JP2000156367A - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 通常の半導体製造方法で用いるドライエッチ
ング装置の性能を損わずに使用可能であって、レジスト
をマスクとして酸化膜からなる層間膜にトップ径を広げ
ることなく微細な孔を形成可能なドライエッチング方法
を提供する。 【解決手段】 反応室にエッチングガスを導入し、高周
波を印加して前記エッチングガスをプラズマ化し、この
プラズマによりレジストパターン１４，１５を介して酸
化膜１２に孔を形成するドライエッチング方法におい
て、前記酸化膜上にＳｉ3Ｎ4膜１３を積層し、前記レジ
ストパターン１４，１５にエッチング堆積物を付着させ
るための第１段階のエッチングと、前記Ｓｉ3Ｎ4膜１３
および酸化膜１２に孔１７を形成する第２段階のエッチ
ングとを施す。
ング装置の性能を損わずに使用可能であって、レジスト
をマスクとして酸化膜からなる層間膜にトップ径を広げ
ることなく微細な孔を形成可能なドライエッチング方法
を提供する。 【解決手段】 反応室にエッチングガスを導入し、高周
波を印加して前記エッチングガスをプラズマ化し、この
プラズマによりレジストパターン１４，１５を介して酸
化膜１２に孔を形成するドライエッチング方法におい
て、前記酸化膜上にＳｉ3Ｎ4膜１３を積層し、前記レジ
ストパターン１４，１５にエッチング堆積物を付着させ
るための第１段階のエッチングと、前記Ｓｉ3Ｎ4膜１３
および酸化膜１２に孔１７を形成する第２段階のエッチ
ングとを施す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ドライエッチング
方法に関する。より詳しくは、酸化膜からなる層間絶縁
膜にコンタクトホールを形成するためのプラズマエッチ
ング方法に関するものである。
方法に関する。より詳しくは、酸化膜からなる層間絶縁
膜にコンタクトホールを形成するためのプラズマエッチ
ング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造プロセスにおいて、上下の配
線層を接続するために、酸化膜からなる層間絶縁膜にコ
ンタクトホールが形成されタングステン等からなるコン
タクト（メタルプラグ）が埋設される。このようなコン
タクトホールはエッチング加工により形成される。
線層を接続するために、酸化膜からなる層間絶縁膜にコ
ンタクトホールが形成されタングステン等からなるコン
タクト（メタルプラグ）が埋設される。このようなコン
タクトホールはエッチング加工により形成される。
【０００３】図３は、このようなコンタクトホール形成
に用いられるマグネトロン型エッチング装置の構成図で
ある。図３において、ガスインレット３１を有する上部
電極３２に対向して下部電極３３が設けられる。これら
の上部電極３２および下部電極３３は反応室３８内に配
設される。下部電極３３上にウェーハ３４が搭載され
る。下部電極３３の周囲を覆って上部電極３２の下部周
縁にシールドリング３５が設けられる。下部電極３３に
は高周波電源３７が接続される。上部電極３２の下部周
縁の外側には永久磁石３７が配設される。
に用いられるマグネトロン型エッチング装置の構成図で
ある。図３において、ガスインレット３１を有する上部
電極３２に対向して下部電極３３が設けられる。これら
の上部電極３２および下部電極３３は反応室３８内に配
設される。下部電極３３上にウェーハ３４が搭載され
る。下部電極３３の周囲を覆って上部電極３２の下部周
縁にシールドリング３５が設けられる。下部電極３３に
は高周波電源３７が接続される。上部電極３２の下部周
縁の外側には永久磁石３７が配設される。
【０００４】このような構成において、反応室３８にガ
スインレット３１からエッチングガスを導入しながら高
周波電源３６により高周波を印加することにより、上部
電極３２および下部電極３３間にプラズマが形成され
る。このプラズマによりウェーハ３４がエッチングされ
る。
スインレット３１からエッチングガスを導入しながら高
周波電源３６により高周波を印加することにより、上部
電極３２および下部電極３３間にプラズマが形成され
る。このプラズマによりウェーハ３４がエッチングされ
る。
【０００５】図４は、平行平板型エッチング装置の構成
図である。図４において、ガスインレット４１を有する
上部電極４２に対向して下部電極４３が設けられる。こ
れらの上部電極４２および下部電極４３は反応室４８内
に配設される。下部電極４３上にウェーハ４４が搭載さ
