスに晒してエッチングすることを特徴とするエッ
チング方法を提供する。Further, the present invention provides an etching method characterized in that a tantalum-based metal containing more than 0.2% and not more than 5% of oxygen is etched by exposing it to a chlorine-based gas. .
【0012】また、本発明は、0.2%よりも多く且つ
5%以下の酸素を含有するタンタル主成分の金属上にマ
スクを形成する工程と、前記金属の前記マスクにより覆
われていない表面を、塩素系ガスに晒すことにより、前
記金属を選択的にエッチングすることを特徴とするエッ
チング方法を提供する。Further, the present invention provides a method of forming a mask on a tantalum-based metal containing more than 0.2% and not more than 5% of oxygen, and a surface of the metal not covered by the mask. A selective etching of the metal by exposing the metal to a chlorine-based gas.
【0013】このとき0.4%以上5%以下の酸素を含
有するタンタル主成分の金属を用いることが好ましい。At this time, it is preferable to use a tantalum-based metal containing 0.4% or more and 5% or less of oxygen.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】本発明者らは、タンタルを主成分
とする金属をエッチングするに際し、エッチャントであ
る塩素系ガス中の酸素濃度とパターンのアスペクト比に
何らかの解決手段があると考え実験を行った。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The inventors of the present invention have conducted experiments on the assumption that there is some solution to the oxygen concentration in a chlorine-based gas as an etchant and the aspect ratio of a pattern when etching a metal mainly containing tantalum. went.
【0015】図1は、塩素中の酸素濃度を横軸に、タン
タルのエッチングレートを縦軸にとった時の関係を示す
グラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship when the oxygen concentration in chlorine is plotted on the horizontal axis and the etching rate of tantalum is plotted on the vertical axis.
【0016】図1より、タンタルのエッチングレートは
酸素濃度が3%を超えると極端に低下し、5%以上の領
域では、エッチングは殆ど止まってしまうことが分か
る。これはエッチング中にタンタルが酸化され、表面に
難エッチング層が形成されることが主な原因である。パ
ターン側壁では塩素ラジカルなどの中性粒子によるエッ
チングが支配的であるが、パターンの底ではイオンによ
るエッチングが支配的であるため、エッチングに要する
エネルギー閾値が異なる。また、エッチング形状を支配
する炭素系の重合膜の形成確率は、被エッチング物のエ
ッチングレートの変化に敏感である。したがって、酸素
量を5%未満の適当な値に制御することによって、パタ
ーン形状を制御することが可能となることが考えられ
る。FIG. 1 shows that the etching rate of tantalum decreases extremely when the oxygen concentration exceeds 3%, and the etching is almost stopped in the region of 5% or more. This is mainly because tantalum is oxidized during etching, and a difficult-to-etch layer is formed on the surface. At the pattern side wall, etching by neutral particles such as chlorine radicals is dominant, but at the bottom of the pattern, etching by ions is dominant, so that the energy threshold required for etching is different. Further, the formation probability of the carbon-based polymer film that controls the etching shape is sensitive to a change in the etching rate of the object to be etched. Therefore, it is conceivable that the pattern shape can be controlled by controlling the oxygen amount to an appropriate value of less than 5%.
【0017】このような考察から塩素ガス中の酸素濃度
と、形成されるパターンの形状を線幅シフト率として比
較した。From such considerations, the oxygen concentration in the chlorine gas and the shape of the formed pattern were compared as a line width shift rate.
【0018】図3は、この結果である。ここで線幅シフ
ト率αとは α=(x0−|x0−x1|)/x0 x0はマスクパターンの幅、x1はタンタルパターンの
厚さが1/2の部分での幅とした。αが1に近いほど断
面が長方形に近い良好なパターン形状を表す。FIG. 3 shows the result. Here, the line width shift rate α is α = (x0− | x0−x1 |) / x0 where x0 is the width of the mask pattern and x1 is the width of the portion where the thickness of the tantalum pattern is 2. The closer α is to 1, the better the pattern shape whose cross section is closer to a rectangle.
【0019】図3に示すように、塩素ガスの酸素濃度が
0.2%よりも大きく4%以下であれば、断面が長方形
に近くなる。さらに塩素ガスの酸素濃度が0.4%以上
4%以下であれば線幅シフト率が0.7以上となり好ま
しいことが分かる。As shown in FIG. 3, when the oxygen concentration of chlorine gas is more than 0.2% and 4% or less, the cross section becomes almost rectangular. Further, when the oxygen concentration of the chlorine gas is 0.4% or more and 4% or less, the line width shift rate becomes 0.7 or more, which is preferable.
