JP2000036484A

JP2000036484A - プラズマ処理方法

Info

Publication number: JP2000036484A
Application number: JP10170657A
Authority: JP
Inventors: Ryukichi Shimizu; 隆吉清水; Susumu Kamidoi; 勧上土居; Masaaki Hagiwara; 正明萩原; Koichiro Inasawa; 剛一郎稲沢
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1998-05-11
Filing date: 1998-06-02
Publication date: 2000-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】有機系低誘電率材料膜層に所定形状のエッチ
ング加工を施すことが可能なプラズマ処理方法を提供す
る。【解決手段】エッチング装置１００の処理室１０２内
に配置された下部電極１０６上にウェハＷを載置し，ウ
ェハＷの温度を−３０℃〜３０℃に維持する。処理室１
０２内に流量比（Ａｒ／（Ｎ₂＋Ｈ₂＋Ａｒ））が０．７
〜０．８のＮ₂とＨ₂とＡｒの混合ガスから成る処理ガス
を導入し，処理室１０２内の圧力雰囲気を５ｍＴｏｒｒ
〜１５ｍＴｏｒｒに設定する。コイル１５４および下部
電極１０６にそれぞれ１３．５６ＭＨｚで１０００Ｗ〜
２５００Ｗと，１３．５６ＭＨｚで５００Ｗ〜１０００
Ｗの高周波電力を印加する。処理室１０２内で生成され
たプラズマにより，ウェハＷの有機系低誘電率材料から
成る層間絶縁膜層に所定形状のコンタクトホールが形成
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，プラズマ処理方法
にかかり，特に有機系低誘電率材料膜層のエッチング方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近，半導体装置の超微細化および超高
集積化傾向に伴い，配線遅延が半導体デバイス全体の信
号遅延の大きな要因となり始めている。この問題を解消
するため，配線容量を軽減するべく，従来より用いられ
ているＳｉＯ₂（比誘電率４．１）に代えて，比誘電率
が実質的に３．５以下の低誘電率材料（Ｌｏｗ−ｋ材
料），特に絶縁膜の形成性や取り扱い性の観点から，有
機系低誘電率材料を採用する技術が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記有
機系低誘電率材料から成る層間絶縁膜に対して，従来の
ＳｉＯ₂膜のエッチング処理で使用されているＣＦ系ガ
スなどの処理ガスを用いて処理を施すと，高精度のエッ
チング加工を施すことが難しいという問題がある。すな
わち，例えばＣＦ系ガスを用いて上記層間絶縁膜にコン
タクトホールを形成すると，コンタクトホールの開孔幅
がエッチングマスクのパターン幅よりも小さくなるいわ
ゆるアンダカットや，コンタクトホールの内部側壁面が
凹に湾曲するいわゆるボーイングが生じ，所定形状のコ
ンタクトホールを形成することが困難である。

【０００４】本発明は，従来の技術が有する上記のよう
な問題点に鑑みて成されたものであり，有機系低誘電率
材料膜層に所定形状のエッチング加工を，エッチングレ
ートが低下することなく施すことが可能な，新規かつ改
良されたプラズマ処理方法を提供することを目的として
いる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に，本発明によれば，請求項１に記載の発明のように，
気密な処理室内に処理ガスを導入し，処理室内に配置さ
れた被処理体に形成された有機系低誘電率材料膜層に対
してエッチング処理を施すプラズマ処理方法において，
処理ガスは，少なくとも窒素原子含有気体と水素原子含
有気体との混合ガスであることを特徴とするプラズマ処
理方法が提供される。

【０００６】かかる構成によれば，少なくとも窒素原子
含有気体と水素原子含有気体との混合ガスから成る処理
ガスで有機系低誘電率材料膜層にエッチング処理を施す
ので，エッチングの異方性を高めることができる。その
結果，例えば有機系低誘電率材料膜層にコンタクトホー
ルを形成する場合には，そのコンタクトホールがボーイ
ング形状になり難くなるため，所定形状のコンタクトホ
ールを確実に形成することができる。また，上記処理ガ
スを採用すれば，有機系低誘電率材料膜層上に形成され
るエッチングマスクに対する選択比を高めることができ
るため，コンタクトホール形成時のアンダカットの発生
を抑制することができる。さらに，該エッチング処理を
行えば，従来の処理ガスによりエッチング処理を施した
場合のエッチングレートと同様の高いエッチングレート
で処理を行うことができる。

