JP2001035832A - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

Info

Publication number
JP2001035832A
JP2001035832A JP11202953A JP20295399A JP2001035832A JP 2001035832 A JP2001035832 A JP 2001035832A JP 11202953 A JP11202953 A JP 11202953A JP 20295399 A JP20295399 A JP 20295399A JP 2001035832 A JP2001035832 A JP 2001035832A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
etching method
dry etching
plasma
insulating film
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.)
Pending
Application number
JP11202953A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001035832A5 (en
Inventor
Hideo Kitagawa
英夫 北川
Nobumasa Suzuki
伸昌 鈴木
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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 Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP11202953A priority Critical patent/JP2001035832A/en
Publication of JP2001035832A publication Critical patent/JP2001035832A/en
Publication of JP2001035832A5 publication Critical patent/JP2001035832A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dry etching method which can achieve a good etching profile and less degradation in the quality of an organic, low permittivity insulating film. SOLUTION: A dry etching method for a laminated film containing an organic, low permittivity insulated film 103 formed as an interlayer dielectric uses, as an etching gas, a mixed gas prepared by mixing a first gas containing one of hydrogen and nitrogen or both with a second gas easily separating phosphorous, sulfur or silicon, or a mixed gas prepared by mixing the first and second gases with a third gas of a noble gas, or a mixed gas prepared by mixing the second gas with the third gas. Such an etching gas is introduced into a vacuum container wherein a semiconductor substrate is placed. Then, a plasma is generated by applying high frequency power to plasma generating means, and the film 103 formed on the surface of the semiconductor substrate is etched using the plasma.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の層間
絶縁膜に用いられる、有機低誘電率絶縁膜のドライエッ
チング方法に関し、更に詳しくは、有機低誘電率絶縁膜
を、高速に、加工精度が高く、且つ膜質の劣化や金属配
線の埋め込み不良なく加工を行う、ドライエッチング方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for dry etching an organic low dielectric constant insulating film used for an interlayer insulating film of a semiconductor device, and more particularly, to a method for processing an organic low dielectric constant insulating film at high speed and with high processing accuracy. The present invention relates to a dry etching method which performs processing without deterioration of film quality and poor embedding of metal wiring.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の有機低誘電率絶縁膜のエッチング
プロセスを、図2を用いて説明する。図2において、2
01はレジストマスク、202は酸化シリコン膜、20
3は有機低誘電率絶縁膜、204は金属配線、205は
配線溝又はヴィアホール、206は側壁保護膜を示して
いる。
2. Description of the Related Art A conventional etching process for an organic low dielectric constant insulating film will be described with reference to FIG. In FIG. 2, 2
01 is a resist mask, 202 is a silicon oxide film, 20
Reference numeral 3 denotes an organic low dielectric constant insulating film, 204 denotes a metal wiring, 205 denotes a wiring groove or via hole, and 206 denotes a side wall protective film.

【0003】有機低誘電率絶縁膜は、単体では吸湿性や
機械強度、プラズマ耐性等に問題があるため、一般的に
は図2に示すように、その上をプラズマCVDによる酸
化シリコン膜等でカバーして使用する。この膜に、ダマ
シン構造の配線溝やヴィアホールを形成する際は、以下
の手順にて行う。
Since the organic low dielectric constant insulating film alone has problems in hygroscopicity, mechanical strength, plasma resistance and the like, generally, as shown in FIG. 2, a silicon oxide film or the like by plasma CVD is formed thereon. Cover and use. When a wiring groove or via hole having a damascene structure is formed in this film, the following procedure is performed.

【0004】まず、図2(a)に示すように、溝又は穴
を形成するためのレジストマスクを形成した後、上層の
酸化シリコン膜のエッチングを行い(図2(b))、次
に有機低誘電率絶縁膜のエッチングを行う(図2
(c))。上層の酸化シリコン膜のエッチングは、従来
より一般的に用いられてきた、フロロカーボン系のガス
(例えば、C48/CO/Ar/O2系のガス)により
行われる。
First, as shown in FIG. 2 (a), after forming a resist mask for forming a groove or a hole, an upper silicon oxide film is etched (FIG. 2 (b)). Etching of the low dielectric constant insulating film (FIG. 2)
(C)). The etching of the upper silicon oxide film is performed using a fluorocarbon-based gas (for example, a C 4 F 8 / CO / Ar / O 2 -based gas) which has been generally used conventionally.

【0005】有機低誘電率絶縁膜は、一般的に酸素プラ
ズマによりエッチングすることができる。例えば、特開
平8−316209号公報に開示されているように、O
2、CO2ガスのプラズマを用いれば、ほとんどの有機低
誘電率絶縁膜を高いエッチング速度で容易にエッチング
することが可能である。しかし、第59回応用物理学会
学術講演会(1998年秋季)講演予稿集15p−C−
10にも記載されているように、有機物は酸素イオンの
みならず酸素ラジカルとも反応して、等方的にエッチン
グが進むため、ホールや溝の断面形状が、図2(c)に
示す様ないわゆるボーイング形状と呼ばれる樽型の形状
となり易い。このような形状になると、引き続き行われ
る配線金属の成膜工程において、穴や溝内部への金属の
埋め込み不良が発生し、配線抵抗の増大や、最悪の場合
配線の断線といった不良を引き起こす。
The organic low dielectric constant insulating film can be generally etched by oxygen plasma. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-316209,
2. The use of plasma of CO 2 gas makes it possible to easily etch most organic low dielectric constant insulating films at a high etching rate. However, Proceedings of the 59th Annual Meeting of the Japan Society of Applied Physics (Autumn 1998), 15p-C-
As described in FIG. 10, the organic substance reacts not only with oxygen ions but also with oxygen radicals, and the etching proceeds isotropically. Therefore, the cross-sectional shapes of the holes and grooves are as shown in FIG. It tends to be a barrel-shaped shape called a so-called Boeing shape. With such a shape, in the subsequent wiring metal film forming process, a defective filling of the metal into the hole or the groove occurs, which causes a defect such as an increase in wiring resistance or, in the worst case, a disconnection of the wiring.