れる。上部電極４２の下面周縁はシールドリング４５で
覆われる。下部電極４３には高周波電源４６が接続され
る。
図である。図４において、ガスインレット４１を有する
上部電極４２に対向して下部電極４３が設けられる。こ
れらの上部電極４２および下部電極４３は反応室４８内
に配設される。下部電極４３上にウェーハ４４が搭載さ
れる。上部電極４２の下面周縁はシールドリング４５で
覆われる。下部電極４３には高周波電源４６が接続され
る。
【０００６】このような構成において、反応室４８にガ
スインレット４１からエッチングガスを導入しながら高
周波電源４６により高周波を印加することにより、上部
電極４２および下部電極４３間にプラズマが形成され
る。このプラズマによりウェーハ４４がエッチングされ
る。
スインレット４１からエッチングガスを導入しながら高
周波電源４６により高周波を印加することにより、上部
電極４２および下部電極４３間にプラズマが形成され
る。このプラズマによりウェーハ４４がエッチングされ
る。
【０００７】図５は、上記図３および図４に示すプラズ
マエッチング装置を用いたエッチング方法による半導体
製造方法の工程説明図である。図５（Ａ）に示すよう
に、Ｓｉ基板５３上に例えばＣＶＤ法によりＳｉＯ2 等
の酸化膜からなる厚さ約１．２μｍの層間膜５２が形成
され、その上にレジスト５１が積層される。このレジス
ト５１にはエッチングすべきパターン形状に対応した孔
径ａが０．４μｍの孔パターン５０がフォトリソグラフ
ィにより形成される。
マエッチング装置を用いたエッチング方法による半導体
製造方法の工程説明図である。図５（Ａ）に示すよう
に、Ｓｉ基板５３上に例えばＣＶＤ法によりＳｉＯ2 等
の酸化膜からなる厚さ約１．２μｍの層間膜５２が形成
され、その上にレジスト５１が積層される。このレジス
ト５１にはエッチングすべきパターン形状に対応した孔
径ａが０．４μｍの孔パターン５０がフォトリソグラフ
ィにより形成される。
【０００８】このレジスト５１をマスクとして、層間膜
５２が異方性エッチング処理され、（Ｂ）に示すよう
に、コンタクトホール５４が形成される。その後、レジ
スト５１は、例えば酸素プラズマにより剥離される。
５２が異方性エッチング処理され、（Ｂ）に示すよう
に、コンタクトホール５４が形成される。その後、レジ
スト５１は、例えば酸素プラズマにより剥離される。
【０００９】上記コンタクトホールを形成するためのエ
ッチング条件を以下に示す。図３のマグネトロン型プラ
ズマエッチング装置を用いる場合、反応室内の圧力を３
０mTorr、印加ＲＦパワーの大きさを１４００Ｗ、エッ
チングガスを例えばＣＨＦ3 ３０sccm＋ＣＯ１７０scc
m、下部電極温度を例えば３５℃とする。この条件で、
膜厚１．２μｍの層間膜５２に対し５０％のオーバーエ
ッチをかけてエッチングを行うと、エッチング速度が４
５０ｎｍ／ｍｉｎ、均一性が３．３％となった。この場
合、レジストパターンの孔径ａ（０．４μｍ）に対する
エッチング後のコンタクトホール５４のトップ径（最上
端の孔径）ｂは０．４８μｍとなり、０．０８μｍ広が
っていた。
ッチング条件を以下に示す。図３のマグネトロン型プラ
ズマエッチング装置を用いる場合、反応室内の圧力を３
０mTorr、印加ＲＦパワーの大きさを１４００Ｗ、エッ
チングガスを例えばＣＨＦ3 ３０sccm＋ＣＯ１７０scc
m、下部電極温度を例えば３５℃とする。この条件で、
膜厚１．２μｍの層間膜５２に対し５０％のオーバーエ
ッチをかけてエッチングを行うと、エッチング速度が４
５０ｎｍ／ｍｉｎ、均一性が３．３％となった。この場
合、レジストパターンの孔径ａ（０．４μｍ）に対する
エッチング後のコンタクトホール５４のトップ径（最上
端の孔径）ｂは０．４８μｍとなり、０．０８μｍ広が
っていた。
【００１０】図４の平行平板型プラズマエッチング装置
を用いる場合、反応室内の圧力を２５０mTorr、印加Ｒ
Ｆパワーの大きさを８００Ｗ、エッチングガスを例えば
ＣＨＦ3 ２０sccm＋ＣＦ4 ２０sccm＋Ａｒ２０sccm、下
部電極温度を例えば−１０℃とする。この条件で、膜厚
１．２μｍの層間膜５２に対し５０％のオーバーエッチ
をかけてエッチングを行うと、エッチング速度が７８０
ｎｍ／ｍｉｎ、均一性が３．１％となった。この場合、
レジストパターンの孔径ａ（０．４μｍ）に対するエッ
チング後のコンタクトホール５４のトップ径ｂは０．５
０μｍとなり、０．１０μｍ広がっていた。
を用いる場合、反応室内の圧力を２５０mTorr、印加Ｒ