【０００７】また，例えば請求項２に記載の発明のよう
に，上記窒素原子含有気体としてＮ₂を採用してもよ
く，さらに上記水素原子含有気体としてＨ₂を採用して
も良い。このように，処理ガスの構成ガスとして，Ｎ₂
やＨ₂を採用すれば，取り扱い性が容易であると共に，
大気中に放出されても地球の温暖化の原因となり難い。
さらに，それらＮ₂やＨ₂は，安価であるため，本発明に
かかる処理ガスを採用しても，処理コストが上昇するこ
とがない。

【０００８】また，混合ガスのＮ₂とＨ₂との流量比（Ｈ
₂／（Ｎ₂＋Ｈ₂））を，例えば請求項３に記載の発明の
ように，実質的に０．２〜０．９に設定すれば，有機系
低誘電率材料膜層に所定形状のエッチング加工を施すこ
とができる。

【０００９】また，上記混合ガスに，例えば請求項４に
記載の発明のように，Ａｒを添加すれば，エッチング条
件を容易に制御できるため，形状制御を容易に行うこと
ができる。

【００１０】さらに，例えば請求項５に記載の発明のよ
うに，混合ガスにＡｒを添加し，Ｎ₂とＨ₂とＡｒとの流
量比（Ａｒ／（Ｎ₂＋Ｈ₂＋Ａｒ））を実質的に０．７〜
０．８に設定すれば，有機系低誘電率材料膜層に所定形
状のエッチング加工をさらに容易に施すことができる。

【００１１】また，上記混合ガスには，Ｏ₂が添加され
ていないので，例えば請求項６に記載の発明のように，
有機系低誘電率材料膜層が被処理体に形成されたＣｕ膜
層上に直接，または薄い密着層のみを配して形成されて
いても，エッチング中にＣｕ膜層が酸化することがな
い。すなわち，Ｏ₂が添加されている処理ガスで，Ｃｕ
膜層上に形成されている有機系低誘電率材料膜層にエッ
チング処理を施すと，上記Ｃｕ膜層がＯ₂によって酸化
され，除去が困難なＣｕ酸化膜が形成される。従って，
かかる場合には，該Ｃｕ膜層上にＳｉＮ_X膜層などの酸
化防止膜，またはその酸化防止膜と同等の役割を持たせ
るために相対的に厚くした密着層を形成する必要があ
る。しかし，本発明にかかる処理ガスには，上述の如く
Ｏ₂が添加されていないので，上記Ｃｕ酸化膜が形成さ
れることがなく，Ｃｕ膜層上に層間絶縁膜などの有機系
低誘電率材料膜層を直接，または薄い密着層のみで形成
できる。その結果，上記酸化防止膜を形成する工程を省
略することができると共に，被処理体，例えば半導体デ
バイスの厚みも相対的に薄くすることができる。

【００１２】また，例えば請求項７に記載の発明のよう
に，有機系低誘電率材料膜層がポリオルガノシロキサン
架橋ビスベンゾシクロブテン（以下，「ＢＣＢ」と称す
る。）から形成されている場合に，上記混合ガスにＯ₂
とＣＨ₂Ｆ₂とを添加すれば，上記ＢＣＢには，Ｓｉ−Ｏ
結合が存在するため，従来のＳｉＯ₂膜層に対するエッ
チングと同等のエッチングレートで処理を施すことがで
きる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に，添付図面を参照しなが
ら，本発明にかかるプラズマ処理方法をエッチング方法
に適用した実施の一形態について詳細に説明する。