【0006】上記のように、有機低誘電率絶縁膜の側壁
に保護膜を形成しない場合には、如何にガス系やエッチ
ング条件を調整して垂直な形状を確保しようとしても、
有機低誘電率絶縁膜中に存在する酸素が原因で酸素ラジ
カルが生成し、その酸素ラジカルによって有機低誘電率
絶縁膜がエッチングされ、図2(c)に示すようなボー
イング形状になってしまう。また、有機低誘電率絶縁膜
エッチング工程の後にレジストマスクのアッシング工程
を行うと、プラズマ中で発生する酸素ラジカルにより、
有機低誘電率絶縁膜のエッチングが更に進行する。以上
の結果より、有機低誘電率絶縁膜のエッチング工程で
は、プラズマ耐性のある側壁保護膜の形成が必要不可欠
であると言える。
As described above, when the protective film is not formed on the side wall of the organic low dielectric constant insulating film, no matter how the gas system or the etching conditions are adjusted, the vertical shape can be ensured.
Oxygen radicals are generated due to oxygen existing in the organic low dielectric constant insulating film, and the oxygen radicals cause the organic low dielectric constant insulating film to be etched, resulting in a bowing shape as shown in FIG. When an ashing step of a resist mask is performed after an organic low dielectric constant insulating film etching step, oxygen radicals generated in plasma cause
Etching of the organic low dielectric constant insulating film further proceeds. From the above results, it can be said that in the step of etching the organic low dielectric constant insulating film, the formation of the plasma-resistant side wall protective film is indispensable.

【0007】更に、酸素プラズマによるエッチングのも
う一つのデメリットとして、例えばProceedin
gs of Symposium on Dry Pr
ocess 1998 p.175に記載されているよ
うな、膜質の劣化の問題がある。即ちこれは、酸素プラ
ズマにさらされた有機低誘電率絶縁膜が、酸素を吸着し
たりあるいは酸素と結合した変質層を形成してしまい、
この酸素が、引き続き行われる配線金属形成工程、例え
ばタングステンプラグのCVD工程中に脱離することに
より、穴や溝内部の埋め込み不良が発生するという問題
である。
[0007] Further, another disadvantage of etching by oxygen plasma is, for example, Proceedin.
gs of Symposium on Dry Pr
ossess 1998 p. 175, there is a problem of deterioration of film quality. That is, this means that the organic low dielectric constant insulating film exposed to the oxygen plasma forms an altered layer that adsorbs oxygen or combines with oxygen,
There is a problem in that this oxygen is desorbed during a subsequent wiring metal forming step, for example, a CVD step of a tungsten plug, thereby causing defective filling of holes and grooves.

【0008】以上のような問題点を解決するため、例え
ば、特開平10−189543号公報に開示されている
ように、SO2ガスを用い、酸素プラズマで加工しなが
ら、硫黄により加工した側壁を保護し、膜質の劣化を防
ぐという方法が提案されている。しかし、このガス系を
用いても膜の劣化を防ぐことはできず、依然としてタン
グステンプラグ工程での埋め込み不良が発生してしま
う。
In order to solve the above problems, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-189543, a side wall processed with sulfur is processed while processing with oxygen plasma using SO 2 gas. Methods have been proposed to protect and prevent deterioration of film quality. However, even if this gas system is used, deterioration of the film cannot be prevented, and defective filling still occurs in the tungsten plug process.

【0009】以上のように、酸素系のガスによる有機低
誘電率絶縁膜のエッチングでは、その高いエッチング速
度にもかかわらず、膜質劣化を避けることができないた
め、酸素を全く含まないかあるいは微量にしか含まない
ガス系によるエッチングが必要となる。
As described above, in the etching of an organic low-dielectric-constant insulating film using an oxygen-based gas, despite the high etching rate, deterioration of the film quality cannot be avoided. It is necessary to perform etching using a gas system that contains only gas.

【0010】酸素系以外のガスによる有機低誘電率膜の
エッチングの例としては、例えば特開平10−1501
05号公報に、従来層間絶縁膜として広く一般的に使わ
れてきたSiO2のエッチングの際に使用される、フル
オロカーボン系のガス(例えば、C48/CO/Ar/
2系のガス)をそのまま適用する例が開示されてい
る。しかし、フルオロカーボン系のガスで高速にエッチ
ングできるのは、フッ素含有の有機低誘電率絶縁膜(例
えば、下記一般式(1)で示される弗化ポリアリールエ
ーテル等)のみであり、フッ素を含有しない有機低誘電
率絶縁膜(例えば、下記一般式(2)で示されるポリア
リールエーテル等)のエッチング速度は、フッ素を含有
したものの1/10程度であるため、実際の半導体生産
には適用することができなかった。
As an example of etching an organic low dielectric constant film with a gas other than an oxygen-based gas, see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-1501.
No. 05 discloses a fluorocarbon-based gas (for example, C 4 F 8 / CO / Ar /) used for etching SiO 2 which has been widely and conventionally used as an interlayer insulating film.
An example in which O 2 -based gas) is directly applied is disclosed. However, only a fluorine-containing organic low dielectric constant insulating film (for example, a fluorinated polyaryl ether represented by the following general formula (1)) can be etched at a high speed with a fluorocarbon-based gas and does not contain fluorine. Since the etching rate of an organic low dielectric constant insulating film (for example, a polyaryl ether represented by the following general formula (2)) is about 1/10 of that containing fluorine, it should be applied to actual semiconductor production. Could not.

【0011】[0011]

【化1】 Embedded image

【0012】[0012]

【化2】 Embedded image

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、酸素系
のガスによるプラズマでは、有機低誘電率絶縁膜への酸
素吸着による膜質の劣化を避けることができないという
問題があった。
As described above, in the case of plasma using an oxygen-based gas, there is a problem that deterioration of film quality due to adsorption of oxygen to an organic low dielectric constant insulating film cannot be avoided.

【0014】また、フルオロカーボン系のガスでは、フ
ッ素含有有機低誘電率絶縁膜は高速でエッチングするこ
とができたが、フッ素を含有しない有機低誘電率絶縁膜
では、量産に適用するに十分なエッチング速度を得るこ
とができないという問題があった。
Further, with a fluorocarbon-based gas, a fluorine-containing organic low dielectric constant insulating film can be etched at a high speed, but with an organic low dielectric constant insulating film containing no fluorine, an etching sufficient for mass production can be performed. There was a problem that speed could not be obtained.

【0015】更に、有機低誘電率絶縁膜のエッチング工
程において、有機低誘電率絶縁膜の側面を保護膜でカバ
ーしておかないと、有機低誘電率絶縁膜自身がエッチン
グされることにより発生する酸素ラジカルや、アッシン
グ工程において発生する酸素ラジカルによって、形状が
崩れてしまうという問題があった。
Further, in the step of etching the organic low dielectric constant insulating film, unless the side surface of the organic low dielectric constant insulating film is covered with the protective film, the organic low dielectric constant insulating film itself is etched. There is a problem that the shape is broken by oxygen radicals or oxygen radicals generated in the ashing process.

【0016】そこで、従来の問題点を解決するために
は、有機低誘電率絶縁膜の膜質の劣化を防ぐため、酸素
を含まないガス系を採用し、強固な側壁保護膜が形成さ
れ、且つ量産に適用するに十分なエッチング速度が得ら
れるガス系及びエッチング装置を見出す必要があった。
Therefore, in order to solve the conventional problems, in order to prevent the deterioration of the film quality of the organic low dielectric constant insulating film, a gas system containing no oxygen is adopted, and a strong side wall protective film is formed. It was necessary to find a gas system and an etching apparatus capable of obtaining an etching rate sufficient for mass production.