Ｆパワーの大きさを８００Ｗ、エッチングガスを例えば
ＣＨＦ3 ２０sccm＋ＣＦ4 ２０sccm＋Ａｒ２０sccm、下
部電極温度を例えば−１０℃とする。この条件で、膜厚
１．２μｍの層間膜５２に対し５０％のオーバーエッチ
をかけてエッチングを行うと、エッチング速度が７８０
ｎｍ／ｍｉｎ、均一性が３．１％となった。この場合、
レジストパターンの孔径ａ（０．４μｍ）に対するエッ
チング後のコンタクトホール５４のトップ径ｂは０．５
０μｍとなり、０．１０μｍ広がっていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、エッチング後のコンタクトホールのトップ
径が大きく広がる。これは、層間膜をエッチングする
際、レジストとの選択比が小さいためレジストがエッチ
ングされてパターンの孔径が広がるためである。この結
果、コンタクトホールに埋設する接続用のメタルプラグ
とその上のＡｌ配線とのオーバーラップ量が十分に確保
できなくなり、Ａｌ配線形成後の有機洗浄のときにバリ
アメタルがエッチングされてコンタクト抵抗が上昇す
る。
来技術では、エッチング後のコンタクトホールのトップ
径が大きく広がる。これは、層間膜をエッチングする
際、レジストとの選択比が小さいためレジストがエッチ
ングされてパターンの孔径が広がるためである。この結
果、コンタクトホールに埋設する接続用のメタルプラグ
とその上のＡｌ配線とのオーバーラップ量が十分に確保
できなくなり、Ａｌ配線形成後の有機洗浄のときにバリ
アメタルがエッチングされてコンタクト抵抗が上昇す
る。
【００１２】この状態を図６に示す。図６（Ａ）に示す
ように、基板６０上の層間膜６１にコンタクトホール６
２が形成され、密着層６６を介してタングステン等から
なるメタルプラグ６３が埋め込まれる。このメタルプラ
グ６３上に、接合の信頼性および低抵抗化のためのバリ
アメタル６４を介してＡｌ配線６５が形成される。コン
タクトホール６２のトップ径ｂが広がるとオーバーラッ
プ量ｃが減少する。この結果コンタクトホール肩部Ａの
バリアメタル６４がＡｌ配線６５を加工した後の有機洗
浄によってエッチングされる。これにより同図（Ｂ）に
示すように、コンタクト抵抗が上昇する。
ように、基板６０上の層間膜６１にコンタクトホール６
２が形成され、密着層６６を介してタングステン等から
なるメタルプラグ６３が埋め込まれる。このメタルプラ
グ６３上に、接合の信頼性および低抵抗化のためのバリ
アメタル６４を介してＡｌ配線６５が形成される。コン
タクトホール６２のトップ径ｂが広がるとオーバーラッ
プ量ｃが減少する。この結果コンタクトホール肩部Ａの
バリアメタル６４がＡｌ配線６５を加工した後の有機洗
浄によってエッチングされる。これにより同図（Ｂ）に
示すように、コンタクト抵抗が上昇する。
【００１３】このコンタクト抵抗は、半導体装置の特性
の中でも重要な特性であり、デバイスのスピード特性や
信頼性に大きく影響する。
の中でも重要な特性であり、デバイスのスピード特性や
信頼性に大きく影響する。
【００１４】このようなコンタクト抵抗上昇を抑えるた
めに前述のコンタクトホールのオーバーラップ量を確保
するためには、レジストのコンタクトホール形成用の
パターン孔径を小さくすること、コンタクト（メタル
プラグ）とＡｌ配線のレジストマスクとの位置合せ精度
を高めること、バリアメタルをエッチングしない有機
溶剤への変更などが考えられる。しかしながら、のレ
ジストのコンタクト用パターン孔径を小さくすることは
レジストの抜け性の問題とトレードオフであり、生産マ
ージンを考えると非常に困難である。またの位置合せ
精度はリソグラフィ装置の装置性能で決まる数値であり
改善は困難である。またの有機溶剤の変更は、Ａｌ配
線後のポリマーの除去性やＣｕの溶出等の技術課題が多
く簡単に変更はできない。
めに前述のコンタクトホールのオーバーラップ量を確保
するためには、レジストのコンタクトホール形成用の
パターン孔径を小さくすること、コンタクト（メタル
プラグ）とＡｌ配線のレジストマスクとの位置合せ精度
を高めること、バリアメタルをエッチングしない有機
溶剤への変更などが考えられる。しかしながら、のレ
ジストのコンタクト用パターン孔径を小さくすることは
レジストの抜け性の問題とトレードオフであり、生産マ
ージンを考えると非常に困難である。またの位置合せ
精度はリソグラフィ装置の装置性能で決まる数値であり
改善は困難である。またの有機溶剤の変更は、Ａｌ配
線後のポリマーの除去性やＣｕの溶出等の技術課題が多
く簡単に変更はできない。