【００１４】（１）エッチング装置の全体構成まず，図１を参照しながら，本実施の形態のエッチング
方法が適用されるエッチング装置１００について説明す
る。エッチング装置１００の処理室１０２は，アルミナ
製の処理容器１０４内に形成されている。処理室１０２
内には，被処理体，例えば後述する半導体ウェハ（以
下，「ウェハ」と称する。）Ｗの載置台を兼ねた導電性
の下部電極１０６が配置されている。この下部電極１０
６上には，高圧直流電源１０８に接続された静電チャッ
ク１１０が設けられており，上記ウェハＷは，この静電
チャック１１０によって吸着保持される。さらに，静電
チャック１１０の周囲には，絶縁性のフォーカスリング
１１２が配置されている。また，下部電極１０６には，
整合器１１８を介してバイアス用高周波電力を供給する
高周波電源１２０が接続されている。

【００１５】また，下部電極１０６の載置面と対向する
位置には，複数のガス吐出孔１２２ａを備え，接地され
たガス供給部１２２が設けられている。さらに，ガス吐
出孔１２２ａには，ガス供給管１２６が接続されてい
る。このガス供給管１２６には，バルブ１２８および流
量調整バルブ（マスフローコントローラ）１３０を介し
てガス供給源１３２と，バルブ１３４および流量調整バ
ルブ１３６を介してガス供給源１３８と，バルブ１４０
および流量調整バルブ１４２を介してガス供給源１４４
が各々接続されている。従って，図示の例では，ガス供
給源１３２から供給されるＮ₂と，ガス供給源１３８か
ら供給されるＨ₂と，ガス供給源１４４から供給される
Ａｒの混合ガスから成る本実施の形態にかかる処理ガス
が，ガス吐出孔１２２ａを介して処理室１０２内に均一
に導入される。なお，本実施の形態にかかる処理ガスの
詳細な説明については，後述する。

【００１６】また，処理室１０２内のガスは，処理容器
１０４内に接続された排気管１４６を介して，排気管１
４６に接続された不図示の排気機構の作動により処理室
１０２外に排気される。また，処理容器１０４の外部に
は，導電体から成る静電シールド１５２を介してコイル
１５４が配置されている。さらに，そのコイル１５４に
は，整合器１４８を介してプラズマ生成用高周波電力を
供給する高周波電源１５０が接続されている。

【００１７】（２）ウェハの構成次に，本実施の形態にかかるエッチング方法によりエッ
チング処理を施すウェハＷの構成について説明する。本
実施の形態で使用するウェハＷは，ポリシリコン膜層上
やＣｕ膜層上にエッチング対象である層間絶縁膜が形成
されている。この層間絶縁膜は，比誘電率が従来のＳｉ
Ｏ₂よりも非常に小さい，例えば上記ＢＣＢや，Ｆ−Ｐ
ＡＥ（ポリフッ化ビフェニルとグリコールとの共重合体
であるフッ素化ポリアリルエーテル）や，ＣとＦとを含
有する樹脂や，DowChemical社製のＳＩＬＫ(商品名)
や，ＣとＨとを含有する樹脂などの有機系低誘電率材料
から構成されている。また，層間絶縁膜上には，所定の
パターンを有するエッチングマスクが形成されており，
本実施の形態では，ＳｉＯ₂膜層とフォトレジスト膜層
から成るマスクが採用されている。

【００１８】（３）エッチング工程次に，上述したエッチング装置１００を用いて，本実施
の形態にかかるエッチング方法によりウェハＷにコンタ
クトホールを形成する場合のエッチング工程について説
明する。まず，予め所定温度に調整された下部電極１０
６上にウェハＷを載置し，該ウェハＷの温度を実質的に
−３０℃〜３０℃に維持する。次いで，本実施の形態に
かかる処理ガス，すなわちＮ₂とＨ₂とＡｒの混合ガス
を，ガス供給管１２６に介装された流量調整バルブ１３
０，１３６，１４６により上記各ガス流量を調整しなが
ら処理室１０２内に導入する。この際，それらＮ₂とＨ₂
とＡｒの流量比（Ａｒ／（Ｎ₂＋Ｈ₂＋Ａｒ））は，実質
的に０．７〜０．８に設定し，さらにＮ₂とＨ₂の流量比
（Ｈ₂／（Ｎ₂＋Ｈ₂））は，実質的に０．２〜０．９に
設定する。同時に，処理室１０４内の圧力雰囲気が実質
的に５ｍＴｏｒｒ〜１５ｍＴｏｒｒになるように，処理
室１０４内を真空引きする。