【0020】また、本発明者らはタンタル膜中の酸素濃
度とパターン形状にも何らかの解決手段があると考え
た。The present inventors have considered that there is some solution to the oxygen concentration and the pattern shape in the tantalum film.
【0021】図2に、タンタル膜中の酸素濃度を変化さ
せたときのタンタルのパターン形状を示す。FIG. 2 shows the pattern shape of tantalum when the oxygen concentration in the tantalum film is changed.
【0022】図2(a)に示すように、酸素濃度が0.
2%の場合には、パターン形状は等方的なものとなり好
ましくない。これは酸素濃度が低すぎてタンタル側壁に
エッチング保護膜が形成されず等方性エッチングになっ
た結果である。As shown in FIG.
In the case of 2%, the pattern shape is isotropic, which is not preferable. This is a result of an isotropic etching in which an etching protection film was not formed on the tantalum side wall because the oxygen concentration was too low.
【0023】また、図2(b)に示すように、酸素濃度
が0.4%ではパターン側壁は垂直に近づき良好なもの
であった。また、図2(c)に示すように、酸素濃度が
0.5%では順方向のテーパ角で形成されてはいるが良
好なものであった。これらの結果は微量な酸素によって
パターン側壁に良好なエッチング防止膜が形成されてい
ることからエッチングの異方性が向上した結果であると
思われる。Further, as shown in FIG. 2B, when the oxygen concentration was 0.4%, the pattern side walls approached vertically and were excellent. In addition, as shown in FIG. 2C, when the oxygen concentration was 0.5%, although the taper angle was formed in the forward direction, it was good. These results are considered to be the result of the improvement of the anisotropy of the etching, because the favorable etching prevention film was formed on the pattern side wall by a trace amount of oxygen.
【0024】このように微量の含有酸素量の制御によ
り、タンタルのパターン形状は大きく変化する。タンタ
ルが酸化されると、上述したようにエッチングに対する
エネルギー閾値および炭素系重合膜の形成確率が変化す
る。そのため、膜中の酸素濃度を適度な値に設定するこ
とにより、イオンの入射量が多いパターン底部分ではエ
ッチングレートに大きな低下はないが、パターン側壁部
分ではレジストやチャンバー内壁などから供給される炭
素系の重合膜が形成されて、所望のエッチング形状を得
ることが出来る。By controlling the amount of oxygen contained in such a small amount, the pattern shape of tantalum changes greatly. When tantalum is oxidized, the energy threshold for etching and the formation probability of the carbon-based polymer film change as described above. Therefore, by setting the oxygen concentration in the film to an appropriate value, the etching rate does not decrease significantly at the bottom of the pattern where the amount of incident ions is large, but the carbon supplied from the resist or the inner wall of the chamber at the side wall of the pattern. As a result, a desired etching shape can be obtained.
【0025】図4は、タンタル膜中の酸素濃度と、形成
されるパターンの形状を線幅シフト率として比較したグ
ラフである。FIG. 4 is a graph comparing the oxygen concentration in the tantalum film with the shape of the formed pattern as a line width shift rate.
【0026】図4に示すように、タンタル膜中の酸素濃
度が、0.2%よりも大きく5%以下であれば、断面が
長方形になる。さらにタンタル膜中の酸素濃度が0.4
%以上であれば線幅シフト率が0.9以上となり好まし
いことが分かる。As shown in FIG. 4, when the oxygen concentration in the tantalum film is more than 0.2% and 5% or less, the cross section becomes rectangular. Furthermore, the oxygen concentration in the tantalum film is 0.4
% Or more, the line width shift rate is 0.9 or more, which is preferable.
【0027】以下、本発明のエッチング方法を具体的に
説明する。先ず、エッチャントとして塩素系ガスに酸素
を混合したものを用いてタンタルをエッチングしたもの
について説明する。Hereinafter, the etching method of the present invention will be specifically described. First, tantalum is etched using a mixture of chlorine gas and oxygen as an etchant.