【0017】本発明の目的は、エッチング形状が良好で
あり、且つ有機低誘電率絶縁膜の膜質の劣化のないドラ
イエッチング方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a dry etching method which has a good etching shape and does not deteriorate the quality of an organic low dielectric constant insulating film.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明に従って、層間絶
縁膜として形成された、有機低誘電率絶縁膜を含む積層
膜のドライエッチング方法において、エッチングガスと
して水素、窒素の一方又は両方を含むガス(第一のガ
ス)とリン又は硫黄又はシリコンを容易に遊離するガス
(第二のガス)との混合ガス、あるいは水素、窒素の一
方又は両方を含むガス(第一のガス)とリン又は硫黄又
はシリコンを容易に遊離するガス(第二のガス)と希ガ
ス(第三のガス)との混合ガス、あるいはリン又は硫黄
又はシリコンを容易に遊離するガス(第二のガス)と希
ガス(第三のガス)との混合ガスを、半導体基板が設置
された真空容器内に導入し、プラズマ生成手段に高周波
電力を印加してプラズマを生成し、プラズマを用いて半
導体基板表面に形成された有機低誘電率絶縁膜のエッチ
ングを行うドライエッチング方法が提供される。
According to the present invention, in a dry etching method for a laminated film including an organic low dielectric constant insulating film formed as an interlayer insulating film, a gas containing one or both of hydrogen and nitrogen as an etching gas is provided. A mixed gas of (a first gas) and a gas that easily releases phosphorus or sulfur or silicon (a second gas), or a gas containing one or both of hydrogen and nitrogen (a first gas) and phosphorus or sulfur Alternatively, a mixed gas of a gas that easily releases silicon (second gas) and a rare gas (third gas), or a gas that easily releases phosphorus, sulfur, or silicon (second gas) and a rare gas ( Mixed gas with a third gas) into a vacuum vessel in which the semiconductor substrate is installed, and apply high frequency power to the plasma generating means to generate plasma, and form the plasma on the surface of the semiconductor substrate using the plasma. The dry etching method for etching the organic low dielectric constant insulating film is provided.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を詳
細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail.

【0020】本発明のドライエッチング方法を、図1を
用いて説明する。図1において、101はレジストマス
ク、102は酸化シリコン膜、103は有機低誘電率絶
縁膜、104は金属配線、105は配線溝又はヴィアホ
ール、106は側壁保護膜を示している。
The dry etching method of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, 101 is a resist mask, 102 is a silicon oxide film, 103 is an organic low dielectric constant insulating film, 104 is a metal wiring, 105 is a wiring groove or via hole, and 106 is a side wall protective film.

【0021】有機低誘電率絶縁膜は、例えば上記一般式
(1)又は一般式(2)に示した構造式を持つ材料が用
いられる。膜構造は、図2に示した従来例と全く同様で
あり、有機低誘電率絶縁膜は、単体では吸湿性や機械強
度、プラズマ耐性等に問題があるため、その上をプラズ
マCVDによる酸化シリコン膜等でカバーして使用す
る。また、この膜にダマシン構造の配線溝やヴィアホー
ルを形成する工程も図2の従来例と同様であり、以下の
手順にて行う。
For the organic low dielectric constant insulating film, for example, a material having the structural formula shown in the general formula (1) or (2) is used. The film structure is exactly the same as that of the conventional example shown in FIG. 2. Since the organic low-dielectric-constant insulating film alone has problems in hygroscopicity, mechanical strength, plasma resistance, etc., silicon oxide by plasma CVD is formed thereon. Use it covered with a membrane. The process of forming a wiring groove or via hole having a damascene structure in this film is the same as that of the conventional example shown in FIG.

【0022】まず、図1(a)に示すように、溝又は穴
を形成するためのレジストマスクを形成した後、上層の
酸化シリコン膜のエッチングを行い(図1(b))、次
に有機低誘電率絶縁膜のエッチングを行う(図1
(c))。上層の酸化シリコン膜のエッチングは、従来
より一般的に用いられてきた、フロロカーボン系のガス
(例えば、C48/CO/Ar/O2系のガス)により
行われる。
First, as shown in FIG. 1 (a), after forming a resist mask for forming a groove or a hole, the upper silicon oxide film is etched (FIG. 1 (b)). The low dielectric constant insulating film is etched (FIG. 1)
(C)). The etching of the upper silicon oxide film is performed using a fluorocarbon-based gas (for example, a C 4 F 8 / CO / Ar / O 2 -based gas) which has been generally used conventionally.

【0023】本発明であるところの有機低誘電率絶縁膜
のドライエッチング方法で使用されるガスは、水素を含
むガス及び/又は窒素を含むガス(第一のガス)とリン
又は硫黄又はシリコンを容易に遊離するガス(第二のガ
ス)との混合ガス、あるいは水素を含むガス及び/又は
窒素を含むガス(第一のガス)とリン又は硫黄又はシリ
コンを容易に遊離するガス(第二のガス)と希ガス(第
三のガス)との混合ガス、あるいはリン又は硫黄又はシ
リコンを容易に遊離するガス(第二のガス)と希ガス
(第三のガス)の混合ガスである。
The gas used in the dry etching method for an organic low dielectric constant insulating film according to the present invention is a gas containing hydrogen and / or a gas containing nitrogen (first gas) and a gas containing phosphorus, sulfur or silicon. A mixed gas with a gas that easily releases (second gas), or a gas containing hydrogen and / or a gas containing nitrogen (first gas) and a gas that easily releases phosphorus or sulfur or silicon (second gas) Gas) and a rare gas (third gas), or a mixed gas of a gas (second gas) and a rare gas (third gas) that easily releases phosphorus, sulfur, or silicon.

【0024】上記ガスを真空容器内に導入し、高周波電
力を印加してプラズマを生成すると、プラズマ中には、
水素イオン、ラジカル及び/又は窒素イオン、ラジカル
と、リン、硫黄、シリコン原子が生成する。これらの
内、水素イオン及び/又は窒素イオンが、有機低誘電率
絶縁膜が露出した半導体基板に入射することにより、有
機低誘電率絶縁膜の構成元素であるところの炭素、窒
素、水素、酸素、フッ素は、それぞれCHX、NHX、C
N、H2、H2O、HFといった形で揮発し、エッチング
反応が進行する。一方、イオン入射のないパターン側面
では、リン、硫黄、又はシリコン原子が付着、重合し
て、上記元素を主に含む重合膜が生成される。
When the above gas is introduced into a vacuum vessel and high frequency power is applied to generate plasma, the plasma contains
Hydrogen ions, radicals and / or nitrogen ions, radicals, and phosphorus, sulfur, and silicon atoms are generated. When hydrogen ions and / or nitrogen ions are incident on the semiconductor substrate where the organic low dielectric constant insulating film is exposed, carbon, nitrogen, hydrogen, and oxygen, which are constituent elements of the organic low dielectric constant insulating film, are formed. , Fluorine are CH x , NH x , C
It is volatilized in the form of N, H 2 , H 2 O, HF, and the etching reaction proceeds. On the other hand, on the side of the pattern where no ions are incident, phosphorus, sulfur or silicon atoms adhere and polymerize to form a polymer film mainly containing the above elements.