【００１９】次いで，コイル１５４に，例えば周波数が
１３．５６ＭＨｚで，電力が実質的に１０００Ｗ〜２５
００Ｗの高周波電力を印加し，下部電極１０６に対し
て，例えば周波数が１３．５６ＭＨｚで，電力が５００
Ｗ〜１０００Ｗの高周波電力を印加する。これにより，
処理室１０２内に高密度プラズマが生成され，かかるプ
ラズマによってウェハＷの有機系低誘電率材料から成る
層間絶縁膜に，所定形状のコンタクトホールが形成され
る。

【００２０】本実施の形態は，以上のように構成されて
おり，処理ガスとして窒素原子含有気体であるＮ₂と水
素原子含有気体であるＨ₂の混合ガスを使用するので，
従来のＣＦ系ガスなどの処理ガスよりも，いわゆる異方
性を高めることができる。その結果，有機系低誘電率材
料から成る層間絶縁膜にボーイングが生じ難くなり，所
望の形状のコンタクトホールを形成することができる。
また，上記処理ガスを採用したので，マスクを構成する
フォトレジスト膜層に対する選択比を高めることがで
き，アンダカットの発生も抑制することができる。

【００２１】さらに，本実施の形態では，処理ガス中に
Ａｒを添加するので，上記プラズマの状態を確実に調整
することができ，コンタクトホールの形状制御を容易に
制御することができる。また，本実施の形態にかかる処
理ガスを採用しても，従来の如くＣＦ系ガスから成る処
理ガスを用いてＳｉＯ₂膜層にエッチング処理を施す場
合と同等のエッチングレートを確保することができる。
さらに，本実施の形態にかかる処理ガスを採用すれば，
上記層間絶縁膜層に対するエッチング処理と同時に，マ
スクを構成するフォトレジスト膜層のアッシングも同時
に行うことができるため，処理工程数を削減することも
できる。

【００２２】

【実施例】次に，図２〜図１４を参照しながら本発明に
かかるプラズマ処理方法の実施例について説明する。な
お，後述する実施例１〜実施例６は，上記実施の形態で
説明したエッチング装置１００を用いて，ウェハＷのＣ
とＦとを含有する樹脂から成る層間絶縁膜にコンタクト
ホールを形成したものなので，上記エッチング装置１０
０およびウェハＷと略同一の機能および構成を有する構
成要素については，同一の符号を付することにより重複
説明を省略する。また，実施例７は，後述するエッチン
グ装置２００で上記ウェハＷにコンタクトホールを形成
したものであり，上記エッチング装置１００と略同一の
機能および構成を有する構成要素については，同一の符
号を付することにより，上記と同様に重複説明を省略す
る。また，エッチングプロセス条件は，以下で特に示さ
ない限り，上述した実施の形態と略同一に設定されてい
る。

【００２３】（Ａ）実施例１（Ｎ₂とＨ₂の流量変化）まず，図２を参照しながら，処理ガスを構成するＮ₂と
Ｈ₂の流量を変化させた場合の実施例１について説明す
る。始めに，処理ガスの流量について説明すると，Ｎ₂
とＨ₂の流量は，それぞれＮ₂：Ｈ₂＝５０：０（ｓｃｃ
ｍ），Ｎ₂：Ｈ₂＝４０：１０（ｓｃｃｍ），Ｎ₂：Ｈ₂＝
２５：２５（ｓｃｃｍ），Ｎ₂：Ｈ₂＝１５：３５（ｓｃ
ｃｍ），Ｎ₂：Ｈ₂＝０：５０（ｓｃｃｍ）に設定し，ま
たその処理ガスに添加するＡｒの流量は，５０ｓｃｃｍ
に固定した。また，処理室１０２内の圧力雰囲気は，５
ｍＴｏｒｒに設定し，ウェハＷの温度は，−３０℃に設
定した。さらに，コイル１５４には，１３．５６ＭＨｚ
で５００Ｗの高周波電力を印加し，また下部電極１０６
には，１３．５６ＭＨｚで５００Ｗの高周波電力を印加
した。また，ウェハＷの有機系低誘電率材料から成る層
間絶縁膜には，内径が０．４μｍと１．０μｍのコンタ
クトホールを形成し，それら各コンタクトホール形成時
のエッチングレートの平均値を図２に示した。