【0028】先ず、8インチ珪素基板上に従来の方法で
タンタル膜を成膜する。次に、この基板上に化学増幅型
レジストを塗布し、次いで電子ビーム描画装置によりパ
ターン転写を行い、露光後にレジストを現像することに
より、0.1μm以下の所望のパターンを形成した。First, a tantalum film is formed on an 8-inch silicon substrate by a conventional method. Next, a chemically amplified resist was applied on the substrate, followed by pattern transfer by an electron beam lithography apparatus. After exposure, the resist was developed to form a desired pattern of 0.1 μm or less.
【0029】次に、このレジストパターンをマスクとし
て塩素および酸素から成る混合ガスによるエッチングを
行った。エッチング装置はICPプラズマ装置を使用
し、ガスの圧力は0.5Pa、酸素濃度は0.75%、
基板温度は25度、基板バイアスは150W、印加パワ
ーは500Wとした。その結果、タンタルの0.06μ
mラインアンドスペースパターンを良好に形成すること
ができた。Next, using the resist pattern as a mask, etching was performed with a mixed gas comprising chlorine and oxygen. The etching apparatus uses an ICP plasma apparatus, the gas pressure is 0.5 Pa, the oxygen concentration is 0.75%,
The substrate temperature was 25 degrees, the substrate bias was 150 W, and the applied power was 500 W. As a result, 0.06μ of tantalum
An m-line and space pattern was successfully formed.
【0030】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。金属はタンタルに限定されず、タンタ
ルを主成分とする金属を用いることが出来る。エッチン
グガスは塩素に限定されず、三塩化ホウ素などの塩素系
ガスや、塩素系ガスを主成分とする混合ガスなどを用い
ることが出来る。また、発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。The present invention is not limited to the embodiment described above. The metal is not limited to tantalum, and a metal containing tantalum as a main component can be used. The etching gas is not limited to chlorine, and a chlorine-based gas such as boron trichloride, a mixed gas mainly containing a chlorine-based gas, or the like can be used. Various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
【0031】次に、タンタルに酸素を含有した金属を、
塩素系エッチャントでエッチングする方法について説明
する。Next, a metal containing oxygen in tantalum is
A method for etching with a chlorine-based etchant will be described.
【0032】先ず、8インチ珪素基板上に高周波マグネ
トロンパッタリング装置を用いてタンタル膜2を厚さ
0.5μmで成膜した。このとき、スパッタリングター
ゲットは純度100%のタンタルターゲットを用い、ス
パッタリングガスとしてアルゴンに酸素を混合したガス
を使用した。印加高周波電力は1500W、ガス圧力は
5Pa、ターゲット基板間距離は8cm、ガス中の酸素
濃度は1.5%である。この反応性スパッタ法により、
酸素を約0.5%含有するタンタルを形成できた。First, a tantalum film 2 having a thickness of 0.5 μm was formed on an 8-inch silicon substrate using a high-frequency magnetron sputtering apparatus. At this time, a 100% pure tantalum target was used as a sputtering target, and a gas in which oxygen was mixed with argon was used as a sputtering gas. The applied high-frequency power is 1500 W, the gas pressure is 5 Pa, the distance between target substrates is 8 cm, and the oxygen concentration in the gas is 1.5%. By this reactive sputtering method,
Tantalum containing about 0.5% oxygen could be formed.
【0033】次に、この基板上に化学増幅型レジストを
塗布し、次いで電子ビーム描画装置によりパターン転写
を行い、露光後にレジストを現像することにより、0.
1μm以下の所望のパターンを形成した。Next, a chemically amplified resist is applied on the substrate, then the pattern is transferred by an electron beam drawing apparatus, and after exposure, the resist is developed.
A desired pattern of 1 μm or less was formed.
【0034】次に、このレジストパターンをマスクとし
て塩素ガスによるエッチングを行った。エッチング装置
はICPプラズマエッチング装置を使用し、塩素ガスの
圧力は0.5Pa、基板温度は25度、基板バイアス印
加電力は100W、アンテナ印加電力は500Wとし
た。その結果、タンタルの0.06μmラインアンドス
ペースパターンを良好に形成することができた。Next, etching with chlorine gas was performed using the resist pattern as a mask. The etching apparatus used was an ICP plasma etching apparatus, the pressure of chlorine gas was 0.5 Pa, the substrate temperature was 25 degrees, the power applied to the substrate bias was 100 W, and the power applied to the antenna was 500 W. As a result, a 0.06 μm line and space pattern of tantalum was successfully formed.