【００１５】本発明は、上記従来技術を考慮したもので
あって、特別なエッチング装置を用いることなく、通常
の半導体製造方法で用いるドライエッチング装置の性能
を損わずに使用可能であって、レジストをマスクとして
酸化膜からなる層間膜にトップ径を広げることなく微細
な孔を形成可能なドライエッチング方法の提供を目的と
する。
あって、特別なエッチング装置を用いることなく、通常
の半導体製造方法で用いるドライエッチング装置の性能
を損わずに使用可能であって、レジストをマスクとして
酸化膜からなる層間膜にトップ径を広げることなく微細
な孔を形成可能なドライエッチング方法の提供を目的と
する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、反応室にエッチングガスを導入し、高
周波を印加して前記エッチングガスをプラズマ化し、こ
のプラズマによりレジストパターンを介して酸化膜に孔
を形成するドライエッチング方法において、前記酸化膜
上にＳｉ3Ｎ4膜を積層し、前記レジストパターンにエッ
チング堆積物を付着させるための第１段階のエッチング
と、前記Ｓｉ3Ｎ4膜および酸化膜に孔を形成する第２段
階のエッチングとを施すことを特徴とするドライエッチ
ング方法を提供する。
め、本発明では、反応室にエッチングガスを導入し、高
周波を印加して前記エッチングガスをプラズマ化し、こ
のプラズマによりレジストパターンを介して酸化膜に孔
を形成するドライエッチング方法において、前記酸化膜
上にＳｉ3Ｎ4膜を積層し、前記レジストパターンにエッ
チング堆積物を付着させるための第１段階のエッチング
と、前記Ｓｉ3Ｎ4膜および酸化膜に孔を形成する第２段
階のエッチングとを施すことを特徴とするドライエッチ
ング方法を提供する。
【００１７】この構成によれば、酸化膜上にＳｉ3Ｎ4膜
を積層して下側の酸化膜からの酸素を遮断することによ
り、レジストへの反応生成物が堆積しやすい状態で、ま
すレジスト表面への堆積物付着特性が高い条件で第１段
階のエッチングを行ってレジストパターンの孔の側壁に
堆積物による保護層を形成する。これによりレジストの
エッチングが防止される。この状態で、第２段階のエッ
チングを施してＳｉ3Ｎ4膜および酸化膜をエッチングし
てコンタクトホール等の孔を開口させる。これにより、
酸化膜にトップ径を大きくすることなく微細な孔を開口
することができる。
を積層して下側の酸化膜からの酸素を遮断することによ
り、レジストへの反応生成物が堆積しやすい状態で、ま
すレジスト表面への堆積物付着特性が高い条件で第１段
階のエッチングを行ってレジストパターンの孔の側壁に
堆積物による保護層を形成する。これによりレジストの
エッチングが防止される。この状態で、第２段階のエッ
チングを施してＳｉ3Ｎ4膜および酸化膜をエッチングし
てコンタクトホール等の孔を開口させる。これにより、
酸化膜にトップ径を大きくすることなく微細な孔を開口
することができる。
【００１８】好ましい構成例では、前記第１段階のエッ
チングは、ＣＨＦ3を含むエッチングガスを用い、高周
波電源のパワーを７００Ｗ以下としたことを特徴として
いる。 このようなエッチング条件により、デポ特性
（反応生成物堆積特性）が向上し、エッチングによる酸
化膜の孔径の広がりを抑えることができる。
チングは、ＣＨＦ3を含むエッチングガスを用い、高周
波電源のパワーを７００Ｗ以下としたことを特徴として
いる。 このようなエッチング条件により、デポ特性
（反応生成物堆積特性）が向上し、エッチングによる酸
化膜の孔径の広がりを抑えることができる。
【００１９】別の好ましい構成例では、前記第１段階の
エッチングは、Ｃ4Ｆ8を含むエッチングガスを用い、高
周波電源のパワーを１４００Ｗ以下としたことを特徴と
している。
エッチングは、Ｃ4Ｆ8を含むエッチングガスを用い、高
周波電源のパワーを１４００Ｗ以下としたことを特徴と
している。
【００２０】このようなエッチング条件によっても、デ
ポ特性が向上し、エッチングによる酸化膜の孔径の広が
りを抑えることができる。
ポ特性が向上し、エッチングによる酸化膜の孔径の広が
りを抑えることができる。
【００２１】さらに別の好ましい構成例では、前記第１
段階のエッチングは、ＣＨＦ3およびＣＦ4を含むエッチ
ングガスを用い、高周波電源のパワーを３００Ｗ以下と
したことを特徴としている。
段階のエッチングは、ＣＨＦ3およびＣＦ4を含むエッチ
ングガスを用い、高周波電源のパワーを３００Ｗ以下と
したことを特徴としている。
【００２２】このようなエッチング条件によっても、デ