【0025】水素イオン及び窒素イオンと有機低誘電率
絶縁膜との反応は、イオンアシスト反応であるため、パ
ターン側面に重合膜が形成されなくても、異方性形状は
維持されると思われがちである。しかし、一般式(1)
又は一般式(2)を見れば明らかなように、有機低誘電
率絶縁膜中には酸素が含まれているため、エッチングに
より発生した酸素がプラズマ中で酸素ラジカルとなり、
この酸素ラジカルによりパターン側壁がエッチングされ
るため、酸素を含有しないガス系においても側壁保護膜
は必要不可欠である。
Since the reaction between hydrogen ions and nitrogen ions and the organic low dielectric constant insulating film is an ion assisted reaction, it is considered that the anisotropic shape is maintained even if a polymer film is not formed on the side surface of the pattern. Tends to. However, the general formula (1)
Alternatively, as is clear from the general formula (2), since oxygen is contained in the organic low dielectric constant insulating film, oxygen generated by etching becomes oxygen radicals in plasma,
Since the pattern side wall is etched by the oxygen radical, the side wall protective film is indispensable even in a gas system containing no oxygen.

【0026】また、図1では有機低誘電率絶縁膜の上層
のみを酸化シリコン膜でカバーした例を示したが、有機
低誘電率絶縁膜の上下を酸化シリコン膜で挟み込む構造
も考えることができる。この場合には、有機低誘電率絶
縁膜エッチングの後に、下層の酸化シリコン膜のエッチ
ングを行う必要がある。この時、有機低誘電率絶縁膜の
エッチングの際に側壁保護を行っておくと、引き続き行
われるフロロカーボン系ガスによる下層酸化シリコンの
エッチング工程においても、プラズマ中で発生する酸素
あるいはフッ素ラジカルにより有機低誘電率絶縁膜がエ
ッチングされることはなく、良好なエッチング形状を得
ることができる。
Although FIG. 1 shows an example in which only the upper layer of the organic low dielectric constant insulating film is covered with the silicon oxide film, a structure in which the upper and lower portions of the organic low dielectric constant insulating film are sandwiched between silicon oxide films can also be considered. . In this case, it is necessary to etch the lower silicon oxide film after the etching of the organic low dielectric constant insulating film. At this time, if the side wall protection is performed during the etching of the organic low dielectric constant insulating film, the organic silicon oxide is generated by the oxygen or fluorine radicals generated in the plasma in the subsequent step of etching the lower silicon oxide with the fluorocarbon-based gas. The dielectric insulating film is not etched, and a good etched shape can be obtained.

【0027】前記反応に最低限必要な水素イオン及び、
リン、硫黄又はシリコン原子を生成させるガスとして
は、PH3、H2S、SiH4等の水素化物ガスの単一ガ
スあるいは混合ガスで十分である。しかし、ソースガス
のP/H比(リン原子数と水素原子数の比)あるいはS
/H比(硫黄原子数と水素原子数の比)あるいはSi/
H比(シリコン原子数と水素原子数の比)を制御するこ
とで、エッチング速度や側壁保護膜の厚さが制御可能と
なる。そこで水素ガスを添加することにより、より広い
範囲でのP/H比あるいはS/H比あるいはSi/H比
の制御ができ、プロセスウインドウを広げることが可能
となる。
A minimum amount of hydrogen ions required for the reaction,
As a gas for generating phosphorus, sulfur or silicon atoms, a single gas or a mixed gas of hydride gases such as PH 3 , H 2 S and SiH 4 is sufficient. However, the P / H ratio of the source gas (the ratio of the number of phosphorus atoms to the number of hydrogen atoms) or S
/ H ratio (ratio of the number of sulfur atoms to the number of hydrogen atoms) or Si /
By controlling the H ratio (the ratio between the number of silicon atoms and the number of hydrogen atoms), the etching rate and the thickness of the sidewall protective film can be controlled. Thus, by adding hydrogen gas, the P / H ratio, S / H ratio, or Si / H ratio can be controlled in a wider range, and the process window can be widened.

【0028】また、上記ガスに窒素ガスを添加すること
により、スパッタリング効果が増加してエッチング速度
が向上すると共に、側壁保護膜にも窒素が添加され、よ
り強固な膜が形成される。窒素及び水素の混合ガスを導
入する代りに、NH3(アンモニア)やN24(ヒドラ
ジン)といったガスを導入しても、同様の効果を得るこ
とができる。
Further, by adding nitrogen gas to the above-mentioned gas, the sputtering effect is increased and the etching rate is improved, and nitrogen is also added to the side wall protective film to form a stronger film. Similar effects can be obtained by introducing a gas such as NH 3 (ammonia) or N 2 H 4 (hydrazine) instead of introducing a mixed gas of nitrogen and hydrogen.

【0029】更に、上記ガス系に例えばHe、Ne、A
r、Kr、Xe及びRnといった希ガスを添加すること
により、プラズマ密度の向上が期待され、またイオンに
よるスパッタリング効率も向上するため、より高いエッ
チング速度を得ることができる。
Furthermore, for example, He, Ne, A
By adding a rare gas such as r, Kr, Xe and Rn, an improvement in plasma density is expected, and a sputtering efficiency by ions is also improved, so that a higher etching rate can be obtained.

【0030】本発明のドライエッチング方法で用いられ
るプラズマ処理装置は、水素又は窒素といった反応性の
あまり高くないガスにおいても十分に高いエッチング速
度を確保するという観点から、可能な限り高密度なプラ
ズマを生成しうるプラズマ処理装置であることが望まし
い。本発明に好適に用いられるプラズマ処理装置として
は、例えば、ECR型プラズマ処理装置、ヘリコン波型
プラズマ処理装置、ICP型プラズマ処理装置、SWP
型プラズマ処理装置及びSIP型プラズマ処理装置等が
挙げられるが、本発明は前記プラズマ装置に限られたも
のではなく、1×1011cm-3以上の高密度なプラズマ
を生成しうるプラズマ装置であれば、どのような装置で
あっても適用することが可能である。
The plasma processing apparatus used in the dry etching method of the present invention uses a plasma as dense as possible from the viewpoint of securing a sufficiently high etching rate even with a gas having a low reactivity such as hydrogen or nitrogen. It is desirable that the plasma processing apparatus be capable of generating plasma. Examples of the plasma processing apparatus preferably used in the present invention include, for example, an ECR type plasma processing apparatus, a helicon wave type plasma processing apparatus, an ICP type plasma processing apparatus, and a SWP type.
Type plasma processing apparatus, SIP type plasma processing apparatus, and the like, but the present invention is not limited to the plasma apparatus, and a plasma apparatus capable of generating high density plasma of 1 × 10 11 cm −3 or more. If it is, any device can be applied.