【0035】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。金属はタンタルに限定されず、タンタ
ルを主成分とする金属を用いることが出来る。エッチン
グガスは塩素に限定されず、三塩化ホウ素などの塩素系
ガスや、塩素系ガスを主成分とする混合ガスなどを用い
ることが出来る。また、発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。The present invention is not limited to the embodiment described above. The metal is not limited to tantalum, and a metal containing tantalum as a main component can be used. The etching gas is not limited to chlorine, and a chlorine-based gas such as boron trichloride, a mixed gas mainly containing a chlorine-based gas, or the like can be used. Various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
【0036】次に、エッチャントの酸素濃度を変えたも
のについて説明する。Next, the case where the oxygen concentration of the etchant is changed will be described.
【0037】先ず、8インチの珪素基板上に高周波マグ
ネトロンスパッタリング装置を用いてタンタルを厚さ
0.5μmで成膜した。このとき、スパッタリングター
ゲットとして酸素を1%含有するタンタルターゲットを
用い、スパッタリングガスとしてアルゴンを使用した。
印加高周波電力は1500W、ガス圧力は5Pa、ター
ゲット基板間距離は8cmである。これにより、酸素を
約0.5%含有するタンタルを形成できた。次に、この
基板上に化学増幅型レジストを塗布し、次いで電子ビー
ム描画装置によりパターン転写を行い、露光後にレジス
トを現像することにより、0.1μm以下の所望のパタ
ーンを形成した。First, tantalum was formed to a thickness of 0.5 μm on an 8-inch silicon substrate using a high-frequency magnetron sputtering apparatus. At this time, a tantalum target containing 1% of oxygen was used as a sputtering target, and argon was used as a sputtering gas.
The applied high-frequency power is 1500 W, the gas pressure is 5 Pa, and the distance between target substrates is 8 cm. As a result, tantalum containing about 0.5% of oxygen could be formed. Next, a chemically amplified resist was applied on the substrate, followed by pattern transfer using an electron beam lithography apparatus. After exposure, the resist was developed to form a desired pattern of 0.1 μm or less.
【0038】次に、このレジストパターンをマスクとし
て塩素ガスによるエッチングを行った。エッチング装置
はICPを使用し、塩素ガスの圧力は0.5Pa、基板
温度は25度、基板印加電力は100W、アンテナ印加
電力は500Wとした。その結果、タンタルの0.06
μmラインアンドスペースパターンを良好に形成するこ
とができた。Next, etching with chlorine gas was performed using the resist pattern as a mask. The etching apparatus used was ICP, the pressure of chlorine gas was 0.5 Pa, the substrate temperature was 25 degrees, the power applied to the substrate was 100 W, and the power applied to the antenna was 500 W. As a result, 0.06 of tantalum
A μm line and space pattern was successfully formed.
【0039】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。金属はタンタルに限定されず、タンタ
ルを主成分とする金属を用いることが出来る。エッチン
グガスは塩素に限定されず、三塩化ホウ素などの塩素系
ガスや、塩素系ガスを主成分とする混合ガスなどを用い
ることが出来る。また、発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。The present invention is not limited to the embodiment described above. The metal is not limited to tantalum, and a metal containing tantalum as a main component can be used. The etching gas is not limited to chlorine, and a chlorine-based gas such as boron trichloride, a mixed gas mainly containing a chlorine-based gas, or the like can be used. Various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
【0040】次に、タンタルからなるパターンを用いた
X線露光用マスクの製造過程を説明する。先ず、X線支
持体1上に、X線透過膜2、X線吸収体膜3、エッチン
グマスク膜4を順次形成する方法について説明する。Next, the manufacturing process of an X-ray exposure mask using a pattern made of tantalum will be described. First, a method for sequentially forming an X-ray transmission film 2, an X-ray absorber film 3, and an etching mask film 4 on an X-ray support 1 will be described.