ポ特性が向上し、エッチングによる酸化膜の孔径の広が
りを抑えることができる。
ポ特性が向上し、エッチングによる酸化膜の孔径の広が
りを抑えることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、本発
明の実施の形態に係るドライエッチング方法の工程を順
番に示す基板要部の断面図である。（Ａ）に示すよう
に、Ｓｉ基板１１上に例えばＣＶＤ法によりＳｉＯ2 等
の酸化膜からなる厚さ約１．２μｍの層間膜１２が形成
される。この層間膜１２上に例えばＣＶＤ法によって厚
さ約１０ｎｍのＳｉ3Ｎ4膜１３を形成する。このＳｉ3
Ｎ4膜１３上にレジスト１４が積層される。このレジス
ト１４にはエッチングすべきパターン形状に対応した孔
径ａが０．４μｍの孔パターン１５がフォトリソグラフ
ィにより形成される。
明の実施の形態に係るドライエッチング方法の工程を順
番に示す基板要部の断面図である。（Ａ）に示すよう
に、Ｓｉ基板１１上に例えばＣＶＤ法によりＳｉＯ2 等
の酸化膜からなる厚さ約１．２μｍの層間膜１２が形成
される。この層間膜１２上に例えばＣＶＤ法によって厚
さ約１０ｎｍのＳｉ3Ｎ4膜１３を形成する。このＳｉ3
Ｎ4膜１３上にレジスト１４が積層される。このレジス
ト１４にはエッチングすべきパターン形状に対応した孔
径ａが０．４μｍの孔パターン１５がフォトリソグラフ
ィにより形成される。
【００２４】次に、第１段階のエッチングを施して、
（Ｂ）に示すように、レジスト１４上に孔パターン１５
の内壁を含め堆積物層１６を付着させる。この第１段階
のエッチング条件は以下のとおりである。
（Ｂ）に示すように、レジスト１４上に孔パターン１５
の内壁を含め堆積物層１６を付着させる。この第１段階
のエッチング条件は以下のとおりである。
【００２５】条件１（図３のマグネトロン型プラズマエ
ッチング装置を用いる場合） 反応室内圧力：３０mTorr 印加ＲＦパワーの大きさ：５００Ｗ エッチングガス：ＣＨＦ3 ３０sccm＋ＣＯ１７０sccm 下部電極温度：３５℃ この条件で層間膜エッチングを行うと、層間膜のエッチ
ング速度は３２１ｎｍ／ｍｉｎ、均一性が３．８％、レ
ジスト上へのデポレート（堆積物付着率）が７．５ｎｍ
／ｍｉｎであった。
ッチング装置を用いる場合） 反応室内圧力：３０mTorr 印加ＲＦパワーの大きさ：５００Ｗ エッチングガス：ＣＨＦ3 ３０sccm＋ＣＯ１７０sccm 下部電極温度：３５℃ この条件で層間膜エッチングを行うと、層間膜のエッチ
ング速度は３２１ｎｍ／ｍｉｎ、均一性が３．８％、レ
ジスト上へのデポレート（堆積物付着率）が７．５ｎｍ
／ｍｉｎであった。
【００２６】条件２（図３のマグネトロン型プラズマエ
ッチング装置を用いる場合） 反応室内圧力：３０mTorr 印加ＲＦパワーの大きさ：１４００Ｗ エッチングガス：Ｃ4Ｆ8 １８sccm＋ＣＯ３００sccm＋
Ａｒ４００sccm 下部電極温度：３５℃ この条件で層間膜エッチングを行うと、層間膜のエッチ
ング速度は２３．１ｎｍ／ｍｉｎ、均一性が５．８％、
レジスト上へのデポレート（堆積物付着率）が２３ｎｍ
／ｍｉｎであった。
ッチング装置を用いる場合） 反応室内圧力：３０mTorr 印加ＲＦパワーの大きさ：１４００Ｗ エッチングガス：Ｃ4Ｆ8 １８sccm＋ＣＯ３００sccm＋
Ａｒ４００sccm 下部電極温度：３５℃ この条件で層間膜エッチングを行うと、層間膜のエッチ
ング速度は２３．１ｎｍ／ｍｉｎ、均一性が５．８％、
レジスト上へのデポレート（堆積物付着率）が２３ｎｍ
／ｍｉｎであった。
【００２７】条件３（図４の平行平板型プラズマエッチ
ング装置を用いる場合） 反応室内圧力：２５０ｍＴｏｒｒ 印加ＲＦパワーの大きさ：３００Ｗ エッチングガス：ＣＨＦ３ ２０sccm＋ＣＦ4２０sccm
＋Ａｒ２０sccm 下部電極温度：−１０℃ この条件で層間膜エッチングを行うと、層間膜のエッチ
ング速度は４０８．９ｎｍ／ｍｉｎ、均一性が４．１
％、レジスト上へのデポレート（堆積物付着率）が３．
３ｎｍ／ｍｉｎであった。
ング装置を用いる場合） 反応室内圧力：２５０ｍＴｏｒｒ 印加ＲＦパワーの大きさ：３００Ｗ エッチングガス：ＣＨＦ３ ２０sccm＋ＣＦ4２０sccm
＋Ａｒ２０sccm 下部電極温度：−１０℃ この条件で層間膜エッチングを行うと、層間膜のエッチ
ング速度は４０８．９ｎｍ／ｍｉｎ、均一性が４．１
％、レジスト上へのデポレート（堆積物付着率）が３．
３ｎｍ／ｍｉｎであった。
【００２８】次に、このようにレジスト１４に堆積物層