【0031】[0031]

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明のドライエッ
チング方法をより具体的に説明するが、本発明はこれら
実施例に限定されるものではない。
EXAMPLES The dry etching method of the present invention will now be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0032】(実施例1)本発明の第1の実施例とし
て、H2ガスとH2Sガスを用いて、有機低誘電率膜のエ
ッチングを行った結果を示す。本実施例においては、E
CR型プラズマエッチング装置を用いてエッチングを行
った。また、積層された層間絶縁膜の一連のエッチング
処理は、全て同一処理室内で行われた。
Example 1 As a first example of the present invention, results of etching an organic low dielectric constant film using H 2 gas and H 2 S gas will be described. In this embodiment, E
Etching was performed using a CR type plasma etching apparatus. In addition, a series of etching processes of the stacked interlayer insulating films were all performed in the same processing chamber.

【0033】まず、図1(a)に示した断面構造を持つ
シリコン基板を準備した。ここで、上層酸化シリコン膜
102は膜厚200nmのプラズマTEOS SiO2
膜、有機低誘電率絶縁膜103は回転塗布された膜厚8
00nmのポリアリールエーテル、金属配線104は膜
厚500nmのAl−Cu膜、また下地はプラズマTE
OS SiO2 1μm/Si基板(不図示)の構造で
ある。このウエハを、ECR型プラズマエッチング装置
の基板支持台上に設置し、ターボ分子ポンプを用いて、
1×10-6Torrの圧力となるまで真空容器内を排気
した。
First, a silicon substrate having the sectional structure shown in FIG. 1A was prepared. Here, the upper silicon oxide film 102 is made of plasma TEOS SiO 2 having a thickness of 200 nm.
The organic low dielectric constant insulating film 103 is spin-coated to a thickness of 8
00 nm polyarylether, metal wiring 104 is a 500 nm thick Al-Cu film, and base is plasma TE
This is a structure of an OS SiO 2 1 μm / Si substrate (not shown). This wafer is placed on a substrate support of an ECR type plasma etching apparatus, and a turbo molecular pump is used to
The inside of the vacuum vessel was evacuated until the pressure reached 1 × 10 −6 Torr.

【0034】次に、以下の条件にてプラズマを生成し、
上層酸化シリコン膜のエッチングを行った。
Next, a plasma is generated under the following conditions.
The upper silicon oxide film was etched.

【0035】ガス種、流量:C48/CO/Ar/O2
=15/150/200/5sccm 圧力:40mTorr 基板温度:20℃ 磁場:875Gauss マイクロ波パワー:1kW 基板RF周波数、パワー:13.56MHz、400W
Gas type, flow rate: C 4 F 8 / CO / Ar / O 2
= 15/150/200/5 sccm Pressure: 40 mTorr Substrate temperature: 20 ° C. Magnetic field: 875 Gauss Microwave power: 1 kW Substrate RF frequency, power: 13.56 MHz, 400 W

【0036】この時、基板支持台のVdcは約−200
Vであった。以上のエッチング処理を20秒間行い、上
層酸化シリコン膜102を全て除去した。酸化シリコン
膜のエッチングの終点は、プラズマの発光強度モニタを
用い、SiF(波長640nm)の発光強度の変化で判
定した。
At this time, Vdc of the substrate support is about -200.
V. The above etching treatment was performed for 20 seconds, and all the upper silicon oxide film 102 was removed. The end point of the etching of the silicon oxide film was determined by a change in the emission intensity of SiF (wavelength: 640 nm) using a plasma emission intensity monitor.

【0037】次に、真空容器内を30秒間排気した後、
以下の条件にてプラズマを生成し、有機低誘電率絶縁膜
のエッチングを行った。
Next, after evacuating the vacuum chamber for 30 seconds,
Plasma was generated under the following conditions, and the organic low dielectric constant insulating film was etched.

【0038】 ガス種、流量:H2/H2S=100/15sccm 圧力:10mTorr 基板温度:20℃ 磁場:875Gauss マイクロ波パワー:1kW RF周波数、パワー:13.56MHz、250WGas type, flow rate: H 2 / H 2 S = 100/15 sccm Pressure: 10 mTorr Substrate temperature: 20 ° C. Magnetic field: 875 Gauss Microwave power: 1 kW RF frequency, power: 13.56 MHz, 250 W

【0039】この時、基板支持台のVdcは約−110
Vであった。以上のエッチング処理を6分間行い、有機
低誘電率絶縁膜103を全て除去した。有機低誘電率絶
縁膜のエッチングの終点は、プラズマの発光強度モニタ
を用い、CH(波長431nm)の発光強度の変化で判
定した。エッチング時間より算出した膜のエッチング速
度は、約130nm/minであり、生産に適用するに
はやや低めの値となった。
At this time, Vdc of the substrate support is about -110.
V. The above etching treatment was performed for 6 minutes, and the entire organic low dielectric constant insulating film 103 was removed. The end point of the etching of the organic low-dielectric-constant insulating film was determined by a change in the emission intensity of CH (wavelength: 431 nm) using a plasma emission intensity monitor. The etching rate of the film calculated from the etching time was about 130 nm / min, which was slightly lower for application to production.

【0040】以上の処理が全て終了した後、必要に応じ
てレジストマスクの除去を行い、洗浄、バリアメタル成
膜の工程を経た後、タングステンプラグの成膜を行っ
た。成膜後のウエハの断面をSEMで観察したが、ヴィ
アホールの形状に、ボーイング等の形状異常はなく、ま
たタングステンも正常に埋め込まれていることが確認さ
れた。
After all the above processes were completed, the resist mask was removed as necessary, and after the steps of cleaning and barrier metal film formation, tungsten plug film formation was performed. When the cross section of the wafer after film formation was observed by SEM, it was confirmed that the via hole had no shape abnormality such as bowing and that tungsten was normally embedded.

【0041】(実施例2)本発明の第2の実施例とし
て、H2ガスとH2Sガスを用いて、有機低誘電率膜のエ
ッチングを行った結果を示す。本実施例においては、E
CR型プラズマエッチング装置の代りにSIP型プラズ
マエッチング装置を用いてエッチングを行った。また、
積層された層間絶縁膜の一連のエッチング処理は、全て
同一処理室内で行われた。
Example 2 As a second example of the present invention, results of etching an organic low dielectric constant film using H 2 gas and H 2 S gas will be described. In this embodiment, E
Etching was performed using a SIP type plasma etching apparatus instead of the CR type plasma etching apparatus. Also,
A series of etching processes for the stacked interlayer insulating films were all performed in the same processing chamber.

