[go: up one dir, main page]

JP2009076555A - Multilayer resist, processing method thereof, and etching method using multilayer resist - Google Patents

Multilayer resist, processing method thereof, and etching method using multilayer resist Download PDF

Info

Publication number
JP2009076555A
JP2009076555A JP2007242260A JP2007242260A JP2009076555A JP 2009076555 A JP2009076555 A JP 2009076555A JP 2007242260 A JP2007242260 A JP 2007242260A JP 2007242260 A JP2007242260 A JP 2007242260A JP 2009076555 A JP2009076555 A JP 2009076555A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
intermediate layer
resist
etching
dimension
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2007242260A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoru Goto
覚 後藤
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.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2007242260A priority Critical patent/JP2009076555A/en
Publication of JP2009076555A publication Critical patent/JP2009076555A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

【課題】半導体装置製造において、リソグラフィ寸法より小さい加工寸法を得る。
【解決手段】多層レジストの加工方法は、基板1上に、下層4、中間層5及び上層レジスト6を順次形成する工程(a)と、リソグラフィ技術により、上層レジスト6をパターニングして第1の寸法を有する上層開口16を設ける工程(b)と、上層レジスト6をマスクとして中間層5をドライエッチングすることにより、上層開口16の下方に、第2の寸法を有する中間層開口15を形成する工程(c)と、中間層5をマスクとして下層4をドライエッチングすることにより、中間層開口15の下方に、第3の寸法を有する下層開口14を形成する工程(d)とを備える。工程(c)において、第2の寸法が上部よりも下部において小さくなる形状に中間層開口15を形成することにより、工程(d)において、第3の寸法を第1の寸法よりも小さくする。
【選択図】図1
In manufacturing a semiconductor device, a processing dimension smaller than a lithography dimension is obtained.
A multilayer resist processing method includes a step (a) of sequentially forming a lower layer 4, an intermediate layer 5 and an upper layer resist 6 on a substrate 1, and a first method by patterning the upper layer resist 6 by a lithography technique. The step (b) of providing the upper layer opening 16 having the size and the intermediate layer 5 are dry-etched using the upper layer resist 6 as a mask, thereby forming the intermediate layer opening 15 having the second size below the upper layer opening 16. A step (c) and a step (d) of forming a lower layer opening 14 having a third dimension below the intermediate layer opening 15 by dry etching the lower layer 4 using the intermediate layer 5 as a mask. In the step (c), the third dimension is made smaller than the first dimension in the step (d) by forming the intermediate layer opening 15 in a shape in which the second dimension is smaller in the lower part than in the upper part.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、半導体を加工するための多層レジストとそのエッチング方法及び多層レジストを用いたエッチング方法に関するものである。   The present invention relates to a multilayer resist for processing a semiconductor, an etching method thereof, and an etching method using the multilayer resist.

半導体装置の微細化や高集積化に伴い、リソグラフィ技術において開口寸法を縮小することの要求が非常に厳しくなっている。例えば、65nm以細のデザインルールでは、ホールサイズに関するリソの開口サイズは80nmとなっており、非常に微細である。   With the miniaturization and high integration of semiconductor devices, the demand for reducing the aperture size in lithography technology has become very strict. For example, with a design rule of 65 nm or less, the opening size of the lithography related to the hole size is 80 nm, which is very fine.

このため、65nm以細のデザインルールの露光技術については、ArFレジスト、ArF液浸露光等の技術の導入が進んでいる。一方で、露光波長の短波長化、開口寸法の縮小に伴って焦点深度が減少するため、レジストが従来よりも薄膜化している。このように、65nm以細のデザインルールの微細プロセスでは、CD(Critical Dimension)制御や露光マージンの確保のためのレジストの薄膜化に伴い、エッチング時のレジスト残膜不足による寸法の拡大と、パターン形成不良とが課題として顕在化してきた。   For this reason, the introduction of techniques such as ArF resist, ArF immersion exposure, etc., is progressing for the exposure technique with a design rule of 65 nm or less. On the other hand, since the depth of focus decreases as the exposure wavelength becomes shorter and the aperture size decreases, the resist is made thinner than before. As described above, in a fine process with a design rule of 65 nm or less, along with CD (Critical Dimension) control and resist thinning for securing an exposure margin, an increase in dimension due to insufficient resist residual film during etching, Formation defects have become a problem.

これに対し、エッチング時のレジスト残膜を確保する手法の1つとして、多層レジストを用いたプロセスが公知の技術として報告されている(例えば、特許文献1を参照)。ここで、多層レジストプロセスとは、厚い下層層と、リソグラフィの高解像度を実現するための十分薄い上層レジストとの少なくとも2種類のレジスト層を組み合わせて使用する方法である。   On the other hand, a process using a multilayer resist has been reported as a known technique as one technique for securing a resist residual film during etching (see, for example, Patent Document 1). Here, the multilayer resist process is a method of using a combination of at least two types of resist layers, ie, a thick lower layer and a sufficiently thin upper layer resist for realizing a high resolution of lithography.

以下、従来の多層レジストを用いた加工プロセスの一例について、図8(a)〜(d)を参照しながら説明する。   Hereinafter, an example of a processing process using a conventional multilayer resist will be described with reference to FIGS.

まず、図8(a)に示すように、半導体基板101上にシリコン窒化膜102を堆積し、その上にシリコン酸化膜103を堆積した後、シリコン酸化膜103上に下層104、中間層105及び上層レジスト106をこの順に堆積する。この後、リソグラフィ工程を経て上層レジスト106のパターニングを行う。   First, as shown in FIG. 8A, a silicon nitride film 102 is deposited on a semiconductor substrate 101, a silicon oxide film 103 is deposited thereon, and then a lower layer 104, an intermediate layer 105, and a silicon oxide film 103 are deposited on the silicon oxide film 103. An upper resist 106 is deposited in this order. Thereafter, the upper resist 106 is patterned through a lithography process.

次に、図8(b)に示すように、パターニングされた上層レジスト106をマスクとして、中間層105をドライエッチングによりパターニングする。   Next, as shown in FIG. 8B, the intermediate layer 105 is patterned by dry etching using the patterned upper resist 106 as a mask.

次に、図8(c)に示すように、パターニングされた中間層105をマスクとして、下層104をドライエッチングによりパターニングする。   Next, as shown in FIG. 8C, the lower layer 104 is patterned by dry etching using the patterned intermediate layer 105 as a mask.

次に、図8(d)に示すように、パターニングされた下層104をマスクとして、下地のシリコン酸化膜103をエッチングすることにより、コンタクトホールパターンを形成する。
特開平6−196450号公報
Next, as shown in FIG. 8D, a contact hole pattern is formed by etching the underlying silicon oxide film 103 using the patterned lower layer 104 as a mask.
JP-A-6-196450

しかしながら、従来の多層レジストの加工方法の場合、多層レジストマスクパターンを形成する際に、中間層105、下層104をそれぞれエッチングする。このため計2回エッチングすることになり、横方向のエッチングが進行して、図8(e)に示すように、露光してパターニングした際の上層レジスト106(図8(e)に破線により示す)のリソグラフィ寸法よりもエッチング後の多層レジストマスク(中間層105及び下層104)のパターニング寸法が拡大してしまう。   However, in the case of a conventional multilayer resist processing method, the intermediate layer 105 and the lower layer 104 are etched when forming the multilayer resist mask pattern. For this reason, etching is performed twice in total, and the etching in the lateral direction proceeds, and as shown in FIG. 8E, the upper resist 106 when exposed and patterned (shown by a broken line in FIG. 8E). The patterning dimension of the multilayer resist mask (intermediate layer 105 and lower layer 104) after etching is larger than the lithography dimension of.

また、65nm以細のデザインルールの場合、コンタクトホールのリソ工程における開口サイズは100nm以下と非常に微細になる。このため、ArF露光技術、ArF液浸露光といった高NA(numerical aperture)を実現できる最新のリソグラフィ技術を用いても安定した開口を制御することは難しい。   Further, in the case of a design rule of 65 nm or less, the opening size in the contact hole lithography process is as very small as 100 nm or less. For this reason, it is difficult to control a stable aperture even by using the latest lithography technology capable of realizing a high NA (numerical aperture) such as ArF exposure technology and ArF immersion exposure.

したがって、半導体装置の更なる微細化、つまり、65nm以細のデザインルールによるデバイス開発においては、ドライエッチングの工程における寸法縮小が必須の技術となる。   Therefore, in further miniaturization of a semiconductor device, that is, device development based on a design rule of 65 nm or less, size reduction in the dry etching process is an essential technology.

ここで、従来の寸法縮小技術の一例として、2層レジストに対する寸法縮小技術を図9(a)〜(c)を参照しながら説明する。   Here, as an example of a conventional dimension reduction technique, a dimension reduction technique for a two-layer resist will be described with reference to FIGS.

まず、図9(a)に示すように、半導体基板101上に、シリコン窒化膜102を堆積し、その上にシリコン酸化膜103を堆積した後、シリコン酸化膜103上に反射防止膜107及び上層レジスト106をこの順に堆積する。この後、リソグラフィ工程を経て上層レジスト106のパターニングを行う。   First, as shown in FIG. 9A, a silicon nitride film 102 is deposited on a semiconductor substrate 101, a silicon oxide film 103 is deposited thereon, and then an antireflection film 107 and an upper layer are formed on the silicon oxide film 103. A resist 106 is deposited in this order. Thereafter, the upper resist 106 is patterned through a lithography process.

次に、図9(b)に示すように、パターニングされた上層レジスト106をマスクとして、反射防止膜107をドライエッチングする。この時、C(炭素)/F(フッ素)比の高い堆積性の強いガス、例えばC4 8 やC5 8 を用いてエッチングを行うと、フルオロカーボン系のポリマー108がパターン上に堆積される。この結果、ポリマー108により、コンタクトホールパターンのレジスト寸法が縮小する。 Next, as shown in FIG. 9B, the antireflection film 107 is dry etched using the patterned upper resist 106 as a mask. At this time, if etching is performed using a gas having a high C (carbon) / F (fluorine) ratio, such as C 4 F 8 or C 5 F 8 , the fluorocarbon polymer 108 is deposited on the pattern. The As a result, the polymer 108 reduces the resist size of the contact hole pattern.

次に、図9(c)に示すように、下地のシリコン酸化膜103をエッチングし、コンタクトパターンを形成する。   Next, as shown in FIG. 9C, the underlying silicon oxide film 103 is etched to form a contact pattern.

しかし、このようなレジスト上にポリマーを堆積して寸法を縮小する技術は、3層レジストエッチングには適用できない。なぜなら、2層を越える多層レジストエッチングの場合、下層をO2 系のガスによってエッチングするため、レジスト上に堆積したポリマーが下層エッチング時に除去されるからである。つまり、ポリマーが除去されるため、レジスト寸法の縮小は起らない。 However, such a technique of reducing the size by depositing a polymer on the resist cannot be applied to the three-layer resist etching. This is because, in the case of multi-layer resist etching exceeding two layers, the lower layer is etched with an O 2 gas, so that the polymer deposited on the resist is removed during the lower layer etching. That is, since the polymer is removed, the resist size does not decrease.

本発明は、前記課題を解決し、リソグラフィ寸法より小さい微細コンタクトを形成するための多層レジストとそのエッチング方法及び多層レジストを用いたエッチング方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide a multilayer resist for forming a fine contact smaller than the lithography dimension, an etching method thereof, and an etching method using the multilayer resist.

上記の目的を達成するため、本発明に係る多層レジストの加工方法は、基板上に、下層、中間層及び上層レジストを順次形成する工程(a)と、
リソグラフィ技術により、上層レジストをパターニングして第1の寸法を有する上層開口を設ける工程(b)と、上層レジストをマスクとして中間層をドライエッチングすることにより、上層開口の下方に、第2の寸法を有する中間層開口を形成する工程(c)と、中間層をマスクとして下層をドライエッチングすることにより、中間層開口の下方に、第3の寸法を有する下層開口を形成する工程(d)とを備え、工程(c)において、第2の寸法が上部よりも下部において小さくなる形状に中間層開口を形成することにより、工程(d)において、第3の寸法を第1の寸法よりも小さくする。
In order to achieve the above object, a multilayer resist processing method according to the present invention includes a step (a) of sequentially forming a lower layer, an intermediate layer and an upper layer resist on a substrate;
A step (b) of providing an upper layer opening having a first dimension by patterning the upper layer resist by a lithography technique, and dry etching the intermediate layer using the upper layer resist as a mask, so that a second dimension is formed below the upper layer opening. A step (c) of forming an intermediate layer opening having a step, and a step (d) of forming a lower layer opening having a third dimension below the intermediate layer opening by dry etching the lower layer using the intermediate layer as a mask. In the step (c), the intermediate layer opening is formed in a shape in which the second dimension is smaller in the lower part than in the upper part, so that the third dimension is made smaller than the first dimension in the step (d). To do.

本発明の多層レジストのエッチング方法によると、リソグラフィ技術により上層レジストに形成されたパターンの寸法(第1の寸法)よりも縮小されたパターンの寸法(第3の寸法)を有する下層を設けることができる。これは、中間層に形成する中間層開口を、その寸法(第2の寸法)が上部よりも下部において小さい形状にすることによって実現する。このように、下層をリソグラフィ寸法よりも縮小されたパターンのレジストマスクとして利用できるため、リソグラフィ寸法よりも微細なパターンの加工が可能となる。   According to the multilayer resist etching method of the present invention, it is possible to provide a lower layer having a pattern dimension (third dimension) smaller than the pattern dimension (first dimension) formed in the upper resist by lithography. it can. This is realized by making the size of the intermediate layer opening formed in the intermediate layer smaller in the lower part than in the upper part (second dimension). In this way, since the lower layer can be used as a resist mask having a pattern that is smaller than the lithography dimension, a pattern that is finer than the lithography dimension can be processed.