【００２４】その結果，同図に示すように，Ｎ₂とＨ₂と
の流量比（Ｈ₂／（Ｎ₂＋Ｈ₂））を２０％〜９０％に設
定すると，該エッチングレートが２００（ｎｍ／分）以
上となり，良好な結果を得た。さらに，Ｎ₂とＨ₂との流
量比（Ｈ₂／（Ｎ₂＋Ｈ₂））を５０％〜８０％に設定す
ると，該エッチングレートが２５０（ｎｍ／分）以上と
なり，さらに良好な結果を得た。

【００２５】（Ｂ）実施例２（Ａｒの流量変化）次に，図３を参照しながら，処理ガスを構成するＡｒの
流量を変化させた場合の実施例２（ａ）および実施例２
（ｂ）について説明する。本実施例２（ａ）および実施
例２（ｂ）は，次の表に示す条件に基づいてエッチング
処理を行い，上述したウェハＷの層間絶縁膜に内径が
０．３μｍのコンタクトホールを形成した。

【００２６】

【表１】

【００２７】その結果，実施例２（ａ）では，同表に示
すように，高エッチングレートで処理を施すことがで
き，かつ図３（ａ）に示すように所定形状のコンタクト
ホールを形成することができた。これに対して，実施例
２（ｂ）では，同表に示すように，エッチングレートが
低下し，図３（ｂ）に示すように，コンタクトホールに
アンダカットやボーイングが生じた。

【００２８】（Ｃ）実施例３および実施例４（高周波電
力の変化）次に，図４〜図７を参照しながら，コイル１５４と下部
電極１０６に印加する高周波電力の電力を変化させた場
合の実施例３（ａ）〜実施例３（ｅ）と，実施例４
（ａ）〜実施例４（ｅ）について説明する。まず，図４
および図５を参照しながら実施例３について説明する
と，本実施例３（ａ）〜実施例３（ｅ）は，次の表に示
す条件に基づいてエッチング処理を行い，上述したウェ
ハＷの層間絶縁膜に内径が０．３μｍのコンタクトホー
ルを形成した。

【００２９】

【表２】

【００３０】その結果，実施例３（ａ）では，同表およ
び図４（ａ）に示すように，高エッチングレートで所定
形状のコンタクトホールを形成することができたが，こ
れに対して，実施例３（ｂ）〜実施例３（ｅ）では，同
表および図４（ｂ）〜図５（ｅ）に示すように，エッチ
ングレートが低下したり，あるいはコンタクトホールに
アンダカットやボーイングが生じた。

【００３１】次に，図６および図７を参照しながら実施
例４について説明すると，本実施例４（ａ）〜実施例４
（ｅ）は，次の表に示す条件に基づいてエッチング処理
を行い，ウェハＷの層間絶縁膜に上記実施例３とは異な
り，内径が０．６μｍのコンタクトホールを形成した。

【００３２】

【表３】

【００３３】その結果，上記実施例３（ａ）と略同一の
電力で処理を施した実施例４（ａ）では，同表および図
４（ａ）に示すように，高エッチングレートで所定形状
のコンタクトホールを形成することができたが，これに
対して，実施例４（ｂ）〜実施例４（ｅ）では，同表お
よび図６（ｂ）〜図７（ｅ）に示すように，エッチング
レートが低下したり，あるいはコンタクトホールにアン
ダカットやボーイングが生じた。