【0041】図5に示すように、LPCVD装置にマス
ク支持体1として厚さ625μm、面方位(100)の
両面研磨した4インチ珪素基板1を設置し、シラン、ア
セチレン、塩酸、水素から成る混合ガスを用い、基板温
度1100度において、X線透過膜として炭化珪素膜2
を1μm堆積させた。次に、マグネトロンスパッタリン
グ装置を用い、X線透過膜2上にエッチングストッパ膜
5として炭化珪素膜を厚さ0.05μm形成した。次
に、この上にX線吸収体膜としてタンタル膜3を、厚さ
0.5μm堆積させた。X線吸収体膜3の成膜条件は、
印加高周波電力を1kWとし、ガス圧力を2.5Paと
した。このときタンタル膜3には、0.5%酸素が含有
されている。次にマグネトロンスパッタリング装置によ
って、X線吸収体膜3上にエッチングマスク膜4として
酸化珪素膜を0.05μm堆積させた。As shown in FIG. 5, a 4-inch silicon substrate 1 having a thickness of 625 μm and a plane orientation of (100) polished on both sides was placed in an LPCVD apparatus as a mask support 1 and mixed with silane, acetylene, hydrochloric acid and hydrogen. Using a gas, at a substrate temperature of 1100 ° C., a silicon carbide film 2 as an X-ray transmission film
Was deposited at 1 μm. Next, a silicon carbide film having a thickness of 0.05 μm was formed as an etching stopper film 5 on the X-ray transmission film 2 using a magnetron sputtering apparatus. Next, a tantalum film 3 as an X-ray absorber film was deposited thereon to a thickness of 0.5 μm. The conditions for forming the X-ray absorber film 3 are as follows:
The applied high frequency power was 1 kW and the gas pressure was 2.5 Pa. At this time, the tantalum film 3 contains 0.5% oxygen. Next, a 0.05 μm silicon oxide film was deposited as an etching mask film 4 on the X-ray absorber film 3 by a magnetron sputtering apparatus.
【0042】次に、図6に示すように、マスク支持体1
を、石英ガラスからなる厚さ4mm、外径125mm
Φ、内径50mm□のマスクフレーム6に直接接合法に
より接合した。Next, as shown in FIG.
With a thickness of 4 mm made of quartz glass and an outer diameter of 125 mm
It was joined to the mask frame 6 having an inner diameter of 50 mm square by a direct joining method.
【0043】次に、図7に示すように、X線支持体1を
温度95度の水酸化カリウムによりウェットエッチング
し、X線支持体1に30mm□の開口部を形成した。Next, as shown in FIG. 7, the X-ray support 1 was wet-etched with potassium hydroxide at a temperature of 95 ° C. to form a 30 mm square opening in the X-ray support 1.
【0044】次に、図8に示すように、エッチングマス
ク膜4上にレジストパターン7を形成する。レジストに
は膜厚0.3μmのZEP−520を使用し、回転塗布
を行った後、窒素雰囲気中で170度に加熱してレジス
ト中の溶媒を揮発させた。その後、このレジスト上に電
子ビーム描画装置により加速電圧50kV、ドーズ量9
0μC/cm2で所望のパターンの描画を行い、次いで
専用現像液ZEP−RDによる現像を行い、レジストパ
ターンを形成した。Next, as shown in FIG. 8, a resist pattern 7 is formed on the etching mask film 4. As a resist, ZEP-520 having a thickness of 0.3 μm was used. After spin coating, the solvent in the resist was volatilized by heating to 170 ° C. in a nitrogen atmosphere. Thereafter, an acceleration voltage of 50 kV and a dose of 9 are applied on the resist by an electron beam lithography apparatus.
A desired pattern was drawn at 0 μC / cm 2 , and then developed with a special developer ZEP-RD to form a resist pattern.
【0045】次に、図9に示すように、マグネトロンR
IE装置を用い、フッ素系ガスを主成分とする混合ガス
により、レジストパターン7をマスクとしてエッチング
マスク膜4をエッチングした。次いで、酸素アッシング
によりレジストパターン7の除去を行った。こうしてエ
ッチングマスクパターン8が形成された。Next, as shown in FIG.
Using an IE apparatus, the etching mask film 4 was etched with a mixed gas containing a fluorine-based gas as a main component, using the resist pattern 7 as a mask. Next, the resist pattern 7 was removed by oxygen ashing. Thus, the etching mask pattern 8 was formed.