尚、工程(c)において、順テーパー形状に中間層開口を形成することが好ましい。   In the step (c), it is preferable to form the intermediate layer opening in a forward tapered shape.

第2の寸法が上部よりも下部において小さくなる形状の一例として、順テーパー形状とすることができる。   As an example of a shape in which the second dimension is smaller in the lower portion than in the upper portion, a forward tapered shape can be used.

また、上層レジストと中間層とは加工の選択比を有すると共に、中間層と下層とは加工の選択比を有することが好ましい。   Further, it is preferable that the upper layer resist and the intermediate layer have a processing selection ratio, and the intermediate layer and the lower layer have a processing selection ratio.

つまり、上層レジストをリソグラフィ技術により加工する際に、中間層に対して選択的に上層レジストを除去することができ、下層と中間層とはエッチング選択性を有することが好ましい。このようになっていると、三層それぞれの加工を適切に行なうことができる。   That is, when the upper layer resist is processed by a lithography technique, the upper layer resist can be selectively removed with respect to the intermediate layer, and the lower layer and the intermediate layer preferably have etching selectivity. If it has become like this, processing of each of three layers can be performed appropriately.

また、下層は芳香環を有する材料からなると共に、中間層はシリコンを含有する材料からなることが好ましい。   The lower layer is preferably made of a material having an aromatic ring, and the intermediate layer is preferably made of a material containing silicon.

尚、工程(c)において、水素原子を含むガスを用いてドライエッチングすることが好ましい。   In the step (c), dry etching is preferably performed using a gas containing hydrogen atoms.

このようにすると、エッチングガスに水素原子が含まれていることから、中間層に開口が形成される過程において、ポリマーが形成途中の開口の側壁及び底面にコンフォーマル(均一に)に形成されながらエッチングが進行する。エッチングの異方性により底面のポリマーの除去は側面のポリマーの除去よりも速いため、中間層開口はテーパ状にエッチングされる。つまり、第2の寸法が上から下に向かって小さくなる形状の中間層開口を得ることができる。   In this case, since the etching gas contains hydrogen atoms, the polymer is formed conformally (uniformly) on the side wall and bottom surface of the opening in the middle of the formation in the process of forming the opening in the intermediate layer. Etching proceeds. Since the bottom polymer removal is faster than the side polymer removal due to etching anisotropy, the interlayer opening is etched in a tapered shape. That is, an intermediate layer opening having a shape in which the second dimension decreases from top to bottom can be obtained.

また、工程(c)において、エッチング装置の下部電極にRFパワーを印加することなくドライエッチングを行なう第1ステップと、第1ステップの後に、RFパワーを印加してドライエッチングを行なう第2ステップとを行なうことが好ましい。   In step (c), a first step of performing dry etching without applying RF power to the lower electrode of the etching apparatus; and a second step of performing dry etching by applying RF power after the first step; Is preferably performed.

このようにすると、RF(Radio Frequency )パワーを印加してドライエッチングを行なう際には異方性エッチングにより底面のポリマーの除去が側壁のポリマーの除去よりも速くなる。また、RFパワーを印加しないでドライエッチングを行なう際にはポリマーが形成途中の開口の側壁及び底面にコンフォーマルに形成されながら等方的にエッチングが進行する。この結果、中間層開口はテーパ状にエッチングされる。   In this way, when dry etching is performed by applying RF (Radio Frequency) power, removal of the polymer on the bottom surface is faster than removal of the polymer on the side wall by anisotropic etching. Further, when dry etching is performed without applying RF power, the etching proceeds isotropically while forming a polymer conformally on the side wall and bottom surface of the opening in the middle of formation. As a result, the intermediate layer opening is etched in a tapered shape.

また、第1ステップと第2ステップとを交互にパルス状に繰り返すことが好ましい。   Further, it is preferable that the first step and the second step are alternately repeated in a pulse shape.

このようにすると、均一なポリマーの形成が起るステップと、異方的なエッチングの進行が起るステップとが交互に繰り返されることになり、中間層開口をテーパ状にエッチングすることができる。   In this way, the step of forming a uniform polymer and the step of anisotropic etching are alternately repeated, and the intermediate layer opening can be etched in a tapered shape.

また、工程(c)において、Arを含むガスを用いてドライエッチングすることが好ましい。   In the step (c), dry etching is preferably performed using a gas containing Ar.

このようにすると、中間層開口をテーパ状にエッチングすることができる。   In this way, the intermediate layer opening can be etched into a tapered shape.

また、工程(c)において、ガスのC/F比が大きい条件からC/F比が小さい条件に変化させながらドライエッチングすることが好ましい。   Further, in the step (c), it is preferable to perform dry etching while changing from a condition in which the gas C / F ratio is large to a condition in which the C / F ratio is small.

このようにすると、中間層開口をテーパ状にエッチングすることができる。   In this way, the intermediate layer opening can be etched into a tapered shape.

また、工程(a)において、中間層を複数の膜が積層された構造とすると共に、複数の膜のうちの下層の膜ほど上層の膜に比べてシリコン含有量が少ないようにすることが好ましい。   In the step (a), it is preferable that the intermediate layer has a structure in which a plurality of films are stacked, and that the lower film of the plurality of films has a lower silicon content than the upper film. .

膜を構成する材料において、シリコン含有量が少ないほど相対的に炭素の含有量は多くなる。このため、CF系のガスを用いてドライエッチングを行なう場合、シリコンの含有率が少ないほどエッチングレートは低くなる。よって、積層構造の中間層に開口を設ける際、下層の膜ほど横方向のエッチングの進行が抑制されることになり、中間層開口の寸法(第2の寸法)は上から下に小さくなる。   In the material constituting the film, the lower the silicon content, the higher the carbon content. Therefore, when dry etching is performed using a CF-based gas, the etching rate decreases as the silicon content decreases. Therefore, when the opening is provided in the intermediate layer of the laminated structure, the progress of the etching in the lateral direction is suppressed in the lower layer film, and the dimension of the intermediate layer opening (second dimension) decreases from the top to the bottom.

また、工程(a)において、下から上に向かってシリコンの含有量が多くなるようなシリコン濃度の傾斜を有する中間層を設けることが好ましい。   In the step (a), it is preferable to provide an intermediate layer having a silicon concentration gradient so that the silicon content increases from bottom to top.

このようにすると、シリコンの含有量の違いに起因するエッチング速度の違いにより、中間層を積層構造とする前記の場合と同様に、中間層開口は上から下に寸法(第2の寸法)が小さくなるテーパ形状に形成される。   In this way, due to the difference in the etching rate due to the difference in the silicon content, the intermediate layer opening has a dimension from the top to the bottom (second dimension) as in the case where the intermediate layer has a laminated structure. It is formed in a tapered shape that becomes smaller.

尚、CVD法により前記シリコン濃度の傾斜を有する中間層を形成することが好ましい。   In addition, it is preferable to form the intermediate layer having the gradient of the silicon concentration by the CVD method.

中間層における前記のシリコン濃度の傾斜を実現する方法として、CVD(Chemical Vapor Deposition )法によって中間層を形成しても良い。   As a method for realizing the above-described gradient of silicon concentration in the intermediate layer, the intermediate layer may be formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.

また、工程(a)において、中間層を複数の膜が積層された構造とすると共に、複数の膜のうちの下層の膜ほど上層の膜に比べて所定のエッチングガスに対するエッチングレートが低いようにすることが好ましい。   In the step (a), the intermediate layer has a structure in which a plurality of films are stacked, and the lower layer of the plurality of films has a lower etching rate with respect to a predetermined etching gas than the upper layer. It is preferable to do.

このようにすると、積層構造の中間層に中間層開口を形成する際に、下層の膜ほど横方向横方向のエッチングの進行が抑制されることになり、中間層開口は上から下に寸法が小さくなるテーパ形状に形成される。   In this way, when the intermediate layer opening is formed in the intermediate layer of the laminated structure, the progress of the lateral lateral etching is suppressed in the lower layer film, and the intermediate layer opening has a size from top to bottom. It is formed in a tapered shape that becomes smaller.

前記の目的を達成するため、本発明の多層レジストを用いたエッチング方法は、基板上に、下層、中間層及び上層レジストを順次形成する工程(a)と、
リソグラフィ技術により、上層レジストをパターニングして第1の寸法を有する上層開口を設ける工程(b)と、上層レジストをマスクとして中間層をドライエッチングすることにより、上層開口の下方に、第2の寸法を有する中間層開口を形成する工程(c)と、中間層をマスクとして下層をドライエッチングすることにより、中間層開口の下方に、第3の寸法を有する下層開口を形成する工程(d)と、下層をマスクとして被加工膜をドライエッチングすることにより、下層開口の下方に被加工膜開口を設ける工程(e)とを備え、工程(c)において、第2の寸法が上部によりも下部において小さくなる形状に中間層開口を形成することにより、工程(d)において、第3の寸法を第1の寸法よりも小さくする。
In order to achieve the above object, an etching method using a multilayer resist of the present invention comprises a step (a) of sequentially forming a lower layer, an intermediate layer and an upper layer resist on a substrate,
A step (b) of providing an upper layer opening having a first dimension by patterning the upper layer resist by a lithography technique, and dry etching the intermediate layer using the upper layer resist as a mask, so that a second dimension is formed below the upper layer opening. A step (c) of forming an intermediate layer opening having a step, and a step (d) of forming a lower layer opening having a third dimension below the intermediate layer opening by dry etching the lower layer using the intermediate layer as a mask. And a step (e) of forming a film opening under the lower layer opening by dry-etching the film to be processed using the lower layer as a mask. In the step (c), the second dimension is lower than the upper part. By forming the intermediate layer opening in a reduced shape, the third dimension is made smaller than the first dimension in step (d).

本発明の多層レジストを用いたエッチング方法によると、リソグラフィ技術により上層レジストに形成されたパターンの寸法(第1の寸法)よりも縮小されたパターンの寸法(第3の寸法)を有する下層を設けることができる。このような下層をマスクとしてエッチングを行なうことにより、被加工膜に対し、リソグラフィ寸法よりも縮小された寸法の開口(被加工膜開口)を設けることができる。   According to the etching method using the multilayer resist of the present invention, the lower layer having the pattern dimension (third dimension) reduced from the pattern dimension (first dimension) formed in the upper resist by the lithography technique is provided. be able to. By performing etching using such a lower layer as a mask, an opening (a film opening to be processed) having a size smaller than the lithography dimension can be provided in the film to be processed.

尚、工程(c)において、順テーパー形状に中間層開口を形成することを特徴とする多層レジストを用いることが好ましい。   In the step (c), it is preferable to use a multilayer resist characterized by forming an intermediate layer opening in a forward tapered shape.

第2の寸法が上部によりも下部において小さくなる形状の一例として、このように順テーパー形状としても良い。   As an example of a shape in which the second dimension is smaller in the lower part than in the upper part, a forward tapered shape may be used.

また、前記の目的を達成するため、本発明の第1の多層レジストは、基板上に形成された、芳香環を有し且つ炭素を含有する下層と、下層上に積層し且つシリコンを含有する中間層と、中間層上に積層する上層レジストを含み、中間層は、複数の膜が積層された構造を有し、複数の膜のうちの下層の膜ほど上層の膜に比べてシリコン含有量が少ない。   In order to achieve the above object, the first multilayer resist of the present invention includes a lower layer having an aromatic ring and containing carbon, formed on a substrate, and laminated on the lower layer and containing silicon. The intermediate layer includes an upper layer resist stacked on the intermediate layer, and the intermediate layer has a structure in which a plurality of films are stacked, and the silicon content in the lower layer of the plurality of films is higher than that in the upper layer. Less is.

また、本発明の第2の多層レジストは、基板上に形成された、芳香環を有し且つ炭素を含有する下層と、下層上に積層し且つシリコンを含有する中間層と、中間層上に積層する上層レジストを含み、中間層は、下から上に向かってシリコンの含有量が多くなるようなシリコン濃度の傾斜を有する。   In addition, the second multilayer resist of the present invention includes a lower layer having an aromatic ring and containing carbon, an intermediate layer laminated on the lower layer and containing silicon, and an intermediate layer formed on the substrate. The intermediate layer includes an upper layer resist to be stacked, and the intermediate layer has a silicon concentration gradient so that the silicon content increases from the bottom to the top.

また、本発明の第3の多層レジストは、基板上に形成された、芳香環を有し且つ炭素を含有する下層と、下層上に積層し且つシリコンを含有する中間層と、中間層上に積層する上層レジストを含み、中間層は、複数の膜が積層された構造を有し、複数の膜のうちの下層の膜ほど上層の膜に比べて所定のエッチングガスに対するエッチングレートが低い。   The third multilayer resist of the present invention comprises a lower layer having an aromatic ring and containing carbon, an intermediate layer laminated on the lower layer and containing silicon, and an intermediate layer formed on the substrate. The intermediate layer has a structure in which a plurality of films are stacked. The lower layer of the plurality of films has a lower etching rate with respect to a predetermined etching gas than the upper layer.