【００３４】（Ｄ）実施例５（処理室内の圧力雰囲気の
変化）次に，図８を参照しながら，処理室１０２内の圧力雰囲
気を変化させた場合の実施例５（ａ）〜実施例５（ｃ）
について説明する。本実施例５（ａ）〜実施例５（ｃ）
は，次の表に示す条件に基づいてエッチング処理を行
い，上述したウェハＷの層間絶縁膜に内径が０．３μｍ
のコンタクトホールを形成した。

【００３５】

【表４】

【００３６】その結果，実施例５（ａ）では，同表およ
び図８（ａ）に示すように，高エッチングレートで所定
形状のコンタクトホールを形成することができた。これ
に対して，実施例５（ｂ）〜実施例５（ｃ）では，同表
および図８（ｂ），（ｃ）に示すように，エッチングレ
ートが低下し，コンタクトホールにアンダカットやボー
イングが生じた。

【００３７】（Ｅ）実施例６（ウェハの温度と高周波電
力と処理室内の圧力雰囲気の変化）次に，図９〜図１１を参照しながら，ウェハＷの温度
と，コイル１５４と下部電極１０６に印加する高周波電
力と，処理室１０２内の圧力雰囲気を変化させた場合の
実施例６（ａ）〜実施例６（ｆ）について説明する。本
実施例６（ａ）〜実施例６（ｆ）は，次の表に示す条件
に基づいてエッチング処理を行い，上述したウェハＷの
層間絶縁膜に内径が０．３μｍのコンタクトホールを形
成した。

【００３８】

【表５】

【００３９】その結果，図９（ａ）〜図１１（ｆ）に示
すように，ウェハＷの温度を上昇させると，コイル１５
４と下部電極１０６に印加する高周波電力や，処理室１
０２内の圧力雰囲気を変化させた場合でも，エッチング
の異方性を高めることができた。

【００４０】（Ｆ）実施例７（層間絶縁膜の構成材料の
変化）次に，図１２〜図１４を参照しながら，後述するエッチ
ング装置２００で異なる有機系低誘電率材料から成る層
間絶縁膜にエッチング処理を施した場合の実施例７
（ａ）〜実施例７（ｄ）について説明する。まず，図１
２を参照しながら，エッチング装置２００の構成につい
て説明する。同図に示すエッチング装置２００の処理容
器２０２内には，処理室２０４が形成されており，この
処理室２０４内には，上下動自在なサセプタを構成する
下部電極２０６が配置されている。下部電極２０６の上
部には，高圧直流電源２０８に接続された静電チャック
２１０が設けられており，この静電チャック２１０の上
面にウェハＷが載置される。さらに，下部電極２０６上
に載置されたウェハＷの周囲には，絶縁性のフォーカス
リング２１２が配置されている。また，下部電極２０６
の周囲には，絶縁体２１４を介して多数の貫通孔２１６
ａを備えた導電性のバッフル板２１６が設けられてい
る。さらに，バッフル板２１６は，例えばステンレス製
のベローズ２１８を介して，接地された処理容器２０２
と電気的に導通している。また，下部電極２０６には，
整合器２２０を介してプラズマ生成用高周波電力を出力
する高周波電源２２２が接続されている。

【００４１】また，下部電極２０６の載置面と対向する
処理室２０４の天井部には，多数のガス吐出孔２２４ａ
を備えた上部電極２２４が配置されており，図示の例で
は，上部電極２２４は，処理容器２０２の一部を成して
いる。また，ガス吐出孔２２４ａには，上記エッチング
装置１００と同様に，ガス供給管１２６が接続されてい
る。さらに，ガス供給管１２６には，上記エッチング装
置１００と同様に，Ｎ₂を供給するガス供給源１３２
と，Ｈ₂を供給するガス供給源１３８が接続されている
と共に，さらにバルブ２２６および流量調整バルブ２２
８を介してＯ₂を供給するガス供給源２３０と，バルブ
２３２および流量調整バルブ２３４を介してＣＨ₂Ｆ₂を
供給するガス供給源２３６が各々接続されている。な
お，上記各ガスは，各処理プロセスに応じて適宜供給さ
れる。