【0042】まず、実施例1と同様の断面構造を持つシ
リコン基板を準備した。このウエハを、SIP型プラズ
マエッチング装置の基板支持台上に設置し、ターボ分子
ポンプを用いて、1×10-6Torrの圧力となるまで
真空容器内を排気した。
First, a silicon substrate having the same cross-sectional structure as in Example 1 was prepared. The wafer was placed on a substrate support of an SIP type plasma etching apparatus, and the inside of the vacuum vessel was evacuated using a turbo molecular pump until the pressure reached 1 × 10 −6 Torr.

【0043】次に、以下の条件にてプラズマを生成し、
上層酸化シリコン膜のエッチングを行った。
Next, a plasma is generated under the following conditions.
The upper silicon oxide film was etched.

【0044】ガス種、流量:C48/Ar/O2=15
/150/5sccm 圧力:30mTorr 基板温度:0℃ マイクロ波パワー:1.5kW 基板RF周波数、パワー:13.56MHz、350W
Gas type, flow rate: C 4 F 8 / Ar / O 2 = 15
/ 150/5 sccm Pressure: 30 mTorr Substrate temperature: 0 ° C. Microwave power: 1.5 kW Substrate RF frequency, power: 13.56 MHz, 350 W

【0045】この時、基板支持台のVdcは約−150
Vであった。以上のエッチング処理を12秒間行い、上
層酸化シリコン膜102を全て除去した。酸化シリコン
膜のエッチングの終点は、プラズマの発光強度モニタを
用い、SiF(波長640nm)の発光強度の変化で判
定した。
At this time, Vdc of the substrate support is about -150.
V. The above etching process was performed for 12 seconds, and the entire upper silicon oxide film 102 was removed. The end point of the etching of the silicon oxide film was determined by a change in the emission intensity of SiF (wavelength: 640 nm) using a plasma emission intensity monitor.

【0046】次に、真空容器内を30秒間排気した後、
以下の条件にてプラズマを生成し、有機低誘電率絶縁膜
のエッチングを行った。
Next, after evacuating the vacuum chamber for 30 seconds,
Plasma was generated under the following conditions, and the organic low dielectric constant insulating film was etched.

【0047】 ガス種、流量:H2/H2S=100/15sccm 圧力:5mTorr 基板温度:0℃ マイクロ波パワー:1.5kW 基板RF周波数、パワー:13.56MHz、250WGas type, flow rate: H 2 / H 2 S = 100/15 sccm Pressure: 5 mTorr Substrate temperature: 0 ° C. Microwave power: 1.5 kW Substrate RF frequency, power: 13.56 MHz, 250 W

【0048】この時、基板支持台のVdcは約−100
Vであった。以上のエッチング処理を120秒間行い、
有機低誘電率絶縁膜103を全て除去した。有機低誘電
率絶縁膜のエッチングの終点は、プラズマの発光強度モ
ニタを用い、CH(波長431nm)の発光強度の変化
で判定した。エッチング時間より算出した膜のエッチン
グ速度は、約400nm/minであり、生産に適用し
うる値となった。
At this time, Vdc of the substrate support is about -100.
V. Perform the above etching process for 120 seconds,
All of the organic low dielectric constant insulating film 103 was removed. The end point of the etching of the organic low-dielectric-constant insulating film was determined by a change in the emission intensity of CH (wavelength: 431 nm) using a plasma emission intensity monitor. The etching rate of the film calculated from the etching time was about 400 nm / min, which was a value applicable to production.

【0049】以上の処理が全て終了した後、必要に応じ
てレジストマスクの除去を行い、洗浄、バリアメタル成
膜の工程を経た後、タングステンプラグの成膜を行っ
た。成膜後のウエハの断面をSEMで観察したが、ヴィ
アホールの形状に、ボーイング等の形状異常はなく、ま
たタングステンも正常に埋め込まれていることが確認さ
れた。
After all the above processes were completed, the resist mask was removed if necessary, and after the steps of cleaning and barrier metal film formation, tungsten plug film formation was performed. When the cross section of the wafer after film formation was observed by SEM, it was confirmed that the via hole had no shape abnormality such as bowing and that tungsten was normally embedded.

【0050】(実施例3)本発明の第3の実施例とし
て、H2ガスとPH3ガスを用いて、有機低誘電率膜のエ
ッチングを行った結果を示す。本実施例においては、実
施例2と同様、SIP型プラズマエッチング装置を用い
てエッチングを行った。
(Embodiment 3) As a third embodiment of the present invention, results of etching an organic low dielectric constant film using H 2 gas and PH 3 gas will be described. In the present embodiment, similarly to the second embodiment, the etching was performed using the SIP type plasma etching apparatus.

【0051】まず、実施例1と同様の断面構造を持つシ
リコン基板を準備し、実施例2と同様の手順で上層酸化
シリコン膜のエッチングを行った。
First, a silicon substrate having the same cross-sectional structure as in Example 1 was prepared, and the upper silicon oxide film was etched in the same procedure as in Example 2.

【0052】次に、以下の条件で有機低誘電率絶縁膜の
エッチングを行った。
Next, the organic low dielectric constant insulating film was etched under the following conditions.

【0053】 ガス種、流量:H2/PH3=100/15sccm 圧力:5mTorr 基板温度:0℃ マイクロ波パワー:1.5kW 基板RF周波数、パワー:13.56MHz、250WGas type, flow rate: H 2 / PH 3 = 100/15 sccm Pressure: 5 mTorr Substrate temperature: 0 ° C. Microwave power: 1.5 kW Substrate RF frequency, power: 13.56 MHz, 250 W

【0054】この時、基板支持台のVdcは約−100
Vであった。以上のエッチング処理を110秒間行い、
有機低誘電率絶縁膜103を全て除去した。エッチング
時間より算出した膜のエッチング速度は、約430nm
/minであった。
At this time, Vdc of the substrate support is about -100.
V. Perform the above etching process for 110 seconds,
All of the organic low dielectric constant insulating film 103 was removed. The etching rate of the film calculated from the etching time is about 430 nm
/ Min.

【0055】エッチング処理が全て終了した後、必要に
応じてレジストマスクの除去を行い、洗浄、バリアメタ
ル成膜の工程を経た後、タングステンプラグの成膜を行
った。成膜後のウエハの断面をSEMで観察したが、ヴ
ィアホールの形状に、ボーイング等の形状異常はなく、
またタングステンも正常に埋め込まれていることが確認
された。
After all the etching processes were completed, the resist mask was removed as necessary, and after the steps of cleaning and barrier metal film formation, a tungsten plug was formed. The cross section of the wafer after film formation was observed with a SEM, and there was no shape abnormality such as bowing in the via hole shape.
It was also confirmed that tungsten was buried normally.