【0046】次に図10に示すように、エッチングマス
ク8を用いて塩素ガスを用いたICPプラズマによるド
ライエッチングによりX線吸収体膜3をエッチング加工
した。エッチング条件は、ガス圧力を0.5Pa、印加
高周波電力を500W、プロセス中のマスク基板温度を
25度、マスク基板へのバイアス電力を100Wとし
た。Next, as shown in FIG. 10, the X-ray absorber film 3 was etched by dry etching with ICP plasma using chlorine gas using an etching mask 8. The etching conditions were a gas pressure of 0.5 Pa, an applied high-frequency power of 500 W, a mask substrate temperature of 25 ° C. during the process, and a bias power of 100 W for the mask substrate.
【0047】以上の工程により製造したX線マスクを用
いて、X線露光用ステッパによる露光を行った。露光中
のX線透過膜と半導体基板の間隔を10μmと設定し、
レジストとして化学増幅型レジストSAL606を厚さ
0.25μmで使用した。レジスト塗布後、プリベーク
を130度で2分間行い、X線ステッパーにて露光量2
100mAsで露光し、ポストベークを120度で1分
間行った。その後、3分間の現像を行い、X線露光工程
が完了した。この基板を寸法SEMで観察したところ、
0.06μmラインアンドスペースパターンが良好に解
像していることを確認できた。以上のように半導体回路
パターンの転写を良好に行うことが出来た。Using the X-ray mask manufactured by the above steps, exposure was performed by an X-ray exposure stepper. The distance between the X-ray transmitting film and the semiconductor substrate during exposure is set to 10 μm,
A chemically amplified resist SAL606 having a thickness of 0.25 μm was used as the resist. After resist application, pre-baking is performed at 130 degrees for 2 minutes, and an exposure amount of 2 is applied with an X-ray stepper.
Exposure was performed at 100 mAs, and post-baking was performed at 120 degrees for 1 minute. Thereafter, development was performed for 3 minutes, and the X-ray exposure step was completed. When observing this substrate with a dimension SEM,
It was confirmed that the 0.06 μm line and space pattern was well resolved. As described above, the semiconductor circuit pattern was successfully transferred.
【0048】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。X線透過膜は炭化珪素に限らず、窒化
珪素、ダイアモンドなどを用いることが出来る。X線吸
収体はタンタルに限らず、タンタルを主成分とする金属
を用いることが出来る。エッチングマスクおよびエッチ
ングストッパは酸化珪素に限らず、窒化クロム、IT
O、クロムの化合物、アルミニウムの化合物などを用い
ることが出来る。エッチングガスは塩素に限定されず、
三塩化ホウ素などの塩素系ガスや、塩素系ガスを主成分
とする混合ガスなどを用いることが出来る。その他、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施する
ことができる。The present invention is not limited to the embodiment described above. The X-ray transmission film is not limited to silicon carbide, and silicon nitride, diamond, or the like can be used. The X-ray absorber is not limited to tantalum, and a metal containing tantalum as a main component can be used. The etching mask and etching stopper are not limited to silicon oxide, but include chromium nitride, IT
O, chromium compounds, aluminum compounds and the like can be used. The etching gas is not limited to chlorine,
A chlorine-based gas such as boron trichloride, a mixed gas mainly containing a chlorine-based gas, or the like can be used. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
【0049】[0049]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によると、タ
ンタルを主成分とする金属を塩素系ガスでエッチング加
工する工程において、微細なパターンを高精度かつ良好
なパターン形成を行うことができる。As described in detail above, according to the present invention, a fine pattern can be formed with high accuracy and good pattern in the step of etching a metal mainly composed of tantalum with a chlorine-based gas. .
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】 塩素と酸素の混合ガスにおけるタンタルのエ
ッチングレートを示すグラフ。FIG. 1 is a graph showing an etching rate of tantalum in a mixed gas of chlorine and oxygen.
【図2】 タンタルのエッチング形状を示す図であり
(a)は酸素濃度0.2%、(b)は酸素濃度0.4
%、(c)は酸素濃度0.5%を含有する塩素系をエッ
チャントとしたものである。FIGS. 2A and 2B are diagrams showing an etched shape of tantalum, wherein FIG. 2A shows an oxygen concentration of 0.2%, and FIG.
%, (C) is a chlorine-based etchant containing 0.5% oxygen concentration.
【図3】 塩素系ガス中の酸素濃度と線幅シフト率との
関係を示すグラフ。FIG. 3 is a graph showing a relationship between an oxygen concentration in a chlorine-based gas and a line width shift rate.