【００４２】また，処理容器２０２の下方には，上記エ
ッチング装置１００と同様に，排気管１４６が接続され
ている。さらに，処理室２０４の外部には，処理容器２
０２の外部側壁を囲うように磁石２３８が配置されてお
り，この磁石２３８によって上部電極２２４と下部電極
２０６との間のプラズマ領域に回転磁界が形成される。

【００４３】そして，当該実施例７（ａ）〜実施例７
（ｄ）は，次の表に示す条件に基づいてエッチング処理
を行い，ウェハＷの層間絶縁膜に，実施例７（ａ）およ
び実施例７（ｂ）では内径が０．２５μｍ，実施例７
（ｃ）では０．３μｍ，実施例７（ｄ）では０．２６μ
ｍのコンタクトホールを形成した。なお，同表中，上記
ＣとＦとを含有する樹脂は，Ｃ，Ｆ含有樹脂とする。

【００４４】

【表６】

【００４５】その結果，実施例７（ａ）と実施例７
（ｃ）と実施例７（ｄ）では，Ｎ₂とＨ₂との混合ガスで
エッチングすることにより，図１３（ａ）と図１３
（ｃ）と図１３（ｄ）に示すように，アンダカットやボ
ーイングが生じることなく，所定形状のコンタクトホー
ルを形成することができた。また，実施例７（ｂ）で
は，上記混合ガスに，さらにＯ₂とＣＨ₂Ｆ₂を添加して
エッチングすることにより，図１３（ｂ）に示すよう
に，上記所定形状のコンタクトホールを形成することが
できた。これは，層間絶縁膜を構成するＢＣＢ中にＳｉ
−Ｏ結合が存在するため，上記混合ガスにＯ₂とＣＨ₂Ｆ
₂を添加したことにより，エッチング特性が改善された
ためと考えられる。

【００４６】以上，本発明の好適な実施の一形態および
実施例について，添付図面を参照しながら説明したが，
本発明はかかる構成に限定されるものではない。特許請
求の範囲に記載された技術的思想の範疇において，当業
者であれば，各種の変更例および修正例に想到し得るも
のであり，それら変更例および修正例についても本発明
の技術的範囲に属するものと了解される。

【００４７】例えば，上記実施の形態において，Ｎ₂と
Ｈ₂とＡｒの混合ガスを処理ガスとして採用した構成を
例に挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定され
るものではなく，例えばＮ₂とＨ₂のみの混合ガスや，あ
るいは上記Ｎ₂とＨ₂とＡｒの混合ガスにさらにＯ₂や不
活性ガスなどの各種ガスを添加しても，本発明を実施す
ることができる。すなわち，処理ガス中に少なくとも窒
素原子含有気体と水素原子含有気体が含まれていれば，
本発明を実施することができる。

【００４８】また，上記実施の形態において，ポリシリ
コン膜層上に有機系低誘電率材料膜層が直接形成された
ウェハを例に挙げて説明したが，本発明はかかる構成に
限定されるものではなく，例えば上記ポリシリコン膜層
と有機系低誘電率材料膜層との間に，Ｃｕ膜層が介装さ
れたウェハにエッチング処理を施す場合にも，本発明を
適用することができる。すなわち，本発明にかかる処理
ガスを採用すれば，該処理ガスにＯ₂を添加しなくて
も，所定のエッチング処理を行うことができるので，処
理時に上記Ｃｕ膜層が酸化することを防止できる。その
結果，Ｃｕ膜層上に酸化防止膜を形成する必要がなく，
被処理体の厚みを相対的に薄くすることができる。

【００４９】また，上記実施の形態および実施例におい
て，静電シールドを設けた誘導結合型のエッチング装置
と，処理室内に磁界を形成するエッチング装置を例に挙
げて説明したが，本発明はかかる構成に限定されるもの
ではなく，平行平板型エッチング装置や，マイクロ波型
エッチング装置などの各種プラズマエッチング装置に
も，本発明を適用することができる。