本発明の第1〜第3の多層レジストによると、リソグラフィ技術により上層開口を設けた上層レジストをマスクとして中間層をドライエッチングすることにより、上から下に寸法が小さくなる形状の中間層開口を設けることができる。このため、下層に対して上層開口よりも小さい下層開口を設けることができる。このような下層をマスクとして加工を行なうことにより、リソグラフィ寸法よりも縮小されたパターンを形成することが可能となる。   According to the first to third multilayer resists of the present invention, an intermediate layer opening having a shape whose size decreases from top to bottom is obtained by dry etching the intermediate layer using the upper layer resist provided with the upper layer opening by lithography technology as a mask. Can be provided. For this reason, a lower layer opening smaller than the upper layer opening can be provided for the lower layer. By performing processing using such a lower layer as a mask, it is possible to form a pattern smaller than the lithography dimension.

本発明の多層レジストとそのエッチング方法及び多層レジストを用いたエッチング方法によると、中間層に設ける中間層開口について、上から下に寸法を小さくすることができる。このため、リソグラフィ技術によりパターニングされる上層レジストに比べて縮小されたパターンを有する下層を形成することができ、リソグラフィ寸法よりも縮小されたパターンの加工が可能となる。   According to the multilayer resist of the present invention, the etching method thereof, and the etching method using the multilayer resist, the dimension of the interlayer opening provided in the interlayer can be reduced from the top to the bottom. For this reason, it is possible to form a lower layer having a reduced pattern as compared with an upper resist that is patterned by a lithography technique, and it is possible to process a pattern that is smaller than the lithography dimension.

(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態に係る多層レジストとその加工方法について、図面を参照しながら説明する。図1(a)〜(d)は多層レジストの形成及びエッチングの工程を示す断面図である。また、図2(a)はCF4 /CHF3 流量比と加工の寸法の関係を示し、図2(b)及び(c)は、CHF3 の流量と加工形状の関係を示す。
(First embodiment)
Hereinafter, a multilayer resist and a processing method thereof according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A to 1D are cross-sectional views showing the steps of forming and etching a multilayer resist. FIG. 2A shows the relationship between the CF 4 / CHF 3 flow rate ratio and the machining dimension, and FIGS. 2B and 2C show the relationship between the CHF 3 flow rate and the machining shape.

まず、図1(a)に示す通り、半導体基板1上に、例えばCVD法により膜厚30nm程度のシリコン窒化膜2を形成する。続いて、シリコン窒化膜2上に、例えばCVD法により膜厚400nmのシリコン酸化膜3を形成する。更に、シリコン酸化膜3上に、膜厚250nmの下層4、膜厚90nmの中間層5及び膜厚150nmの上層レジスト6を下からこの順に形成する。   First, as shown in FIG. 1A, a silicon nitride film 2 having a thickness of about 30 nm is formed on a semiconductor substrate 1 by, eg, CVD. Subsequently, a silicon oxide film 3 having a thickness of 400 nm is formed on the silicon nitride film 2 by, eg, CVD. Further, on the silicon oxide film 3, a lower layer 4 having a thickness of 250 nm, an intermediate layer 5 having a thickness of 90 nm, and an upper resist 6 having a thickness of 150 nm are formed in this order from the bottom.

ここで、下層4は、炭素原子を含有し、特に芳香環を有する材料(例えば、ノボラック系のレジスト材料の塗膜)により形成する。また、中間層5は、シリコンを含有するレジスト材料(例えば、シロキサン系材料)により形成する。上層レジスト6については、例えばアクリル系ポリマーをベースとした化学増幅型レジストを用いて形成する。   Here, the lower layer 4 is formed of a material containing a carbon atom and having an aromatic ring (for example, a coating film of a novolac resist material). The intermediate layer 5 is formed of a resist material containing silicon (for example, a siloxane material). The upper layer resist 6 is formed using, for example, a chemically amplified resist based on an acrylic polymer.

この後、ArFエキシマレーザーリソグラフィを利用して、上層レジスト6に、リソグラフィ径L1が90nmであるホールパターン(上層開口16)を形成する。   Thereafter, a hole pattern (upper layer opening 16) having a lithography diameter L1 of 90 nm is formed in the upper layer resist 6 using ArF excimer laser lithography.

次に、図1(b)に示す通り、上層開口16の設けられた上層レジスト6をマスクとして中間層5をドライエッチングし、上層開口16の下に中間層開口15を形成する。このとき、中間層開口15のホール形状は、トップ寸法L2が100nm、ボトム寸法L3が70nmのテーパー形状とする。尚、中間層5のエッチング過程において上層開口16の側壁についてもエッチングされるため、中間層開口15のトップ寸法L2は上層開口16のリソグラフィ径L1よりも大きくなっている。   Next, as shown in FIG. 1B, the intermediate layer 5 is dry-etched using the upper layer resist 6 provided with the upper layer opening 16 as a mask to form the intermediate layer opening 15 below the upper layer opening 16. At this time, the hole shape of the intermediate layer opening 15 is a tapered shape having a top dimension L2 of 100 nm and a bottom dimension L3 of 70 nm. Since the sidewall of the upper layer opening 16 is also etched in the etching process of the intermediate layer 5, the top dimension L 2 of the intermediate layer opening 15 is larger than the lithography diameter L 1 of the upper layer opening 16.

このように、中間層5をエッチングにより加工し、上から下に寸法が小さくなるテーパ形状の中間層開口15を設けることが本実施形態の多層レジスト及びその加工方法の特徴の一つである。これについては、後に更に詳しく述べる。   Thus, processing the intermediate layer 5 by etching and providing the tapered intermediate layer opening 15 whose size decreases from the top to the bottom is one of the features of the multilayer resist and the processing method thereof according to this embodiment. This will be described in more detail later.

次に、図1(c)に示すように、中間層開口15が設けられた中間層5と、その上に残る部分の上層レジスト6とをマスクとして、下層4をエッチングする。   Next, as shown in FIG. 1C, the lower layer 4 is etched using the intermediate layer 5 provided with the intermediate layer opening 15 and the upper layer resist 6 remaining thereon as a mask.

このためのドライエッチング方法の一例は、次の通りである。つまり、エッチングガスをCO/O2 /Ar=100/50/500sccm、エッチング雰囲気の圧力を15mTorrとし、基板温度を20℃に設定する。また、2周波RIE方式のエッチングを用い、RFパワーについては上部電極を1500W、下部電極を300Wとする。 An example of a dry etching method for this purpose is as follows. That is, the etching gas is set to CO / O 2 / Ar = 100/50/500 sccm, the pressure in the etching atmosphere is set to 15 mTorr, and the substrate temperature is set to 20 ° C. In addition, using a 2-frequency RIE etching, the RF power is 1500 W for the upper electrode and 300 W for the lower electrode.

このようなCO/O2 /Ar系のガスによるエッチングの場合、酸素ラジカルを主体とするエッチングとなるため、Siを含有するレジストである中間層5に対する選択比が高い。具体的なエッチングレートを例示すると、下層4について250nm/minであるのに対して中間層5について10nm/minであり、選択比が25以上である。 In the case of etching using such a CO / O 2 / Ar-based gas, etching is mainly performed with oxygen radicals, so that the selectivity with respect to the intermediate layer 5 that is a resist containing Si is high. When a specific etching rate is illustrated, it is 250 nm / min for the lower layer 4, 10 nm / min for the intermediate layer 5, and the selection ratio is 25 or more.

よって、中間層5をほとんどエッチングすることなく下層4をエッチングすることができ、中間層開口15のボトム寸法L3を変化させることなく下層4のエッチングを行なうことができる。   Therefore, the lower layer 4 can be etched without almost etching the intermediate layer 5, and the lower layer 4 can be etched without changing the bottom dimension L 3 of the intermediate layer opening 15.

また、下層4のエッチングは、下層4がサイドエッチングにより横方向に寸法拡大することのない条件に適正化して行なう。   Further, the etching of the lower layer 4 is performed by optimizing the conditions so that the lower layer 4 is not laterally expanded by side etching.

これにより、トップ寸法L4及びボトム寸法L5が共に70nmであるホール形状の下層開口14を形成することができる。尚、上層レジスト6は、下層4をエッチングする途中でエッチングされて消失する。   Thereby, the hole-shaped lower layer opening 14 having both the top dimension L4 and the bottom dimension L5 of 70 nm can be formed. The upper layer resist 6 is etched and disappears while the lower layer 4 is being etched.

続いて、図1(d)に示す工程を行なう。つまり、中間層5及び下層4をマスクとして、シリコン酸化膜3をドライエッチングする。このとき、Siを含有する中間層5についてもエッチングされて消失する。また、下層4に形成されている下層開口14について、側壁上部の角が削られて上部が広がることになる。しかし、このように角の削れる部分がシリコン酸化膜3にまで達することがないようにエッチングの条件、下層4の膜厚等を制御することにより、シリコン酸化膜3をほぼ垂直に加工してコンタクトホール13を得ることができる。尚、コンタクトホール13のボトム寸法L6は、60nmである。   Subsequently, the process shown in FIG. That is, the silicon oxide film 3 is dry-etched using the intermediate layer 5 and the lower layer 4 as a mask. At this time, the intermediate layer 5 containing Si is also etched away. Moreover, about the lower layer opening 14 formed in the lower layer 4, the corner | angular part of the side wall upper part is shaved and an upper part will spread. However, by controlling the etching conditions, the film thickness of the lower layer 4 and the like so that the corner-cut portion does not reach the silicon oxide film 3, the silicon oxide film 3 is processed almost vertically to make contact. Hole 13 can be obtained. The bottom dimension L6 of the contact hole 13 is 60 nm.

上記したように、コンタクトホール13のボトム寸法L6は60nmであり、下層4のボトム寸法L5である70nmよりもさらに狭くなっている。これは、本実施形態の場合、酸化膜エッチングの際に下地のストッパー膜となる窒化膜によってコンタクトエッチングをストップさせているためである。このようにすると、ポリマーの多い条件においてエッチングを行なっていることになるため、コンタクト形状はテーパー形状になり、ボトム寸法がリソ寸法よりも小さくなる。   As described above, the bottom dimension L6 of the contact hole 13 is 60 nm, which is further narrower than 70 nm, which is the bottom dimension L5 of the lower layer 4. This is because, in the case of the present embodiment, contact etching is stopped by a nitride film serving as a base stopper film during oxide film etching. In this case, since the etching is performed under a condition with a large amount of polymer, the contact shape becomes a tapered shape, and the bottom dimension becomes smaller than the lithographic dimension.

尚、シリコン酸化膜3に対するエッチングを行なう前に、下層4上に残っている中間層5(図1(c)を参照)を除去するためのエッチング工程を追加しても良い。   An etching step for removing the intermediate layer 5 (see FIG. 1C) remaining on the lower layer 4 may be added before etching the silicon oxide film 3.

このようにして、上層レジスト6に設けた上層開口16のリソグラフィ径L1(90nm)よりも30nm寸法縮小した60nm径のボトム寸法L6を有するコンタクトホールを得ることができる。   In this way, a contact hole having a bottom dimension L6 having a diameter of 60 nm, which is reduced by 30 nm from the lithography diameter L1 (90 nm) of the upper layer opening 16 provided in the upper layer resist 6, can be obtained.

以下に、図1(b)に示す中間層5のエッチング方法について更に説明する。本実施形態における中間層5のドライエッチング方法の一例は、次の通りである。つまり、エッチングガスをCF4 /CHF3 =200/40sccm、エッチング雰囲気の圧力を100mTorrとし、基板温度を20℃に設定する。また、2周波RIE方式のエッチング装置を用い、RFパワーについては上部電極を600W、下部電極を300Wとする。 Below, the etching method of the intermediate | middle layer 5 shown in FIG.1 (b) is further demonstrated. An example of the dry etching method of the intermediate layer 5 in the present embodiment is as follows. That is, the etching gas is set to CF 4 / CHF 3 = 200/40 sccm, the pressure of the etching atmosphere is set to 100 mTorr, and the substrate temperature is set to 20 ° C. A two-frequency RIE etching apparatus is used, and the RF power is 600 W for the upper electrode and 300 W for the lower electrode.

ここで、中間層開口15のボトム寸法L3及びコンタクトホール13のボトム寸法L6について、エッチングガスのCF4 /CHF3 流量比に対する依存性を図2(a)に示す。図2(a)に示される通り、CF4 /CHF3 流量比が低いと、中間層開口15のボトム寸法L3と共にコンタクトホール13のボトム寸法L6も小さくなる。つまり、中間層開口15のボトム寸法L3を縮小することによりコンタクトホール13のボトム寸法L6を縮小することが可能であることが判る。 Here, the dependency of the etching gas on the CF 4 / CHF 3 flow rate ratio with respect to the bottom dimension L3 of the intermediate layer opening 15 and the bottom dimension L6 of the contact hole 13 is shown in FIG. As shown in FIG. 2A, when the CF 4 / CHF 3 flow rate ratio is low, the bottom dimension L 6 of the contact hole 13 as well as the bottom dimension L 3 of the intermediate layer opening 15 becomes small. That is, it can be seen that the bottom dimension L6 of the contact hole 13 can be reduced by reducing the bottom dimension L3 of the intermediate layer opening 15.