１６が付着した状態で、第２段階の異方性エッチングを
行って、（Ｃ）に示すように、Ｓｉ3Ｎ4膜１３および層
間膜１２にコンタクトホール１７を開口する。その後、
レジスト１４を例えば酸素プラズマによって剥離する。
１６が付着した状態で、第２段階の異方性エッチングを
行って、（Ｃ）に示すように、Ｓｉ3Ｎ4膜１３および層
間膜１２にコンタクトホール１７を開口する。その後、
レジスト１４を例えば酸素プラズマによって剥離する。
【００２９】この第２段階のエッチング条件は以下のと
おりである。 条件４（図３のマグネトロン型プラズマエッチング装置
を用いる場合） 反応室内圧力：３０mTorr 印加ＲＦパワーの大きさ：１４００Ｗ エッチングガス：ＣＨＦ3 ３０sccm＋ＣＯ１７０sccm 下部電極温度：３５℃ この条件で、膜厚１．２μｍの層間膜に対し５０％のオ
ーバーエッチをかけてエッチングを行うと、エッチング
速度が４５０ｎｍ／ｍｉｎ、均一性が３．３％となっ
た。
おりである。 条件４（図３のマグネトロン型プラズマエッチング装置
を用いる場合） 反応室内圧力：３０mTorr 印加ＲＦパワーの大きさ：１４００Ｗ エッチングガス：ＣＨＦ3 ３０sccm＋ＣＯ１７０sccm 下部電極温度：３５℃ この条件で、膜厚１．２μｍの層間膜に対し５０％のオ
ーバーエッチをかけてエッチングを行うと、エッチング
速度が４５０ｎｍ／ｍｉｎ、均一性が３．３％となっ
た。
【００３０】条件５（図４の平行平板型プラズマエッチ
ング装置を用いる場合） 反応室内圧力：２５０mTorr 印加ＲＦパワーの大きさ：８００Ｗ エッチングガス：ＣＨＦ3 ２０sccm＋ＣＦ4 ２０sccm＋
Ａｒ２０sccm 下部電極温度：−１０℃ この条件で、膜厚１．２μｍの層間膜に対し５０％のオ
ーバーエッチをかけてエッチングを行うと、エッチング
速度が７８０ｎｍ／ｍｉｎ、均一性が３．１％となっ
た。
ング装置を用いる場合） 反応室内圧力：２５０mTorr 印加ＲＦパワーの大きさ：８００Ｗ エッチングガス：ＣＨＦ3 ２０sccm＋ＣＦ4 ２０sccm＋
Ａｒ２０sccm 下部電極温度：−１０℃ この条件で、膜厚１．２μｍの層間膜に対し５０％のオ
ーバーエッチをかけてエッチングを行うと、エッチング
速度が７８０ｎｍ／ｍｉｎ、均一性が３．１％となっ
た。
【００３１】図２は、上記第１段階のエッチングにおけ
る条件１〜３でのＲＦパワーとデポレートの関係を示す
グラフである。図から分かるように、条件１ではＲＦパ
ワーが７００Ｗ以下で確実にデポが生成し、条件２では
ＲＦパワーが１４００Ｗ以下で確実にデポが生成し、条
件３ではＲＦパワーが３００Ｗ以下で確実にデポが生成
する。したがって、このようなＲＦパワーの条件で第１
段階のエッチングを行うことにより、レジスト上に確実
にデポを堆積させることができ、パターン孔の側壁を保
護してコンタクト径の広がりを抑えることができる。
る条件１〜３でのＲＦパワーとデポレートの関係を示す
グラフである。図から分かるように、条件１ではＲＦパ
ワーが７００Ｗ以下で確実にデポが生成し、条件２では
ＲＦパワーが１４００Ｗ以下で確実にデポが生成し、条
件３ではＲＦパワーが３００Ｗ以下で確実にデポが生成
する。したがって、このようなＲＦパワーの条件で第１
段階のエッチングを行うことにより、レジスト上に確実
にデポを堆積させることができ、パターン孔の側壁を保
護してコンタクト径の広がりを抑えることができる。
【００３２】上記条件１〜３を第１段階のエッチング条
件としてエッチング時間１ｍｉｎのエッチングを行い、
第２段階のエッチング条件４および５と組合せた場合
の、レジストの孔パターン径ａ（０．４μｍ）に対する
ドライエッチング後のコンタクトホールのトップ径ｂの
広がり量（ｂ−ａ）は以下の表１の結果となった。
件としてエッチング時間１ｍｉｎのエッチングを行い、
第２段階のエッチング条件４および５と組合せた場合
の、レジストの孔パターン径ａ（０．４μｍ）に対する
ドライエッチング後のコンタクトホールのトップ径ｂの
広がり量（ｂ−ａ）は以下の表１の結果となった。
【００３３】
【表１】
【００３４】この表から分かるように、条件１〜３の第
１段階のエッチングを行わず条件４または５の第２段階
のエッチングのみ行う場合（従来の場合）には、コンタ
クトホールのトップ径の広がりが０．０８μｍまたは
０．１０μｍと大きな値となった。これに対し、条件１
〜３の第１段階のエッチングを行った後に条件４または
５の第２段階のエッチングを行った場合（本発明の場
合）には、コンタクトホールのトップ径の広がりは０．