【００５０】さらに，上記実施の形態において，ウェハ
に形成された有機系低誘電率材料から成る層間絶縁膜に
コンタクトホールを形成する構成を例に挙げて説明した
が，本発明はかかる構成に限定されるものではなく，被
処理体に形成された層間絶縁膜にいかなるエッチング処
理を施す場合にも適用することができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば，被処理体に形成された
有機系低誘電率材料膜層に対して，高マスク選択比で，
異方性の高いエッチング処理を施すことができるため，
形状制御を容易に行うことができる。また，従来の処理
ガスを用いた場合と略同一エッチングレートで処理を施
すことができる。さらに，本発明を各種プラズマ処理装
置に適用しても，良好なエッチング特性を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用可能なエッチング装置を示す概略
的な断面図である。

【図２】本発明の実施例１を説明するための概略的な説
明図である。

【図３】本発明の実施例２を説明するための概略的な説
明図である。

【図４】本発明の実施例３を説明するための概略的な説
明図である。

【図５】本発明の実施例３を説明するための概略的な説
明図である。

【図６】本発明の実施例４を説明するための概略的な説
明図である。

【図７】本発明の実施例４を説明するための概略的な説
明図である。

【図８】本発明の実施例５を説明するための概略的な説
明図である。

【図９】本発明の実施例６を説明するための概略的な説
明図である。

【図１０】本発明の実施例６を説明するための概略的な
説明図である。

【図１１】本発明の実施例６を説明するための概略的な
説明図である。

【図１２】本発明を適用可能な他のエッチング装置を示
す概略的な断面図である。

【図１３】本発明の実施例７を説明するための概略的な
説明図である。

【図１４】本発明の実施例７を説明するための概略的な
説明図である。

【符号の説明】

１００エッチング装置１０２処理室１０６下部電極１２０，１５０高周波電源１２２ガス供給部１２２ａガス吐出孔１３０，１３６，１４２流量調整バルブ１３２，１３８，１４４ガス供給源１５２静電シールド１５４コイルＷウェハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者萩原正明山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者稲沢剛一郎山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１東京エレクトロン山梨株式会社内Ｆターム(参考） 5F004 AA05 BA13 BA20 BB08 BB13 BB22 BB25 BC03 CA02 DA00 DA15 DA23 DA24 DA25 DA26 DB23 EB01 EB03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気密な処理室内に処理ガスを導入し，前
記処理室内に配置された被処理体に形成された有機系低
誘電率材料膜層に対してエッチング処理を施すプラズマ
処理方法において，前記処理ガスは，少なくとも窒素原
子含有気体と水素原子含有気体との混合ガスであること
を特徴とする，プラズマ処理方法。
【請求項２】前記窒素原子含有気体は，Ｎ₂であり；
前記水素原子含有気体は，Ｈ₂であることを特徴とす
る，請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】前記混合ガスの前記Ｎ₂と前記Ｈ₂との流
量比（Ｈ₂／（Ｎ₂＋Ｈ₂））は，実質的に０．２〜０．
９に設定されることを特徴とする，請求項２に記載のプ
ラズマ処理方法。
【請求項４】前記混合ガスには，Ａｒが添加されるこ
とを特徴とする，請求項２または３のいずれかに記載の
プラズマ処理方法。
【請求項５】前記混合ガスには，Ａｒが添加され；前
記Ｎ₂と前記Ｈ₂と前記Ａｒとの流量比（Ａｒ／（Ｎ₂＋
Ｈ₂＋Ａｒ））は，実質的に０．７〜０．８に設定され
ることを特徴とする，請求項２に記載のプラズマ処理方
法。
【請求項６】前記有機系低誘電率材料膜層は，前記被
処理体に形成されたＣｕ膜層上に形成されることを特徴
とする，請求項２，３，４または５のいずれかに記載の
プラズマ処理方法。
【請求項７】前記有機系低誘電率材料膜層は，ポリオ
ルガノシロキサン架橋ビスベンゾシクロブテンから成
り；前記混合ガスには，Ｏ₂とＣＨ₂Ｆ₂とが添加される
ことを特徴とする，請求項２に記載のプラズマ処理方
法。