また、図2(b)には、CHF3 流量が0sccmである場合及び40sccmである場合について、中間層5のエッチング後及び下層4のエッチング後における断面形状を示している。図2(b)に示される通り、CHF3 を添加することにより、中間層開口15をテーパー形状として、ボトム寸法L3をトップ寸法L2よりも小さくすることができる。 FIG. 2B shows cross-sectional shapes after etching the intermediate layer 5 and after etching the lower layer 4 when the CHF 3 flow rate is 0 sccm and 40 sccm. As shown in FIG. 2B, by adding CHF 3 , the intermediate layer opening 15 can be tapered and the bottom dimension L3 can be made smaller than the top dimension L2.

これは、エッチングガスに添加したCHF3 にHが含まれるため、形成される途中の中間層開口15における表面及び側面の全体にコンフォーマルにポリマーが形成されることによる。つまり、異方性のエッチングであることから深さ方向(縦方向)のエッチングが横方向のエッチングよりも高いレートで進むため、中間層開口15が深くなるに連れて側面残されるポリマーによって横方向の寸法が縮小する。 This is because H is contained in CHF 3 added to the etching gas, so that a polymer is conformally formed on the entire surface and side surfaces of the intermediate layer opening 15 in the middle of formation. That is, since the etching in the depth direction (longitudinal direction) proceeds at a higher rate than the etching in the lateral direction because it is anisotropic etching, the polymer is left in the lateral direction due to the polymer left on the side surface as the intermediate layer opening 15 becomes deeper. The dimensions of are reduced.

尚、本実施形態において、中間層開口15をテーパー形状とするためにCHF3 ガスを用いたが、これには限らない。例えば、CH3 F、CH2 2 等の水素を含有するフルオロハイドロカーボン系化合物であれば同様の効果を実現することができる。 In the present embodiment, the CHF 3 gas is used to make the intermediate layer opening 15 have a tapered shape, but the present invention is not limited to this. For example, the same effect can be realized if it is a fluorohydrocarbon compound containing hydrogen such as CH 3 F and CH 2 F 2 .

(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態に係る多層レジストとその加工方法について、図面を参照しながら説明する。図3(a)〜(c)は、多層レジストの形成及びエッチングの工程を示す断面図であり、図3(d)は、エッチングの際の下部電極におけるRFパワーの印加について示す図である。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a multilayer resist and a processing method thereof according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views showing the steps of forming and etching the multilayer resist, and FIG. 3D is a view showing application of RF power to the lower electrode during etching.

まず、図3(a)に示す通り、半導体基板1上にシリコン窒化膜2、シリコン酸化膜3、下層4、中間層5及び上層レジスト6が下からこの順に積層した構造を形成する。更に、上層レジスト6をリソグラフィ径が90nmであるホールパターン(上層開口16)を形成する。ここまでの工程は、第1の実施形態において図1(a)により説明したのと同様である。   First, as shown in FIG. 3A, a structure in which a silicon nitride film 2, a silicon oxide film 3, a lower layer 4, an intermediate layer 5 and an upper layer resist 6 are stacked in this order from the bottom on a semiconductor substrate 1 is formed. Further, a hole pattern (upper layer opening 16) having a lithography diameter of 90 nm is formed in the upper layer resist 6. The steps so far are the same as those described in the first embodiment with reference to FIG.

次に、図3(b)に示すように、上層開口16が設けられた上層レジスト6をマスクとして、中間層5をエッチングする。これにより、トップ寸法100nm、ボトム寸法70nmのホール形状を有する中間層開口15を形成する。   Next, as shown in FIG. 3B, the intermediate layer 5 is etched using the upper layer resist 6 provided with the upper layer opening 16 as a mask. Thereby, the intermediate layer opening 15 having a hole shape with a top dimension of 100 nm and a bottom dimension of 70 nm is formed.

このようなトップ寸法よりもボトム寸法が小さい中間層開口15を形成することが、第1の実施形態と同様に、本実施形態の多層レジスト及びその加工方法の特徴の一つである。これについては、後に更に詳しく述べる。   The formation of the intermediate layer opening 15 having a bottom dimension smaller than the top dimension is one of the features of the multilayer resist and the processing method thereof according to the present embodiment, as in the first embodiment. This will be described in more detail later.

続いて、図3(c)の工程を行なう。まず、中間層開口15が形成された中間層5をマスクとして下層4に下層開口14を形成する。続いて、下層開口14が設けられた下層4をマスクとしてシリコン酸化膜3をドライエッチングし、シリコン酸化膜3にコンタクトホール13を形成する。この際、下層開口14は側壁上部の角が削られて上部が広がることになるが、削られる部分がシリコン酸化膜3には達しないようにエッチングの条件を設定することにより、コンタクトホール13を垂直に加工することができる。尚、シリコン酸化膜3に対するエッチングを行なう前に、下層4上に残っている中間層5を除去するためのエッチング工程を追加しても良い。このような工程については、第1の実施形態において図1(c)及び(d)により示したものと同様である。   Subsequently, the process of FIG. First, the lower layer opening 14 is formed in the lower layer 4 using the intermediate layer 5 in which the intermediate layer opening 15 is formed as a mask. Subsequently, the silicon oxide film 3 is dry-etched using the lower layer 4 provided with the lower layer opening 14 as a mask to form a contact hole 13 in the silicon oxide film 3. At this time, the lower opening 14 is cut off at the corner of the upper portion of the side wall and the upper portion is widened. By setting the etching conditions so that the portion to be cut does not reach the silicon oxide film 3, the contact hole 13 is formed. Can be processed vertically. An etching process for removing the intermediate layer 5 remaining on the lower layer 4 may be added before etching the silicon oxide film 3. Such steps are the same as those shown in FIGS. 1C and 1D in the first embodiment.

このようにして、上層レジスト6に設けた上層開口16のリソグラフィ径よりも寸法縮小したボトム寸法を有するコンタクトホール13を得ることができる。   In this manner, the contact hole 13 having a bottom dimension that is smaller than the lithography diameter of the upper layer opening 16 provided in the upper layer resist 6 can be obtained.

次に、図3(b)に示す中間層5のエッチング方法の一例を説明する。本実施形態では、エッチングガスとしてC4 8 /CF4 =6/100sccmを用いる。第1の実施形態において用いたエッチングガスとは異なり、Hを含むガスは用いていない。また、エッチング雰囲気の圧力を100mTorrとし、基板温度を20℃に設定する。また、2周波RIE方式のエッチング装置を用い、上部電極のRFパワーを600Wとする。更に、下部電極RFパワーについては、図3(d)に示す通り、300WのRFパワーを印加するステップと、RFパワーを印加しないステップとを組み合わせる。 Next, an example of a method for etching the intermediate layer 5 shown in FIG. In this embodiment, C 4 F 8 / CF 4 = 6/100 sccm is used as the etching gas. Unlike the etching gas used in the first embodiment, a gas containing H is not used. Further, the pressure of the etching atmosphere is set to 100 mTorr, and the substrate temperature is set to 20 ° C. In addition, the RF power of the upper electrode is set to 600 W using a two-frequency RIE etching apparatus. Further, for the lower electrode RF power, as shown in FIG. 3D, the step of applying the RF power of 300 W and the step of not applying the RF power are combined.

エッチング中、下部電極にRFパワーを印加していない時には、下部電極側へのイオンの引き込みが発生しない。このためポリマーのデポジション反応が優勢となり、エッチングは進行しにくく、ポリマーがウエハ全面に堆積される。このとき、上層開口16の側面にもポリマーが堆積する。   During etching, when no RF power is applied to the lower electrode, no ions are attracted to the lower electrode. For this reason, the deposition reaction of the polymer becomes dominant, the etching hardly proceeds, and the polymer is deposited on the entire surface of the wafer. At this time, the polymer is also deposited on the side surface of the upper layer opening 16.

これに対し、エッチング中に下部電極にRFパワーを印加すると、イオンの引き込みが生じて異方性エッチングとして反応が進む。このため、形成途中の中間層開口15において、壁面のポリマーに対するエッチングよりも底部のポリマーに対するエッチングの方が速く、下方向へのエッチングがより速く進む。   In contrast, when RF power is applied to the lower electrode during etching, ions are attracted and the reaction proceeds as anisotropic etching. For this reason, in the intermediate layer opening 15 in the middle of formation, the etching for the bottom polymer is faster and the downward etching proceeds faster than the etching for the polymer on the wall surface.

従って、第1のステップではRFパワーを印加しないエッチングを行ない、その次の第2のステップとしてRFパワーを印加するエッチングを行なうことにより、中間層5に図3(b)に示すようなテーパー形状の中間層開口15を形成することができる。   Accordingly, by performing etching without applying RF power in the first step, and performing etching by applying RF power as the next second step, the intermediate layer 5 has a tapered shape as shown in FIG. The intermediate layer opening 15 can be formed.

つまり、第1のステップにおいて上層開口16の側面に堆積されたポリマーが上層開口16を狭くするため、第2のステップにおいて縦方向にエッチングされる範囲が次第に広くなる。この結果、テーパー形状の中間層開口15が形成される。   That is, since the polymer deposited on the side surface of the upper layer opening 16 in the first step narrows the upper layer opening 16, the range etched in the vertical direction in the second step becomes gradually wider. As a result, a tapered intermediate layer opening 15 is formed.

尚、図3(d)に示す例では、RFパワーを印加しないステップ及び印加するステップを繰り返している。このようにすると、より確実に中間層開口15をテーパー形状とすることができる。   In the example shown in FIG. 3D, the step of not applying the RF power and the step of applying it are repeated. In this way, the intermediate layer opening 15 can be tapered more reliably.

また、RFパワーを印加するとポリマーのデポジションが発生するため、RFパワーを印加する状態にてエッチングを終了することにより、中間層開口15にポリマーが残るのを防ぐようにしている。但し、このようにすることなくポリマーが残留していても、下層5をエッチングする際に除去されることになる。   Further, since the deposition of the polymer occurs when the RF power is applied, the etching is terminated in the state where the RF power is applied to prevent the polymer from remaining in the intermediate layer opening 15. However, even if the polymer remains without doing in this way, it is removed when the lower layer 5 is etched.

(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態に係る多層レジストとその加工方法について、図面を参照しながら説明する。図4(a)〜(c)は、多層レジストの形成及びエッチングの工程を示す断面図であり、図4(d)は、エッチングの際の下部電極におけるRFパワーの印加について示す図である。
(Third embodiment)
Hereinafter, a multilayer resist and a processing method thereof according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views showing the steps of forming and etching a multilayer resist, and FIG. 4D is a view showing application of RF power to the lower electrode during etching.

まず、図4(a)に示す通り、半導体基板1上にシリコン窒化膜2、シリコン酸化膜3、下層4、中間層5及び上層レジスト6が下からこの順に積層した構造を形成する。更に、上層レジスト6をリソグラフィ径が90nmであるホールパターン(上層開口16)を形成する。ここまでの工程は、第1の実施形態において図1(a)により説明したのと同様である。   First, as shown in FIG. 4A, a structure in which a silicon nitride film 2, a silicon oxide film 3, a lower layer 4, an intermediate layer 5, and an upper layer resist 6 are stacked in this order from below on a semiconductor substrate 1 is formed. Further, a hole pattern (upper layer opening 16) having a lithography diameter of 90 nm is formed in the upper layer resist 6. The steps so far are the same as those described in the first embodiment with reference to FIG.

次に、図4(b)に示すように、上層開口16が設けられた上層レジスト6をマスクとして、中間層5をエッチングする。これにより、トップ寸法100nm、ボトム寸法70nmのホール形状を有する中間層開口15を形成する。   Next, as shown in FIG. 4B, the intermediate layer 5 is etched using the upper layer resist 6 provided with the upper layer openings 16 as a mask. Thereby, the intermediate layer opening 15 having a hole shape with a top dimension of 100 nm and a bottom dimension of 70 nm is formed.

このようなトップ寸法よりもボトム寸法が小さい中間層開口15を形成することが、第1の実施形態と同様に、本実施形態の多層レジスト及びその加工方法の特徴の一つである。これについては、後に更に詳しく述べる。   The formation of the intermediate layer opening 15 having a bottom dimension smaller than the top dimension is one of the features of the multilayer resist and the processing method thereof according to the present embodiment, as in the first embodiment. This will be described in more detail later.

続いて、図4(c)の工程を行なう。まず、中間層開口15が形成された中間層5をマスクとして下層4に下層開口14を形成する。続いて、下層開口14が設けられた下層4をマスクとしてシリコン酸化膜3をドライエッチングし、シリコン酸化膜3にコンタクトホール13を形成する。この際、下層開口14は側壁上部の角が削られて上部が広がることになるが、削られる部分がシリコン酸化膜3には達しないようにエッチングの条件を設定することにより、コンタクトホール13を垂直に加工することができる。尚、シリコン酸化膜3に対するエッチングを行なう前に、下層4上に残っている中間層5を除去するためのエッチング工程を追加しても良い。このような工程については、第1の実施形態において図1(c)及び(d)により示したものと同様である。   Then, the process of FIG.4 (c) is performed. First, the lower layer opening 14 is formed in the lower layer 4 using the intermediate layer 5 in which the intermediate layer opening 15 is formed as a mask. Subsequently, the silicon oxide film 3 is dry-etched using the lower layer 4 provided with the lower layer opening 14 as a mask to form a contact hole 13 in the silicon oxide film 3. At this time, the lower opening 14 is cut off at the corner of the upper portion of the side wall and the upper portion is widened. By setting the etching conditions so that the portion to be cut does not reach the silicon oxide film 3, the contact hole 13 is formed. Can be processed vertically. An etching process for removing the intermediate layer 5 remaining on the lower layer 4 may be added before etching the silicon oxide film 3. Such steps are the same as those shown in FIGS. 1C and 1D in the first embodiment.