【0056】(実施例4)本発明の第4の実施例とし
て、H2ガスとN2ガスとSiH4ガスを用いて、有機低
誘電率膜のエッチングを行った結果を示す。本実施例に
おいても、実施例2と同様、SIP型プラズマエッチン
グ装置を用いてエッチングを行った。
Example 4 As a fourth example of the present invention, the results of etching an organic low dielectric constant film using H 2 gas, N 2 gas and SiH 4 gas will be described. Also in this embodiment, similarly to the second embodiment, the etching was performed using the SIP type plasma etching apparatus.

【0057】まず、実施例1と同様の断面構造を持つシ
リコン基板を準備し、実施例2と同様の手順で上層酸化
シリコン膜のエッチングを行った。
First, a silicon substrate having the same cross-sectional structure as in Example 1 was prepared, and the upper silicon oxide film was etched in the same procedure as in Example 2.

【0058】次に、以下の条件で有機低誘電率絶縁膜の
エッチングを行った。
Next, the organic low dielectric constant insulating film was etched under the following conditions.

【0059】ガス種、流量:H2/N2/SiH4=10
0/50/15sccm 圧力:5mTorr 基板温度:0℃ マイクロ波パワー:1.5kW 基板RF周波数、パワー:13.56MHz、250W
Gas type, flow rate: H 2 / N 2 / SiH 4 = 10
0/50/15 sccm Pressure: 5 mTorr Substrate temperature: 0 ° C. Microwave power: 1.5 kW Substrate RF frequency, power: 13.56 MHz, 250 W

【0060】この時、基板支持台のVdcは約−100
Vであった。以上のエッチング処理を95秒間行い、有
機低誘電率絶縁膜103を全て除去した。エッチング時
間より算出した膜のエッチング速度は、約505nm/
minであった。
At this time, Vdc of the substrate support is about -100.
V. The above etching process was performed for 95 seconds, and the entire organic low dielectric constant insulating film 103 was removed. The etching rate of the film calculated from the etching time is about 505 nm /
min.

【0061】エッチング処理が全て終了した後、必要に
応じてレジストマスクの除去を行い、洗浄、バリアメタ
ル成膜の工程を経た後、タングステンプラグの成膜を行
った。成膜後のウエハの断面をSEMで観察したが、ヴ
ィアホールの形状に、ボーイング等の形状異常はなく、
またタングステンも正常に埋め込まれていることが確認
された。
After all the etching processes were completed, the resist mask was removed as necessary, and after the steps of cleaning and barrier metal film formation, a tungsten plug was formed. The cross section of the wafer after film formation was observed with a SEM, and there was no shape abnormality such as bowing in the via hole shape.
It was also confirmed that tungsten was buried normally.

【0062】(実施例5)本発明の第5の実施例とし
て、H2ガスとN2ガスとSiH4ガスとArガスを用い
て、有機低誘電率膜のエッチングを行った結果を示す。
本実施例においても、実施例2と同様、SIP型プラズ
マエッチング装置を用いてエッチングを行った。
Fifth Embodiment As a fifth embodiment of the present invention, results of etching an organic low dielectric constant film using H 2 gas, N 2 gas, SiH 4 gas and Ar gas will be described.
Also in this embodiment, similarly to the second embodiment, the etching was performed using the SIP type plasma etching apparatus.

【0063】まず、実施例1と同様の断面構造を持つシ
リコン基板を準備し、実施例2と同様の手順で上層酸化
シリコン膜のエッチングを行った。
First, a silicon substrate having the same cross-sectional structure as in Example 1 was prepared, and the upper silicon oxide film was etched in the same procedure as in Example 2.

【0064】次に、以下の条件で有機低誘電率絶縁膜の
エッチングを行った。
Next, the organic low dielectric constant insulating film was etched under the following conditions.

【0065】ガス種、流量:H2/N2/SiH4/Ar
=100/50/15/100sccm 圧力:5mTorr 基板温度:0℃ マイクロ波パワー:1.5kW 基板RF周波数、パワー:13.56MHz、250W
Gas type, flow rate: H 2 / N 2 / SiH 4 / Ar
= 100/50/15/100 sccm Pressure: 5 mTorr Substrate temperature: 0 ° C. Microwave power: 1.5 kW Substrate RF frequency, power: 13.56 MHz, 250 W

【0066】この時、基板支持台のVdcは約−100
Vであった。以上のエッチング処理を95秒間行い、有
機低誘電率絶縁膜103を全て除去した。エッチング時
間より算出した膜のエッチング速度は、約505nm/
minであった。また、レジストマスクは、有機低誘電
率絶縁膜エッチング終了後に全て除去されていた。
At this time, Vdc of the substrate support is about -100.
V. The above etching process was performed for 95 seconds, and the entire organic low dielectric constant insulating film 103 was removed. The etching rate of the film calculated from the etching time is about 505 nm /
min. In addition, the resist mask was completely removed after the completion of the etching of the organic low dielectric constant insulating film.

【0067】エッチング処理が全て終了した後、洗浄、
バリアメタル成膜の工程を経た後、タングステンプラグ
の成膜を行った。成膜後のウエハの断面をSEMで観察
したが、ヴィアホールの形状に、ボーイング等の形状異
常はなく、またタングステンも正常に埋め込まれている
ことが確認された。
After the completion of the etching process, cleaning,
After the barrier metal film formation process, a tungsten plug was formed. When the cross section of the wafer after film formation was observed by SEM, it was confirmed that the via hole had no shape abnormality such as bowing and that tungsten was normally embedded.

【0068】(実施例6)本発明の第6の実施例とし
て、H2SガスとArガスを用いて、有機低誘電率膜の
エッチングを行った結果を示す。本実施例においても、
実施例2と同様、SIP型プラズマエッチング装置を用
いてエッチングを行った。
(Embodiment 6) As a sixth embodiment of the present invention, a result of etching an organic low dielectric constant film using H 2 S gas and Ar gas will be described. Also in this embodiment,
As in Example 2, etching was performed using a SIP type plasma etching apparatus.

【0069】まず、実施例1と同様の断面構造を持つシ
リコン基板を準備し、実施例2と同様の手順で上層酸化
シリコン膜のエッチングを行った。
First, a silicon substrate having the same cross-sectional structure as in Example 1 was prepared, and the upper silicon oxide film was etched in the same procedure as in Example 2.

【0070】次に、以下の条件で有機低誘電率絶縁膜の
エッチングを行った。
Next, the organic low dielectric constant insulating film was etched under the following conditions.