０２μｍ〜０．０７μｍといずれも従来の場合より小さ
い値であった。
１段階のエッチングを行わず条件４または５の第２段階
のエッチングのみ行う場合（従来の場合）には、コンタ
クトホールのトップ径の広がりが０．０８μｍまたは
０．１０μｍと大きな値となった。これに対し、条件１
〜３の第１段階のエッチングを行った後に条件４または
５の第２段階のエッチングを行った場合（本発明の場
合）には、コンタクトホールのトップ径の広がりは０．
０２μｍ〜０．０７μｍといずれも従来の場合より小さ
い値であった。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、酸化
膜上にＳｉ3Ｎ4膜を積層して下側の酸化膜からの酸素を
遮断することにより、レジストへの反応生成物が堆積し
やすい状態で、まずレジスト表面への堆積物付着特性が
高い条件で第１段階のエッチングを行ってレジストパタ
ーンの孔の側壁に堆積物による保護層を形成する。これ
によりレジストのエッチングが防止される。この状態
で、第２段階のエッチングを施してＳｉ3Ｎ4膜および酸
化膜をエッチングしてコンタクトホール等の孔を開口さ
せる。これにより、酸化膜にトップ径を大きくすること
なくコンタクトホールを開口することができる。
膜上にＳｉ3Ｎ4膜を積層して下側の酸化膜からの酸素を
遮断することにより、レジストへの反応生成物が堆積し
やすい状態で、まずレジスト表面への堆積物付着特性が
高い条件で第１段階のエッチングを行ってレジストパタ
ーンの孔の側壁に堆積物による保護層を形成する。これ
によりレジストのエッチングが防止される。この状態
で、第２段階のエッチングを施してＳｉ3Ｎ4膜および酸
化膜をエッチングしてコンタクトホール等の孔を開口さ
せる。これにより、酸化膜にトップ径を大きくすること
なくコンタクトホールを開口することができる。
【００３６】これにより、コンタクトホールとＡｌ配線
等のオーバーラップ量を十分に確保でき、コンタクト抵
抗の上昇を抑えてデバイス特性を安定化させ、信頼性の
高い配線構造を形成することができる。また、レジスト
の抜け性のマージンが小さい場合でも、開口されたコン
タクトホールのサイズを小さくすることができ、微細な
コンタクトホールの加工が可能になる。
等のオーバーラップ量を十分に確保でき、コンタクト抵
抗の上昇を抑えてデバイス特性を安定化させ、信頼性の
高い配線構造を形成することができる。また、レジスト
の抜け性のマージンが小さい場合でも、開口されたコン
タクトホールのサイズを小さくすることができ、微細な
コンタクトホールの加工が可能になる。
【００３７】また、エッチングに関しては、通常のドラ
イエッチング装置を用いて、通常コンタクトホール加工
に用いられるエッチングガスを用いることができるた
め、新たな装置や特別な改造等は必要なく、メンテナン
ス性の劣化や生産性の低下等の悪影響を起こすこともな
い。
イエッチング装置を用いて、通常コンタクトホール加工
に用いられるエッチングガスを用いることができるた
め、新たな装置や特別な改造等は必要なく、メンテナン
ス性の劣化や生産性の低下等の悪影響を起こすこともな
い。
【００３８】また、コンタクトホール等の孔加工をした
後の後処理についても、通常の後処理で対応可能であ
る。さらに、レジスト表面に反応生成物のデポによる保
護膜が形成されるため、コンタクトホール等のエッチン
グ時の対レジスト選択比が向上し、レジストの薄膜化や
オーバーエッチの増加も可能になる。
後の後処理についても、通常の後処理で対応可能であ
る。さらに、レジスト表面に反応生成物のデポによる保
護膜が形成されるため、コンタクトホール等のエッチン
グ時の対レジスト選択比が向上し、レジストの薄膜化や
オーバーエッチの増加も可能になる。
【図１】 本発明方法によるコンタクトホール形成手順
の説明図。
の説明図。
【図２】 高周波電源パワーとデポレートの関係を示す
グラフ。
グラフ。
【図３】 マグネトロン型プラズマエッチング装置の構
成図。
成図。
【図４】 平行平板型プラズマエッチング装置の構成
図。
図。
【図５】 従来の方法によるコンタクトホール形成手順
の説明図。
の説明図。
【図６】 Ａｌ配線とコンタクトとのオーバーラップに
関する説明図。
関する説明図。
１１：Ｓｉ基板、１２：層間膜、１３：Ｓｉ3Ｎ4膜、１
４：レジスト、１５：孔パターン、１６：堆積物層、１
７：コンタクトホール。
４：レジスト、１５：孔パターン、１６：堆積物層、１
７：コンタクトホール。
Claims (4)