このようにして、上層レジスト6に設けた上層開口16のリソグラフィ径よりも寸法縮小したボトム寸法を有するコンタクトホール13を得ることができる。   In this manner, the contact hole 13 having a bottom dimension that is smaller than the lithography diameter of the upper layer opening 16 provided in the upper layer resist 6 can be obtained.

次に、図4(b)に示した中間層5のエッチング方法の一例を説明する。本実施形態では、エッチングガスとしてC4 8 /CF4 =6/100sccmを用いると共に、エッチング雰囲気の圧力を100mTorrとし、基板温度を20℃に設定する。また、2周波RIE方式のエッチング装置を用い、上部電極のRFパワーを600Wとする。更に、下部電極RFパワーについては、図4(d)に示す通り、300WのRFパワーを交互にオン・オフしてパルス状に印加する。 Next, an example of a method for etching the intermediate layer 5 shown in FIG. In this embodiment, C 4 F 8 / CF 4 = 6/100 sccm is used as the etching gas, the pressure of the etching atmosphere is set to 100 mTorr, and the substrate temperature is set to 20 ° C. In addition, the RF power of the upper electrode is set to 600 W using a two-frequency RIE etching apparatus. Furthermore, as for the lower electrode RF power, as shown in FIG. 4D, 300 W RF power is alternately turned on and off and applied in a pulse form.

このようにすると、下部電極にRFパワーを印加していない時には、下部電極側へのイオンの引き込みが発生しない。このため、ポリマーはウエハ全面に堆積される。これに対し、下部電極にRFパワーを印加すると、イオンの引き込みが生じて異方性エッチングとして反応が進む。このため、形成途中の中間層開口15において、壁面のポリマーに対するエッチングよりも底部のポリマーに対するエッチングの方が速く、下方向へのエッチングがより速く進む。   In this way, when no RF power is applied to the lower electrode, ions are not attracted to the lower electrode side. For this reason, the polymer is deposited on the entire wafer surface. In contrast, when RF power is applied to the lower electrode, ions are attracted and the reaction proceeds as anisotropic etching. For this reason, in the intermediate layer opening 15 in the middle of formation, the etching for the bottom polymer is faster and the downward etching proceeds faster than the etching for the polymer on the wall surface.

このような下部電極におけるRFパワーの印加の有無とエッチングの進行については、第2の実施形態の場合と同様である。但し、第2の実施形態の場合、RFパワーを印加するステップとを印加しないステップとを組み合わせるようにRFパワーの制御を行なったのに対し、本実施形態の場合、下部電極におけるRFパワーの印加をパルス状にオン・オフする制御を行なう。これにより、第2の実施形態の場合と同様の効果を実現し、トップ寸法よりもボトム寸法が小さい中間層開口15を形成することができる。   Whether or not RF power is applied to the lower electrode and the progress of etching are the same as those in the second embodiment. However, in the case of the second embodiment, the RF power is controlled so that the step of applying the RF power and the step of not applying the RF power are combined. In the case of the present embodiment, the application of the RF power to the lower electrode is performed. Is controlled to turn on and off in a pulsed manner. Thereby, the same effect as the case of 2nd Embodiment is implement | achieved, and the intermediate | middle layer opening 15 whose bottom dimension is smaller than top dimension can be formed.

(第4の実施形態)
以下、本発明の第4の実施形態に係る多層レジストとその加工方法について、図面を参照しながら説明する。図5(a)〜(e)は、多層レジストの形成及びエッチングの工程を示す断面図であり、図5(f)は、Siを含有するレジストにおけるSiの含有量とエッチングレートとの関係について示している。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a multilayer resist and a processing method thereof according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 5A to 5E are cross-sectional views showing the steps of forming and etching the multilayer resist, and FIG. 5F shows the relationship between the Si content and the etching rate in the resist containing Si. Show.

まず、第1の実施形態において説明したのと同様にして、図5(a)に示す工程までを行なう。つまり、半導体基板1上に、シリコン窒化膜2、シリコン酸化膜3及び下層4を下からこの順に積層させて形成する。   First, the process shown in FIG. 5A is performed in the same manner as described in the first embodiment. That is, the silicon nitride film 2, the silicon oxide film 3, and the lower layer 4 are stacked on the semiconductor substrate 1 in this order from the bottom.

続いて、下層4の上に、中間層5を形成する。但し、図5(b)に一部拡大して示す通り、四つの材料層5a、5b、5c及び5dを下からこの順に積層して形成することにより、積層構造の中間層5とする。   Subsequently, the intermediate layer 5 is formed on the lower layer 4. However, as partially enlarged in FIG. 5B, the four material layers 5a, 5b, 5c, and 5d are stacked in this order from the bottom to form the intermediate layer 5 having a stacked structure.

ここで、材料層5a〜5dはいずれもSiを含有するレジストであり、それぞれSiの含有量が異なる。それぞれのレジスト層の具体的なSi含有量は、材料層5aが18%、材料層5bが22%、材料層5cが25%、材料層5dが28%であり、下層のものほどSi含有量が小さいようになっている。尚、それぞれの材料層5a〜5dはそれぞれ25nmの膜厚を有しており、四層合わせた中間層5の膜厚は100nmである。   Here, all of the material layers 5a to 5d are resists containing Si, and the contents of Si are different from each other. The specific Si content of each resist layer is 18% for the material layer 5a, 22% for the material layer 5b, 25% for the material layer 5c, and 28% for the material layer 5d. Is becoming smaller. Each of the material layers 5a to 5d has a film thickness of 25 nm, and the film thickness of the four intermediate layers 5 is 100 nm.

次に、図5(c)に示す通り、四層構造の中間層5の上に、膜厚150nmの上層レジスト6を堆積する。更に、上層レジスト6に対してArFエキシマレーザーリソグラフィによりリソグラフィ径90nmのホールパターン(上層開口16)をパターニングする。   Next, as shown in FIG. 5C, an upper layer resist 6 having a film thickness of 150 nm is deposited on the intermediate layer 5 having a four-layer structure. Further, a hole pattern (upper layer opening 16) having a lithography diameter of 90 nm is patterned on the upper resist 6 by ArF excimer laser lithography.

次に、図5(d)に示す通り、上層開口16を有する上層レジスト6をマスクとして、中間層5に対するエッチングを行なう。これにより、トップ寸法が90nm、ボトム寸法が60nmであるホール形状を有する中間層開口15を形成する。   Next, as shown in FIG. 5D, the intermediate layer 5 is etched using the upper layer resist 6 having the upper layer opening 16 as a mask. As a result, an intermediate layer opening 15 having a hole shape with a top dimension of 90 nm and a bottom dimension of 60 nm is formed.

このようなトップ寸法よりもボトム寸法が小さい中間層開口15を形成することが、第1の実施形態と同様に、本実施形態の多層レジスト及びその加工方法の特徴の一つである。これについては、後に更に詳しく述べる。   The formation of the intermediate layer opening 15 having a bottom dimension smaller than the top dimension is one of the features of the multilayer resist and the processing method thereof according to the present embodiment, as in the first embodiment. This will be described in more detail later.

この後、図5(e)に示す工程を行なう。まず、中間層開口15が形成された中間層5をマスクとして下層4に下層開口14を形成する。続いて、下層開口14が設けられた下層4をマスクとしてシリコン酸化膜3をドライエッチングし、シリコン酸化膜3にコンタクトホール13を形成する。この際、下層開口14は側壁上部の角が削られて上部が広がることになるが、削られる部分がシリコン酸化膜3には達しないようにエッチングの条件を設定することにより、コンタクトホール13を垂直に加工することができる。尚、シリコン酸化膜3に対するエッチングを行なう前に、下層4上に残っている中間層5を除去するためのエッチング工程を追加しても良い。このような工程については、第1の実施形態において図1(c)及び(d)により示したものと同様である。   Thereafter, the step shown in FIG. First, the lower layer opening 14 is formed in the lower layer 4 using the intermediate layer 5 in which the intermediate layer opening 15 is formed as a mask. Subsequently, the silicon oxide film 3 is dry-etched using the lower layer 4 provided with the lower layer opening 14 as a mask to form a contact hole 13 in the silicon oxide film 3. At this time, the lower opening 14 is cut off at the corner of the upper portion of the side wall and the upper portion is widened. By setting the etching conditions so that the portion to be cut does not reach the silicon oxide film 3, the contact hole 13 is formed. Can be processed vertically. An etching process for removing the intermediate layer 5 remaining on the lower layer 4 may be added before etching the silicon oxide film 3. Such steps are the same as those shown in FIGS. 1C and 1D in the first embodiment.

このようにして、上層レジスト6に設けた上層開口16のリソグラフィ径よりも寸法縮小したボトム寸法を有するコンタクトホール13を得ることができる。   In this manner, the contact hole 13 having a bottom dimension that is smaller than the lithography diameter of the upper layer opening 16 provided in the upper layer resist 6 can be obtained.

次に、図5(d)に示す中間層5のエッチング方法の一例を説明する。本実施形態では、エッチングガスとしてCF4 =200sccmを用いると共に、エッチング雰囲気の圧力を100mTorrとし、基板温度を20℃に設定する。また、2周波RIE方式のエッチング装置を用い、上部電極のRFパワーを600W、下部電極のRFパワーを300Wとする。 Next, an example of a method for etching the intermediate layer 5 shown in FIG. In this embodiment, CF 4 = 200 sccm is used as the etching gas, the pressure in the etching atmosphere is set to 100 mTorr, and the substrate temperature is set to 20 ° C. Also, using a two-frequency RIE etching apparatus, the RF power of the upper electrode is 600 W and the RF power of the lower electrode is 300 W.

このようなエッチング方法を用いてSiを含有するレジストをエッチングする場合、レジストのSi含有量が少ないほど、エッチング材料における相対的なCの含有量が多くなるため、CF系ガスによるエッチングレートは低下する。このことを図5(f)に示している。   When etching a resist containing Si using such an etching method, the lower the Si content of the resist, the higher the relative C content in the etching material, so the etching rate with the CF-based gas decreases. To do. This is shown in FIG.

また、本実施形態の中間層5は、前記の通りSi含有率の異なる四層の材料層5a〜5dが積層した構造であり、下層のものほどSi含有量が小さくなっている。このため、前記のエッチング方法により中間層5をエッチングすると、下方に向かって(材料層5dから材料層5aに向かって)エッチングが進むに連れ、エッチングレートが低下することになる。この結果、下層のレジスト層ほど横方向のエッチングの進行が抑制されるため、材料層5a〜5dからなる中間層5に形成される中間層開口15を、トップ寸法よりもボトム寸法が小さいホール形状に形成することができる。   In addition, the intermediate layer 5 of the present embodiment has a structure in which the four material layers 5a to 5d having different Si contents are stacked as described above, and the lower the layer, the lower the Si content. For this reason, when the intermediate layer 5 is etched by the above-described etching method, the etching rate decreases as the etching proceeds downward (from the material layer 5d to the material layer 5a). As a result, since the progress of lateral etching is suppressed as the lower resist layer, the intermediate layer opening 15 formed in the intermediate layer 5 made of the material layers 5a to 5d has a hole shape whose bottom dimension is smaller than the top dimension. Can be formed.

このように、本実施形態においては、中間層5を構成する各材料層5a〜5dのSi含有量とエッチングレートとの関係を利用して中間層開口15のテーパー形状を実現している。このため、ポリマーを形成し堆積性のあるC4 8 、C5 8 等のフルオロカーボン系化合物や、CH3 F、CH2 2 等の水素を含有するフルオロハイドロカーボン系化合物を添加することなしに、トップ寸法よりもボトム寸法が小さいホール形状を実現することができる。 Thus, in the present embodiment, the taper shape of the intermediate layer opening 15 is realized by utilizing the relationship between the Si content of the material layers 5a to 5d constituting the intermediate layer 5 and the etching rate. For this reason, a fluorocarbon compound such as C 4 F 8 or C 5 F 8 that forms a polymer and deposits, or a fluorohydrocarbon compound that contains hydrogen such as CH 3 F or CH 2 F 2 should be added. None, a hole shape having a bottom dimension smaller than the top dimension can be realized.

第1の実施形態の場合、ポリマー堆積性の低いエッチングガス(例としてCF4 )に、ポリマー堆積性の高いハイドロカーボン系化合物、フルオロカーボン系化合物のガスを添加することによって中間層開口15のテーパー形状を実現している。この場合、トップ寸法とボトム寸法との差を大きくするために前記化合物の添加量を増加すると、生成するポリマー量が増加してエッチストップが発生する懸念がある。これに対し、本実施形態の場合、ハイドロカーボン系化合物、フルオロカーボン系化合物の添加は不要であるため、エッチストップを避けながらトップ寸法とボトム寸法との差を大きくするためのプロセスマージンを確保することができる。 In the case of the first embodiment, by adding a gas of a hydrocarbon compound or a fluorocarbon compound having a high polymer deposition property to an etching gas having a low polymer deposition property (for example, CF 4 ), the tapered shape of the intermediate layer opening 15 is formed. Is realized. In this case, if the amount of the compound added is increased in order to increase the difference between the top dimension and the bottom dimension, there is a concern that the amount of polymer to be generated increases and etch stop occurs. On the other hand, in the case of this embodiment, it is not necessary to add a hydrocarbon-based compound or a fluorocarbon-based compound, so that a process margin for increasing the difference between the top dimension and the bottom dimension is ensured while avoiding etch stop. Can do.