【図4】 タンタル中に含まれる酸素濃度と線幅シフト
率との関係を示すグラフ。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the concentration of oxygen contained in tantalum and the line width shift rate.
【図5】 本発明によるタンタル膜のエッチング方法を
用いてX線露光マスクを形成した断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing an X-ray exposure mask formed by using the tantalum film etching method according to the present invention.
【図6】 本発明によるタンタル膜のエッチング方法を
用いてX線露光マスクを形成した断面図。FIG. 6 is a sectional view showing an X-ray exposure mask formed by using the tantalum film etching method according to the present invention.
【図7】 本発明によるタンタル膜のエッチング方法を
用いてX線露光マスクを形成した断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view showing an X-ray exposure mask formed by using the tantalum film etching method according to the present invention.
【図8】 本発明によるタンタル膜のエッチング方法を
用いてX線露光マスクを形成した断面図。FIG. 8 is a sectional view showing an X-ray exposure mask formed by using the tantalum film etching method according to the present invention.
【図9】 本発明によるタンタル膜のエッチング方法を
用いてX線露光マスクを形成した断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view showing an X-ray exposure mask formed by using the tantalum film etching method according to the present invention.
【図10】 本発明によるタンタル膜のエッチング方法
を用いてX線露光マスクを形成した断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view showing an X-ray exposure mask formed by using the tantalum film etching method according to the present invention.
1・・・X線支持体 2・・・X線透過膜 3・・・X線吸収体 4・・・エッチングマスク 5・・・エッチングストッパ膜 6・・・マスクフレーム 7・・・レジストパターン 8・・・エッチングマスクパターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... X-ray support 2 ... X-ray transmission film 3 ... X-ray absorber 4 ... Etching mask 5 ... Etching stopper film 6 ... Mask frame 7 ... Resist pattern 8 ... Etching mask patterns
フロントページの続き Fターム(参考) 2H095 BA01 BA10 BB01 BB16 BC05 4K057 DA11 DA12 DB08 DC10 DE01 DE04 DE20 DG12 DM29 DN01 5F004 AA05 BA04 BA20 DA04 DA26 DB08 EA06 EA13 EB07 5F046 GD01 GD03 GD04 GD15 Continued on the front page F term (reference) 2H095 BA01 BA10 BB01 BB16 BC05 4K057 DA11 DA12 DB08 DC10 DE01 DE04 DE20 DG12 DM29 DN01 5F004 AA05 BA04 BA20 DA04 DA26 DB08 EA06 EA13 EB07 5F046 GD01 GD03 GD04 GD15
Claims (4)
よりも多く且つ4%以下の酸素を含有する塩素系ガスに
晒してエッチングすることを特徴とするエッチング方
法。1. A metal containing tantalum as a main component in an amount of 0.2%
An etching method characterized by exposing to a chlorine-based gas containing more than 4% of oxygen.
形成する工程と、 前記金属の前記マスクにより覆われていない表面を0.
2%よりも多く且つ4%以下の酸素を含有する塩素系ガ
スに晒すことにより、前記金属を選択的にエッチングす
ることを特徴とするエッチング方法。2. A step of forming a mask on a metal containing tantalum as a main component;
An etching method, wherein the metal is selectively etched by exposing the metal to a chlorine-based gas containing more than 2% and not more than 4% of oxygen.
含有するタンタル主成分の金属を、塩素系ガスに晒して
エッチングすることを特徴とするエッチング方法。3. An etching method characterized by exposing a metal containing tantalum as a main component containing oxygen of more than 0.2% and not more than 5% to a chlorine-based gas for etching.
含有するタンタル主成分の金属上にマスクを形成する工
程と、 前記金属の前記マスクにより覆われていない表面を、塩
素系ガスに晒すことにより、前記金属を選択的にエッチ
ングすることを特徴とするエッチング方法。4. A step of forming a mask on a tantalum-based metal containing more than 0.2% and not more than 5% of oxygen, and removing a surface of the metal not covered by the mask from a chlorine-based material. An etching method comprising selectively etching the metal by exposing the metal to a gas.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160077012A (en) | 2014-11-19 | 2016-07-01 | 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 | Plasma processing method |
-
2001
- 2001-03-29 JP JP2001097460A patent/JP2002299320A/en active Pending
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| US9506154B2 (en) | 2014-11-19 | 2016-11-29 | Hitachi High-Technologies Corporation | Plasma processing method |
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