- 【請求項１】反応室にエッチングガスを導入し、 高周波を印加して前記エッチングガスをプラズマ化し、 このプラズマによりレジストパターンを介して酸化膜に
孔を形成するドライエッチング方法において、 前記酸化膜上にＳｉ3Ｎ4膜を積層し、 前記レジストパターンにエッチング堆積物を付着させる
ための第１段階のエッチングと、 前記Ｓｉ3Ｎ4膜および酸化膜に孔を形成する第２段階の
エッチングとを施すことを特徴とするドライエッチング
方法。 - 【請求項２】前記第１段階のエッチングは、ＣＨＦ3を
含むエッチングガスを用い、高周波電源のパワーを７０
０Ｗ以下としたことを特徴とする請求項１に記載のドラ
イエッチング方法。 - 【請求項３】前記第１段階のエッチングは、Ｃ4Ｆ8を含
むエッチングガスを用い、高周波電源のパワーを１４０
０Ｗ以下としたことを特徴とする請求項１に記載のドラ
イエッチング方法。 - 【請求項４】前記第１段階のエッチングは、ＣＨＦ3お
よびＣＦ4を含むエッチングガスを用い、高周波電源の
パワーを３００Ｗ以下としたことを特徴とする請求項１
に記載のドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10329781A JP2000156367A (ja) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10329781A JP2000156367A (ja) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | ドライエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000156367A true JP2000156367A (ja) | 2000-06-06 |
Family
ID=18225203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10329781A Pending JP2000156367A (ja) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000156367A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100451987B1 (ko) * | 2002-06-29 | 2004-10-08 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 미세콘택 형성방법 |
| CN100451831C (zh) * | 2001-10-29 | 2009-01-14 | 旺宏电子股份有限公司 | 减小图案间隙或开口尺寸的方法 |
| JP2017536701A (ja) * | 2014-12-04 | 2017-12-07 | 北京北方華創微電子装備有限公司Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｎａｕｒａ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． | 二酸化ケイ素基板のエッチング方法およびエッチング装置 |
-
1998
- 1998-11-19 JP JP10329781A patent/JP2000156367A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100451831C (zh) * | 2001-10-29 | 2009-01-14 | 旺宏电子股份有限公司 | 减小图案间隙或开口尺寸的方法 |
| KR100451987B1 (ko) * | 2002-06-29 | 2004-10-08 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 미세콘택 형성방법 |
| JP2017536701A (ja) * | 2014-12-04 | 2017-12-07 | 北京北方華創微電子装備有限公司Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｎａｕｒａ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． | 二酸化ケイ素基板のエッチング方法およびエッチング装置 |
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