尚、本実施形態において、中間層5を下層ほどSi含有量が小さいように四層の材料層5a〜5dを積層することにより、Si含有量の変化を実現した。しかし、これに代えて、例えば有機シリコン系のシロキサンを用いたPECVD(Plasma Enhanced CVD)法を利用することにより、下方から上方に向けてSi濃度が高くなる濃度傾斜を有する中間層開口15を実現しても良い。   In the present embodiment, the Si content is changed by laminating the four material layers 5a to 5d so that the lower the intermediate layer 5, the lower the Si content. However, instead of this, for example, by using PECVD (Plasma Enhanced CVD) method using organosilicon siloxane, the intermediate layer opening 15 having a concentration gradient in which the Si concentration increases from the bottom to the top is realized. You may do it.

(第5の実施形態)
以下、本発明の第6の実施形態に係る多層レジストとその加工方法について、図面を参照しながら説明する。図6(a)〜(c)は、多層レジストの形成及びエッチングの工程を示す断面図であり、図6(d)は、エッチングガスにおけるAr流量と、中間層開口15のボトム寸法及びコンタクトホール13のボトム寸法との関係を示す。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a multilayer resist and a processing method thereof according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 6A to 6C are cross-sectional views showing the steps of forming and etching the multilayer resist. FIG. 6D shows the Ar flow rate in the etching gas, the bottom dimension of the intermediate layer opening 15 and the contact hole. The relationship with 13 bottom dimensions is shown.

まず、図6(a)に示す通り、半導体基板1上にシリコン窒化膜2、シリコン酸化膜3、下層4、中間層5及び上層レジスト6が下からこの順に積層した構造を形成する。更に、上層レジスト6をリソグラフィ径が90nmであるホールパターン(上層開口16)を形成する。ここまでの工程は、第1の実施形態において図1(a)により説明したのと同様である。   First, as shown in FIG. 6A, a structure in which a silicon nitride film 2, a silicon oxide film 3, a lower layer 4, an intermediate layer 5, and an upper layer resist 6 are stacked in this order from below on a semiconductor substrate 1 is formed. Further, a hole pattern (upper layer opening 16) having a lithography diameter of 90 nm is formed in the upper layer resist 6. The steps so far are the same as those described in the first embodiment with reference to FIG.

次に、図6(b)に示すように、上層開口16が設けられた上層レジスト6をマスクとして、中間層5をエッチングする。これにより、トップ寸法100nm、ボトム寸法70nmのホール形状を有する中間層開口15を形成する。   Next, as shown in FIG. 6B, the intermediate layer 5 is etched using the upper layer resist 6 provided with the upper layer openings 16 as a mask. Thereby, the intermediate layer opening 15 having a hole shape with a top dimension of 100 nm and a bottom dimension of 70 nm is formed.

このようなトップ寸法よりもボトム寸法が小さい中間層開口15を形成することが、第1の実施形態と同様に、本実施形態の多層レジスト及びその加工方法の特徴の一つである。これについては、後に更に詳しく述べる。   The formation of the intermediate layer opening 15 having a bottom dimension smaller than the top dimension is one of the features of the multilayer resist and the processing method thereof according to the present embodiment, as in the first embodiment. This will be described in more detail later.

続いて、図6(c)に示す工程を行なう。まず、中間層開口15が形成された中間層5をマスクとして下層4に下層開口14を形成する。続いて、下層開口14が設けられた下層4をマスクとしてシリコン酸化膜3をドライエッチングし、シリコン酸化膜3にコンタクトホール13を形成する。この際、下層開口14は側壁上部の角が削られて上部が広がることになるが、削られる部分がシリコン酸化膜3には達しないようにエッチングの条件を設定することにより、コンタクトホール13を垂直に加工することができる。尚、シリコン酸化膜3に対するエッチングを行なう前に、下層4上に残っている中間層5を除去するためのエッチング工程を追加しても良い。このような工程については、第1の実施形態において図1(c)及び(d)により示したものと同様である。   Subsequently, the process shown in FIG. First, the lower layer opening 14 is formed in the lower layer 4 using the intermediate layer 5 in which the intermediate layer opening 15 is formed as a mask. Subsequently, the silicon oxide film 3 is dry-etched using the lower layer 4 provided with the lower layer opening 14 as a mask to form a contact hole 13 in the silicon oxide film 3. At this time, the lower opening 14 is cut at the corner of the upper portion of the side wall so that the upper portion is widened. However, by setting the etching conditions so that the portion to be cut does not reach the silicon oxide film 3, the contact hole 13 is formed. Can be processed vertically. An etching process for removing the intermediate layer 5 remaining on the lower layer 4 may be added before etching the silicon oxide film 3. Such steps are the same as those shown in FIGS. 1C and 1D in the first embodiment.

このようにして、上層レジスト6に設けた上層開口16のリソグラフィ径よりも寸法縮小したボトム寸法を有するコンタクトホール13を得ることができる。   In this manner, the contact hole 13 having a bottom dimension that is smaller than the lithography diameter of the upper layer opening 16 provided in the upper layer resist 6 can be obtained.

次に、図6(b)に示した中間層5のエッチング方法の一例を説明する。本実施形態では、エッチングガスとしてCF4 /Ar=100/400sccmを用いると共に、エッチング雰囲気の圧力を100mTorrとし、基板温度を20℃に設定する。また、2周波RIE方式のエッチング装置を用い、上部電極に600WのRFパワーを印加すると共に、下部電極に300WのRFパワーを印加する。 Next, an example of a method for etching the intermediate layer 5 shown in FIG. In this embodiment, CF 4 / Ar = 100/400 sccm is used as the etching gas, the pressure in the etching atmosphere is set to 100 mTorr, and the substrate temperature is set to 20 ° C. In addition, a 600 W RF power is applied to the upper electrode and a 300 W RF power is applied to the lower electrode using a two-frequency RIE etching apparatus.

図6(d)には、エッチングガス中におけるAr流量に対する中間層開口15のボトム寸法及びコンタクトホール13のボトム寸法の依存性を示す。ここに示される通り、Ar流量が大きいほど中間層開口15のボトム寸法が小さくなり、これと共にコンタクトホール13のボトム寸法も小さくなる。つまり、Ar流量を制御して中間層開口15のボトム寸法を縮小することにより、コンタクトホール13のボトム寸法を縮小することができる。   FIG. 6D shows the dependence of the bottom dimension of the intermediate layer opening 15 and the bottom dimension of the contact hole 13 on the Ar flow rate in the etching gas. As shown here, the larger the Ar flow rate, the smaller the bottom dimension of the intermediate layer opening 15 and the smaller the bottom dimension of the contact hole 13. That is, the bottom dimension of the contact hole 13 can be reduced by reducing the bottom dimension of the intermediate layer opening 15 by controlling the Ar flow rate.

(第6の実施形態)
以下、本発明の第6の実施形態に係る多層レジストとその加工方法について、図面を参照しながら説明する。図7(a)〜(d)は、多層レジストの形成及びエッチングの工程を示す断面図である。
(Sixth embodiment)
Hereinafter, a multilayer resist and a processing method thereof according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 7A to 7D are cross-sectional views showing the steps of forming and etching the multilayer resist.

まず、第1の実施形態において説明したのと同様にして、図7(a)に示す工程までを行なう。つまり、半導体基板1上に、シリコン窒化膜2、シリコン酸化膜3及び下層4を下からこの順に積層させて形成する。   First, the steps shown in FIG. 7A are performed in the same manner as described in the first embodiment. That is, the silicon nitride film 2, the silicon oxide film 3, and the lower layer 4 are stacked on the semiconductor substrate 1 in this order from the bottom.

続いて、下層4の上に、中間層5を形成する。但し、図7(b)に一部拡大して示すように、下層4上に膜厚15nmのSOG(Spin on Glass )からなるSiO2 系材料層5eを塗布した後、その上に膜厚90nmのSi含有材料層5fを形成することにより2層構造の中間層5を形成する。 Subsequently, the intermediate layer 5 is formed on the lower layer 4. However, as shown in a partially enlarged view in FIG. 7B, after a SiO 2 material layer 5e made of SOG (Spin on Glass) having a film thickness of 15 nm is applied on the lower layer 4, a film thickness of 90 nm is formed thereon. The intermediate layer 5 having a two-layer structure is formed by forming the Si-containing material layer 5f.

続いて、図7(c)に示す通り、2層構造の中間層5の上に、膜厚150nmの上層レジスト6を堆積する。更に、上層レジスト6に対してArFエキシマレーザーリソグラフィによりリソグラフィ径90nmのホールパターン(上層開口16)をパターニングする。   Subsequently, as shown in FIG. 7C, an upper resist 6 having a film thickness of 150 nm is deposited on the intermediate layer 5 having a two-layer structure. Further, a hole pattern (upper layer opening 16) having a lithography diameter of 90 nm is patterned on the upper resist 6 by ArF excimer laser lithography.

続いて、図7(d)に示すように、上層開口16を有する上層レジスト6をマスクとして、中間層5(SiO2 系材料層5e及びSi含有材料層5f)に対するエッチングを行なう。これにより、トップ寸法100nm、ボトム寸法70nmであるホール形状を有する中間層開口15を形成する。 Subsequently, as shown in FIG. 7D, the intermediate layer 5 (SiO 2 -based material layer 5e and Si-containing material layer 5f) is etched using the upper layer resist 6 having the upper layer opening 16 as a mask. Thus, the intermediate layer opening 15 having a hole shape having a top dimension of 100 nm and a bottom dimension of 70 nm is formed.

このようなトップ寸法よりもボトム寸法が小さい中間層開口15を形成することが、第1の実施形態と同様に、本実施形態の多層レジスト及びその加工方法の特徴の一つである。これについては、後に更に詳しく述べる。   The formation of the intermediate layer opening 15 having a bottom dimension smaller than the top dimension is one of the features of the multilayer resist and the processing method thereof according to the present embodiment, as in the first embodiment. This will be described in more detail later.

この後、図7(e)に示す工程を行なう。まず、中間層開口15が形成された中間層5をマスクとして下層4に下層開口14を形成する。続いて、下層開口14が設けられた下層4をマスクとしてシリコン酸化膜3をドライエッチングし、シリコン酸化膜3にコンタクトホール13を形成する。この際、下層開口14は側壁上部の角が削られて上部が広がることになるが、削られる部分がシリコン酸化膜3には達しないようにエッチングの条件を設定することにより、コンタクトホール13を垂直に加工することができる。尚、シリコン酸化膜3に対するエッチングを行なう前に、下層4上に残っている中間層5を除去するためのエッチング工程を追加しても良い。このような工程については、第1の実施形態において図1(c)及び(d)により示したものと同様である。   Thereafter, the step shown in FIG. First, the lower layer opening 14 is formed in the lower layer 4 using the intermediate layer 5 in which the intermediate layer opening 15 is formed as a mask. Subsequently, the silicon oxide film 3 is dry-etched using the lower layer 4 provided with the lower layer opening 14 as a mask to form a contact hole 13 in the silicon oxide film 3. At this time, the lower opening 14 is cut at the corner of the upper portion of the side wall so that the upper portion is widened. However, by setting the etching conditions so that the portion to be cut does not reach the silicon oxide film 3, the contact hole 13 is formed. Can be processed vertically. An etching process for removing the intermediate layer 5 remaining on the lower layer 4 may be added before etching the silicon oxide film 3. Such steps are the same as those shown in FIGS. 1C and 1D in the first embodiment.

このようにして、上層レジスト6に設けた上層開口16のリソグラフィ径よりも寸法縮小したボトム寸法を有するコンタクトホール13を得ることができる。   In this manner, the contact hole 13 having a bottom dimension that is smaller than the lithography diameter of the upper layer opening 16 provided in the upper layer resist 6 can be obtained.

次に、図7(d)に示す中間層5のエッチング方法の一例を説明する。本実施形態では、エッチングガスとして、ポリマーをほとんど生成しないCl2 /O2 /Ar=60/30/200sccmを用いると共に、エッチング雰囲気の圧力を100mTorrとし、基板温度を20℃に設定する。また、2周波RIE方式のエッチング装置を用い、上部電極のRFパワーを600W、下部電極のRFパワーを300Wとする。 Next, an example of an etching method for the intermediate layer 5 shown in FIG. In this embodiment, Cl 2 / O 2 / Ar = 60/30/200 sccm that hardly generates a polymer is used as an etching gas, the pressure in the etching atmosphere is set to 100 mTorr, and the substrate temperature is set to 20 ° C. Also, using a two-frequency RIE etching apparatus, the RF power of the upper electrode is 600 W and the RF power of the lower electrode is 300 W.

このようなエッチング方法を用いると、中間層5を構成する2層のうちのSi含有材料層5fについてはCl2 によりエッチング可能であるが、SiO2 系材料層5eについてはCl2 によるエッチングレートが低い。このレートの違いを利用して、中間層開口15のボトム寸法をトップ寸法よりも小さく加工することができる。 When such an etching method is used, the Si-containing material layer 5f of the two layers constituting the intermediate layer 5 can be etched by Cl 2 , but the SiO 2 -based material layer 5e has an etching rate by Cl 2. Low. By utilizing this difference in rate, the bottom dimension of the intermediate layer opening 15 can be processed smaller than the top dimension.

つまり、初めに底面の中央付近において縦方向のエッチングが進行して凹みが生じ、そこから横方向にも凹みが広がっていくという形で中間層開口15は形成されていく。よって、エッチングレートが低い層では横方向の寸法の拡大が遅くなるため、中間層開口15のボトム寸法はトップ寸法よりも小さくなる。   That is, the intermediate layer opening 15 is formed in such a manner that first, vertical etching progresses in the vicinity of the center of the bottom surface to form a dent, and the dent expands in the lateral direction. Therefore, in the layer having a low etching rate, the lateral dimension increases slowly, so that the bottom dimension of the intermediate layer opening 15 is smaller than the top dimension.

(第7の実施形態)
以下、本発明の第7の実施形態に係る多層レジストとその加工方法について、図面を参照しながら説明する。図10(a)〜(c)は、多層レジストの形成及びエッチングの工程を示す断面図であり、図10(d)は、中間層5をエッチングする際のCF4 /CHF3 流量と中間層開口15のボトム寸法との関係を示す。
(Seventh embodiment)
Hereinafter, a multilayer resist and a processing method thereof according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 10A to 10C are cross-sectional views showing the steps of forming and etching the multilayer resist, and FIG. 10D shows the CF 4 / CHF 3 flow rate and the intermediate layer when the intermediate layer 5 is etched. The relationship with the bottom dimension of the opening 15 is shown.

まず、図10(a)に示す通り、半導体基板1上にシリコン窒化膜2、シリコン酸化膜3、下層4、中間層5及び上層レジスト6が下からこの順に積層した構造を形成する。更に、上層レジスト6をリソグラフィ径が90nmであるホールパターン(上層開口16)を形成する。ここまでの工程は、第1の実施形態において図1(a)により説明したのと同様である。   First, as shown in FIG. 10A, a structure in which a silicon nitride film 2, a silicon oxide film 3, a lower layer 4, an intermediate layer 5 and an upper layer resist 6 are stacked in this order from below on a semiconductor substrate 1 is formed. Further, a hole pattern (upper layer opening 16) having a lithography diameter of 90 nm is formed in the upper layer resist 6. The steps up to here are the same as those described in the first embodiment with reference to FIG.

次に、図10(b)に示すように、上層開口16が設けられた上層レジスト6をマスクとして、中間層5をエッチングする。これにより、トップ寸法100nm、ボトム寸法70nmのホール形状を有する中間層開口15を形成する。   Next, as shown in FIG. 10B, the intermediate layer 5 is etched using the upper layer resist 6 provided with the upper layer openings 16 as a mask. Thereby, the intermediate layer opening 15 having a hole shape with a top dimension of 100 nm and a bottom dimension of 70 nm is formed.

このようなトップ寸法よりもボトム寸法が小さい中間層開口15を形成することが、第1の実施形態と同様に、本実施形態の多層レジスト及びその加工方法の特徴の一つである。これについては、後に更に詳しく述べる。   The formation of the intermediate layer opening 15 having a bottom dimension smaller than the top dimension is one of the features of the multilayer resist and the processing method thereof according to the present embodiment, as in the first embodiment. This will be described in more detail later.

続いて、図10(c)に示す工程を行なう。まず、中間層開口15が形成された中間層5をマスクとして下層4に下層開口14を形成する。続いて、下層開口14が設けられた下層4をマスクとしてシリコン酸化膜3をドライエッチングし、シリコン酸化膜3にコンタクトホール13を形成する。この際、下層開口14は側壁上部の角が削られて上部が広がることになるが、削られる部分がシリコン酸化膜3には達しないようにエッチングの条件を設定することにより、コンタクトホール13を垂直に加工することができる。尚、シリコン酸化膜3に対するエッチングを行なう前に、下層4上に残っている中間層5を除去するためのエッチング工程を追加しても良い。このような工程については、第1の実施形態において図1(c)及び(d)により示したものと同様である。   Subsequently, the step shown in FIG. First, the lower layer opening 14 is formed in the lower layer 4 using the intermediate layer 5 in which the intermediate layer opening 15 is formed as a mask. Subsequently, the silicon oxide film 3 is dry-etched using the lower layer 4 provided with the lower layer opening 14 as a mask to form a contact hole 13 in the silicon oxide film 3. At this time, the lower opening 14 is cut off at the corner of the upper portion of the side wall and the upper portion is widened. By setting the etching conditions so that the portion to be cut does not reach the silicon oxide film 3, the contact hole 13 is formed. Can be processed vertically. An etching process for removing the intermediate layer 5 remaining on the lower layer 4 may be added before etching the silicon oxide film 3. Such steps are the same as those shown in FIGS. 1C and 1D in the first embodiment.

このようにして、上層レジスト6に設けた上層開口16のリソグラフィ径よりも寸法縮小したボトム寸法を有するコンタクトホール13を得ることができる。   In this manner, the contact hole 13 having a bottom dimension that is smaller than the lithography diameter of the upper layer opening 16 provided in the upper layer resist 6 can be obtained.

次に、図10(b)に示した中間層5のエッチング方法の一例を説明する。本実施形態では、エッチングガスとして総流量240sccmが固定のCF4 /CHF3 ガスを用いると共に、エッチング雰囲気の圧力を100mTorrとし、基板温度を20℃に設定する。また、2周波RIE方式のエッチング装置を用い、上部電極に600WのRFパワーを印加すると共に、下部電極に300WのRFパワーを印加する。 Next, an example of a method for etching the intermediate layer 5 shown in FIG. In this embodiment, CF 4 / CHF 3 gas with a fixed total flow rate of 240 sccm is used as an etching gas, the pressure of the etching atmosphere is set to 100 mTorr, and the substrate temperature is set to 20 ° C. In addition, a 600 W RF power is applied to the upper electrode and a 300 W RF power is applied to the lower electrode using a two-frequency RIE etching apparatus.

図10(d)には、エッチングガスのCF4 /CHF3 ガス流量比に対する中間層開口15のボトム寸法の依存性を示す。ここに示される通り、エッチング当初は堆積性のあるCHF3 ガスを40sccm添加してエッチングを行い、エッチングストップを防止するためにCHF3 添加量を減らしていく。本実施形態では、40sccmであったCHF3 流量をまず20sccmに低減し、最後にはCHF3 流量を0にしてエッチングを行う。 FIG. 10D shows the dependency of the bottom dimension of the intermediate layer opening 15 on the CF 4 / CHF 3 gas flow rate ratio of the etching gas. As shown here, at the beginning of etching, 40 sccm of CHF 3 gas having a deposition property is added to perform etching, and the CHF 3 addition amount is reduced in order to prevent etching stop. In this embodiment, the CHF 3 flow rate, which was 40 sccm, is first reduced to 20 sccm, and finally the CHF 3 flow rate is set to 0 for etching.

CHF3 のようにHを含むガスは、Fをスカベンジしてガス中のC量を相対的に増加する(C/F比を大きくする)作用がある。そのため、エッチング過程においてCHF3 の流量を次第に減少させることにより、C/F比を次第に小さくすることができる。 A gas containing H such as CHF 3 has an effect of scavenging F to relatively increase the amount of C in the gas (increase the C / F ratio). Therefore, the C / F ratio can be gradually reduced by gradually reducing the flow rate of CHF 3 during the etching process.

第1の実施形態の通り、CHF3 ガスを添加することにより中間層開口15のボトム寸法は小さくなる。そこで、本実施形態では、CHF3 ガス流量をエッチング時間と共に変化させることによって中間層開口15のボトム寸法を制御することができると共に、中間層エッチングの後半において堆積性のガスを添加しないことによりエッチングの抜け性を向上させて、エッチングストップの発生を防止することができる効果がある。 As in the first embodiment, the bottom dimension of the intermediate layer opening 15 is reduced by adding CHF 3 gas. Therefore, in this embodiment, the bottom dimension of the intermediate layer opening 15 can be controlled by changing the CHF 3 gas flow rate with the etching time, and etching is performed by not adding a deposition gas in the latter half of the intermediate layer etching. This has the effect of improving the detachability of the film and preventing the occurrence of etching stop.

尚、CHF3 等のHを含むガスの流量を減少させながらエッチングを行なうのに代えて、C4 8 、C5 8 、C4 6 等のC/F比が大きいガスを添加し、その流量を減少させながらエッチングを行なうのであっても良い。この場合にも、本実施形態と同様の効果を得ることができる。 Instead of performing etching while reducing the flow rate of a gas containing H such as CHF 3 , a gas having a large C / F ratio such as C 4 F 8 , C 5 H 8 , C 4 F 6 is added. Etching may be performed while reducing the flow rate. Also in this case, the same effect as this embodiment can be obtained.

また、以上に説明した各実施形態(特に、第4及び第6の実施形態)において、中間層開口15を順テーパー形状に形成する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、上端から中央までの広い垂直開口と、中央から下端までの狭い垂直開口とからなる段差形状、又は、この段差形状が繰り返された形状によって、上部よりも下部において小さくなる形状に形成されていてもよい。このような形状であっても、順テーパー形状の場合と同様の効果が得られる。下層4をエッチングする際には中間層5はほとんどエッチングされないため、中間層開口15のボトム寸法がトップ寸法よりも小さくなっていればよい。   In each of the embodiments described above (particularly, the fourth and sixth embodiments), the case where the intermediate layer opening 15 is formed in a forward tapered shape has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a step shape consisting of a wide vertical opening from the upper end to the center and a narrow vertical opening from the center to the lower end, or a shape in which this step shape is repeated, is formed in a shape that becomes smaller in the lower part than in the upper part. May be. Even if it is such a shape, the effect similar to the case of a forward taper shape is acquired. Since the intermediate layer 5 is hardly etched when the lower layer 4 is etched, the bottom dimension of the intermediate layer opening 15 only needs to be smaller than the top dimension.

以上に説明したように、本発明の多層レジスト及びその加工方法は、多層レジストを加工する際に、リソグラフィ工程においてパターニングした寸法よりも縮小した寸法のパターンを有するマスクを形成することができ、特に、リソグラフィの露光マージンの少ない65nm以細の微細パターンを形成する際に特に有用である。   As described above, the multilayer resist and the processing method thereof according to the present invention can form a mask having a pattern with a size smaller than the dimension patterned in the lithography process when processing the multilayer resist. It is particularly useful when forming a fine pattern of 65 nm or less with a small lithography exposure margin.

図1(a)〜(d)は、本発明の第1の実施形態に係る多層レジストの加工方法の各工程を示す断面図である。1A to 1D are cross-sectional views showing respective steps of a multilayer resist processing method according to the first embodiment of the present invention. 図2(a)は、CF4 /CHF3 流量比と加工の寸法の関係を示し、図2(b)及び(c)は、CHF3 の流量と加工形状の関係を示す。FIG. 2A shows the relationship between the CF 4 / CHF 3 flow rate ratio and the dimension of machining, and FIGS. 2B and 2C show the relationship between the flow rate of CHF 3 and the machining shape. 図3(a)〜(c)は、本発明の第2の実施形態に係る多層レジストの形成及びエッチングの工程を示す断面図であり、図3(d)は、エッチングの際の下部電極におけるRFパワーの印加について示す図である。FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views showing the steps of forming and etching the multilayer resist according to the second embodiment of the present invention, and FIG. It is a figure shown about application of RF power. 図4(a)〜(c)は、本発明の第3の実施形態に係る多層レジストの形成及びエッチングの工程を示す断面図であり、図4(d)は、エッチングの際の下部電極におけるRFパワーの印加について示す図である。FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views showing the steps of forming and etching a multilayer resist according to the third embodiment of the present invention, and FIG. It is a figure shown about application of RF power. 図5(a)〜(e)は、本発明の第4の実施形態に係る多層レジストの形成及びエッチングの工程を示す断面図であり、図5(f)は、Siを含有するレジストにおけるSiの含有量とエッチングレートとの関係について示している。FIGS. 5A to 5E are cross-sectional views showing the steps of forming and etching a multilayer resist according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 5F shows the Si in the resist containing Si. It shows about the relationship between content of and etching rate. 図6(a)〜(c)は、本発明の第5の実施形態に係る多層レジストの形成及びエッチングの工程を示す断面図であり、図6(d)は、エッチングガスにおけるAr流量と、中間層開口15のボトム寸法及びコンタクトホール13のボトム寸法との関係を示す。FIGS. 6A to 6C are cross-sectional views showing the steps of forming and etching the multilayer resist according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. The relationship between the bottom dimension of the intermediate layer opening 15 and the bottom dimension of the contact hole 13 is shown. 図7(a)〜(d)は、本発明の第6の実施形態に係る多層レジストの形成及びエッチングの工程を示す断面図である。7A to 7D are cross-sectional views showing the steps of forming and etching a multilayer resist according to the sixth embodiment of the present invention. 図8(a)〜(e)は、従来の多層レジストの加工方法の一例を示す断面図である。8A to 8E are cross-sectional views showing an example of a conventional multilayer resist processing method. 図9(a)〜(e)は、従来の多層レジストの加工方法の別の例を示す断面図である。9A to 9E are cross-sectional views showing another example of a conventional multi-layer resist processing method. 図10(a)〜(c)は、本発明の第7の実施形態に係る多層レジストの形成及びエッチングの工程を示す断面図であり、図10(d)は、エッチングガスのCF4 /CHF3 ガス流量比に対する中間層開口15のボトム寸法の依存性を示す。FIGS. 10A to 10C are cross-sectional views showing the steps of forming and etching the multilayer resist according to the seventh embodiment of the present invention, and FIG. 10D shows the etching gas CF 4 / CHF. 3 shows the dependence of the bottom dimension of the intermediate layer opening 15 on the gas flow ratio.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体基板
2 シリコン窒化膜
3 シリコン酸化膜
4 下層
5 中間層
5a、5b、5c、5d 材料層
5e SiO2 系レジスト層
5f Si含有レジスト層
6 ボトム寸法L
6 上層レジスト
13 コンタクトホール
14 下層開口
15 中間層開口
16 上層開口
1 semiconductor substrate 2 of silicon nitride film 3 a silicon oxide film 4 lower 5 intermediate layers 5a, 5b, 5c, 5d material layer 5e SiO 2 resist layer 5f Si-containing resist layer 6 bottom dimension L
6 Upper layer resist 13 Contact hole 14 Lower layer opening 15 Intermediate layer opening 16 Upper layer opening

Claims (18)

基板上に、下層、中間層及び上層レジストを順次形成する工程(a)と、
リソグラフィ技術により、前記上層レジストをパターニングして第1の寸法を有する上層開口を設ける工程(b)と、
前記上層レジストをマスクとして前記中間層をドライエッチングすることにより、前記上層開口の下方に、第2の寸法を有する中間層開口を形成する工程(c)と、
前記中間層をマスクとして前記下層をドライエッチングすることにより、前記中間層開口の下方に、第3の寸法を有する下層開口を形成する工程(d)とを備え、
前記工程(c)において、前記第2の寸法が上部よりも下部において小さくなる形状に前記中間層開口を形成することにより、前記工程(d)において、前記第3の寸法を前記第1の寸法よりも小さくすることを特徴とする多層レジストの加工方法。
A step (a) of sequentially forming a lower layer, an intermediate layer and an upper layer resist on the substrate;
A step (b) of patterning the upper resist by lithography to provide an upper layer opening having a first dimension;
(C) forming an intermediate layer opening having a second dimension below the upper layer opening by dry etching the intermediate layer using the upper layer resist as a mask;
And (d) forming a lower layer opening having a third dimension below the intermediate layer opening by dry etching the lower layer using the intermediate layer as a mask,
In the step (c), the intermediate layer opening is formed in a shape in which the second dimension is smaller in the lower part than in the upper part, whereby the third dimension is changed into the first dimension in the step (d). A method for processing a multi-layer resist, characterized by being made smaller.
請求項1において、
前記工程(c)において、順テーパー形状に前記中間層開口を形成することを特徴とする多層レジストの加工方法。
In claim 1,
In the step (c), the intermediate layer opening is formed in a forward tapered shape.
請求項1又は2において、
前記上層レジストと前記中間層とは加工の選択比を有すると共に、
前記中間層と前記下層とは加工の選択比を有することを特徴とする多層レジストの加工方法。
In claim 1 or 2,
The upper layer resist and the intermediate layer have processing selectivity,
A method of processing a multilayer resist, wherein the intermediate layer and the lower layer have a processing selectivity.
請求項1又は2において、
前記下層は芳香環を有する材料からなると共に、
前記中間層はシリコンを含有する材料からなることを特徴とする多層レジストの加工方法。
In claim 1 or 2,
The lower layer is made of a material having an aromatic ring,
The method for processing a multilayer resist, wherein the intermediate layer is made of a material containing silicon.
請求項1〜4のいずれか一つにおいて、
前記工程(c)において、水素原子を含むガスを用いてドライエッチングすることを特徴とする多層レジストの加工方法。
In any one of Claims 1-4,
In the step (c), dry etching is performed using a gas containing a hydrogen atom.
請求項1〜4のいずれか一つにおいて、
前記工程(c)において、エッチング装置の下部電極にRFパワーを印加することなくドライエッチングを行なう第1ステップと、前記第1ステップの後に、RFパワーを印加してドライエッチングを行なう第2ステップとを行なうことを特徴とする多層レジストの加工方法。
In any one of Claims 1-4,
A first step of performing dry etching without applying RF power to the lower electrode of the etching apparatus in the step (c); and a second step of performing dry etching by applying RF power after the first step; A method for processing a multilayer resist, characterized in that:
請求項6において、前記第1ステップと前記第2ステップとを交互にパルス状に繰り返すことを特徴とする多層レジストの加工方法。   7. The multilayer resist processing method according to claim 6, wherein the first step and the second step are alternately repeated in a pulse shape. 請求項1〜4のいずれか一つにおいて、
前記工程(c)において、Arを含むガスを用いてドライエッチングすることを特徴とする多層レジストの加工方法。
In any one of Claims 1-4,
In the step (c), dry etching using a gas containing Ar is performed.
請求項1〜4のいずれか一つにおいて、
前記工程(c)において、ガスのC/F比が大きい条件からC/F比が小さい条件に変化させながらドライエッチングすることを特徴とする多層レジストの加工方法。
In any one of Claims 1-4,
In the step (c), the multi-layer resist processing method is characterized in that dry etching is performed while changing from a condition in which the gas C / F ratio is large to a condition in which the C / F ratio is small.
請求項1〜4のいずれか一つにおいて、
前記工程(a)において、前記中間層を複数の膜が積層された構造とすると共に、前記複数の膜のうちの下層の膜ほど上層の膜に比べてシリコン含有量が少ないようにすることを特徴とする多層レジストの加工方法。
In any one of Claims 1-4,
In the step (a), the intermediate layer has a structure in which a plurality of films are laminated, and the lower layer of the plurality of films has a lower silicon content than the upper layer. A method of processing a multilayer resist as a feature.
請求項1〜4のいずれか一つにおいて、
前記工程(a)において、下から上に向かってシリコンの含有量が多くなるようなシリコン濃度の傾斜を有する前記中間層を設けることを特徴とする多層レジストの加工方法。
In any one of Claims 1-4,
In the step (a), the method for processing a multilayer resist is characterized by providing the intermediate layer having a silicon concentration gradient so that the silicon content increases from bottom to top.
請求項11において、
CVD法により前記シリコン濃度の傾斜を有する前記中間層を形成することを特徴とする多層レジストの加工方法。
In claim 11,
A method for processing a multi-layer resist, wherein the intermediate layer having the silicon concentration gradient is formed by a CVD method.
請求項1において、
前記工程(a)において、前記中間層を複数の膜が積層された構造とすると共に、前記複数の膜のうちの下層の膜ほど上層の膜に比べて所定のエッチングガスに対するエッチングレートが低いようにすることを特徴とする多層レジストのエッチング方法。
In claim 1,
In the step (a), the intermediate layer has a structure in which a plurality of films are stacked, and the lower layer of the plurality of films has a lower etching rate with respect to a predetermined etching gas than the upper layer. A method for etching a multi-layer resist, comprising:
基板上に、下層、中間層及び上層レジストを順次形成する工程(a)と、
リソグラフィ技術により、前記上層レジストをパターニングして第1の寸法を有する上層開口を設ける工程(b)と、
前記上層レジストをマスクとして前記中間層をドライエッチングすることにより、前記上層開口の下方に、第2の寸法を有する中間層開口を形成する工程(c)と、
前記中間層をマスクとして前記下層をドライエッチングすることにより、前記中間層開口の下方に、第3の寸法を有する下層開口を形成する工程(d)と、
前記下層をマスクとして前記被加工膜をドライエッチングすることにより、前記下層開口の下方に被加工膜開口を設ける工程(e)とを備え、
前記工程(c)において、前記第2の寸法が上部よりも下部において小さくなる形状に前記中間層開口を形成することにより、前記工程(d)において、前記第3の寸法を前記第1の寸法よりも小さくすることを特徴とする多層レジストを用いたエッチング方法。
A step (a) of sequentially forming a lower layer, an intermediate layer and an upper layer resist on the substrate;
A step (b) of patterning the upper resist by lithography to provide an upper layer opening having a first dimension;
(C) forming an intermediate layer opening having a second dimension below the upper layer opening by dry etching the intermediate layer using the upper layer resist as a mask;
(D) forming a lower layer opening having a third dimension below the intermediate layer opening by dry etching the lower layer using the intermediate layer as a mask;
And (e) providing a processed film opening below the lower layer opening by dry etching the processed film using the lower layer as a mask,
In the step (c), the intermediate layer opening is formed in a shape in which the second dimension is smaller in the lower part than in the upper part, whereby the third dimension is changed into the first dimension in the step (d). An etching method using a multilayer resist characterized by being made smaller.
請求項14において、
前記工程(c)において、順テーパー形状に前記中間層開口を形成することを特徴とする多層レジストを用いたエッチング方法。
In claim 14,
In the step (c), the intermediate layer opening is formed in a forward tapered shape, and an etching method using a multilayer resist.
基板上に形成された、芳香環を有し且つ炭素を含有する下層と、前記下層上に積層し且つシリコンを含有する中間層と、前記中間層上に積層する上層レジストを含み、
前記中間層は、複数の膜が積層された構造を有し、
前記複数の膜のうちの下層の膜ほど上層の膜に比べてシリコン含有量が少ないことを特徴とする多層レジスト。
A lower layer formed on a substrate and having an aromatic ring and containing carbon; an intermediate layer stacked on the lower layer and containing silicon; and an upper layer resist stacked on the intermediate layer;
The intermediate layer has a structure in which a plurality of films are laminated,
A multilayer resist characterized in that the lower film of the plurality of films has a lower silicon content than the upper film.
基板上に形成された、芳香環を有し且つ炭素を含有する下層と、前記下層上に積層し且つシリコンを含有する中間層と、前記中間層上に積層する上層レジストを含み、
前記中間層は、下から上に向かってシリコンの含有量が多くなるようなシリコン濃度の傾斜を有することを特徴とする多層レジスト。
A lower layer formed on a substrate and having an aromatic ring and containing carbon; an intermediate layer stacked on the lower layer and containing silicon; and an upper layer resist stacked on the intermediate layer;
The multi-layer resist, wherein the intermediate layer has a silicon concentration gradient so that the silicon content increases from bottom to top.
基板上に形成された、芳香環を有し且つ炭素を含有する下層と、前記下層上に積層し且つシリコンを含有する中間層と、前記中間層上に積層する上層レジストを含み、
前記中間層は、複数の膜が積層された構造を有し、
前記複数の膜のうちの下層の膜ほど上層の膜に比べて所定のエッチングガスに対するエッチングレートが低いことを特徴とする多層レジスト。
A lower layer formed on a substrate and having an aromatic ring and containing carbon; an intermediate layer stacked on the lower layer and containing silicon; and an upper layer resist stacked on the intermediate layer;
The intermediate layer has a structure in which a plurality of films are laminated,
A multilayer resist, wherein a lower layer of the plurality of films has a lower etching rate with respect to a predetermined etching gas than an upper layer.
JP2007242260A 2007-09-19 2007-09-19 Multilayer resist, processing method thereof, and etching method using multilayer resist Withdrawn JP2009076555A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007242260A JP2009076555A (en) 2007-09-19 2007-09-19 Multilayer resist, processing method thereof, and etching method using multilayer resist

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007242260A JP2009076555A (en) 2007-09-19 2007-09-19 Multilayer resist, processing method thereof, and etching method using multilayer resist

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009076555A true JP2009076555A (en) 2009-04-09

Family

ID=40611282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007242260A Withdrawn JP2009076555A (en) 2007-09-19 2007-09-19 Multilayer resist, processing method thereof, and etching method using multilayer resist

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009076555A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010192825A (en) * 2009-02-20 2010-09-02 Tokyo Electron Ltd Substrate processing method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010192825A (en) * 2009-02-20 2010-09-02 Tokyo Electron Ltd Substrate processing method
US8642483B2 (en) 2009-02-20 2014-02-04 Tokyo Electron Limited Substrate processing with shrink etching step

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112750760B (en) Self-Aligned Double Patterning
US8168374B2 (en) Method of forming a contact hole
TWI356446B (en) Methods to reduce the critical dimension of semico
TWI335615B (en) Method for fabricating semiconductor device using arf photolithography capable of protecting tapered profile of hard mask
US7105442B2 (en) Ashable layers for reducing critical dimensions of integrated circuit features
TWI571931B (en) Method for fabricating a semiconductor device, method for forming a plurality of high aspect ratio trenches without disintegration in a semiconductor thin film stack, and semiconductor device formed
US20080160765A1 (en) Method for forming pattern in semiconductor device
CN100576498C (en) Method of forming via holes
JP2008218999A (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2005191254A (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2007300125A (en) Method for forming fine pattern of semiconductor element
US9564342B2 (en) Method for controlling etching in pitch doubling
CN103390551B (en) Method for fabricating patterned structure of semiconductor device
CN101271830B (en) Method for forming fine patterns in semiconductor device
TW200824002A (en) Method for fabricating semiconductor device
JP2009076555A (en) Multilayer resist, processing method thereof, and etching method using multilayer resist
US20040097068A1 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
US8071487B2 (en) Patterning method using stacked structure
JP2008244144A (en) Manufacturing method of semiconductor device
JPWO2007116515A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof, dry etching method, wiring material manufacturing method, and etching apparatus
JP4621718B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR100782479B1 (en) Mask Formation Method With Nitride Film
JP4397337B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2006019496A (en) Method for defining a minimum pitch that exceeds photolithographic resolution in an integrated circuit
JP2002026020A (en) Method for manufacturing semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100310

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110404

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20110915