【0071】 ガス種、流量:H2S/Ar=100/100sccm 圧力:5mTorr 基板温度:0℃ マイクロ波パワー:2.5kW 基板RF周波数、パワー:13.56MHz、250WGas type, flow rate: H 2 S / Ar = 100/100 sccm Pressure: 5 mTorr Substrate temperature: 0 ° C. Microwave power: 2.5 kW Substrate RF frequency, power: 13.56 MHz, 250 W

【0072】この時、基板支持台のVdcは約−95V
であった。以上のエッチング処理を5分間行い、有機低
誘電率絶縁膜103を全て除去した。エッチング時間よ
り算出した膜のエッチング速度は、約150nm/mi
nであった。
At this time, Vdc of the substrate support is about -95 V
Met. The above etching treatment was performed for 5 minutes, and the entire organic low dielectric constant insulating film 103 was removed. The etching rate of the film calculated from the etching time is about 150 nm / mi.
n.

【0073】エッチング処理が全て終了した後、洗浄、
バリアメタル成膜の工程を経た後、タングステンプラグ
の成膜を行った。成膜後のウエハの断面をSEMで観察
したが、ヴィアホールの形状に、ボーイング等の形状異
常はなく、またタングステンも正常に埋め込まれている
ことが確認された。
After the etching process has been completed, cleaning,
After the barrier metal film formation process, a tungsten plug was formed. When the cross section of the wafer after film formation was observed by SEM, it was confirmed that the via hole had no shape abnormality such as bowing and that tungsten was normally embedded.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば有
機低誘電率絶縁膜のエッチングを行う際に、エッチング
ガスとして水素原子、窒素原子の一方又は両方を含むガ
ス(第一のガス)とリン又は硫黄又はシリコンを容易に
遊離するガス(第二のガス)との混合ガス、あるいは水
素原子、窒素原子の一方又は両方を含むガス(第一のガ
ス)とリン又は硫黄又はシリコンを容易に遊離するガス
(第二のガス)と希ガス(第三のガス)との混合ガス、
あるいはリン又は硫黄又はシリコンを容易に遊離するガ
ス(第二のガス)と希ガス(第三のガス)との混合ガス
を用いることで、エッチング形状が良好であり且つ有機
低誘電率絶縁膜の膜質の劣化のないドライエッチング方
法を提供することが可能となった。
As described above, according to the present invention, when etching an organic low dielectric constant insulating film, a gas containing one or both of hydrogen atoms and nitrogen atoms as an etching gas (first gas). Mixed gas of hydrogen and gas that easily releases phosphorus or sulfur or silicon (second gas), or gas containing one or both of hydrogen atoms and nitrogen atoms (first gas) and phosphorus or sulfur or silicon easily Mixed gas of gas (second gas) and rare gas (third gas) released to
Alternatively, by using a mixed gas of a gas (second gas) that easily releases phosphorus, sulfur, or silicon (second gas) and a rare gas (third gas), the etching shape is good and the organic low dielectric constant insulating film is It has become possible to provide a dry etching method without deterioration of the film quality.

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

【図1】本発明における有機低誘電率絶縁膜のエッチン
グ方法を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an etching method for an organic low dielectric constant insulating film according to the present invention.

【図2】従来技術における有機低誘電率絶縁膜のエッチ
ング方法を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a conventional method for etching an organic low dielectric constant insulating film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,201 レジストマスク 102,202 上層酸化シリコン膜 103,203 有機低誘電率絶縁膜 104,204 下層酸化シリコン膜 105,205 配線溝又はヴィアホール 106,206 側壁保護膜 101, 201 resist mask 102, 202 upper silicon oxide film 103, 203 organic low dielectric constant insulating film 104, 204 lower silicon oxide film 105, 205 wiring groove or via hole 106, 206 sidewall protective film

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 層間絶縁膜として形成された、有機低誘
電率絶縁膜を含む積層膜のドライエッチング方法におい
て、水素原子、窒素原子の一方又は両方を含むガスであ
るところの第一のガスと、リン又は硫黄又はシリコン原
子を容易に遊離するガスであるところの第二のガスとの
混合ガスを、半導体基板が設置された真空容器内に導入
し、プラズマ生成手段に高周波電力を印加してプラズマ
を生成し、該プラズマを用いて半導体基板表面に形成さ
れた有機低誘電率絶縁膜のエッチングを行うことを特徴
とするドライエッチング方法。
1. A dry etching method for a laminated film including an organic low dielectric constant insulating film formed as an interlayer insulating film, wherein a first gas which is a gas containing one or both of hydrogen atoms and nitrogen atoms is provided. A mixed gas with a second gas, which is a gas that readily releases phosphorus or sulfur or silicon atoms, is introduced into a vacuum vessel in which the semiconductor substrate is installed, and high-frequency power is applied to the plasma generation means. A dry etching method, comprising generating plasma and etching an organic low dielectric constant insulating film formed on a surface of a semiconductor substrate using the plasma.
【請求項2】 前記水素原子、窒素原子の一方又は両方
を含むガスであるところの第一のガス、及びリン又は硫
黄又はシリコン原子を容易に遊離するガスであるところ
の第二のガスが、酸素原子及びハロゲン原子を含まない
分子構造である請求項1に記載のドライエッチング方
法。
2. The method according to claim 1, wherein the first gas is a gas containing one or both of a hydrogen atom and a nitrogen atom, and the second gas is a gas that easily releases phosphorus or sulfur or silicon atoms. The dry etching method according to claim 1, wherein the dry etching method has a molecular structure that does not include oxygen atoms and halogen atoms.
【請求項3】 前記水素原子、窒素原子の一方又は両方
を含むガスであるところの第一のガスが、H2、N2、N
3及びN24の内の一つ又は複数の混合ガスである請
求項1又は2に記載のドライエッチング方法。
3. A gas containing one or both of a hydrogen atom and a nitrogen atom, wherein the first gas is H 2 , N 2 , N 2
The dry etching method according to claim 1, wherein the mixed gas is one or more of H 3 and N 2 H 4 .
【請求項4】 前記リン又は硫黄又はシリコン原子を容
易に遊離するガスであるところの第二のガスが、PH3
又はH2S又はSiH4である請求項1〜3のいずれかに
記載のドライエッチング方法。
4. The method of claim 2, wherein the second gas, which is a gas that easily releases phosphorus, sulfur, or silicon atoms, is PH 3
Or H 2 S or dry etching method according to claim 1 which is SiH 4.
【請求項5】 前記プラズマ生成手段が、ECR型プラ
ズマ源、ヘリコン波型プラズマ源、ICP型プラズマ
源、SWP型プラズマ源又はSIP型プラズマ源である
請求項1〜4のいずれかに記載のドライエッチング方
法。
5. The dry plasma generator according to claim 1, wherein said plasma generating means is an ECR plasma source, a helicon wave plasma source, an ICP plasma source, a SWP plasma source, or a SIP plasma source. Etching method.
【請求項6】 前記有機低誘電率絶縁膜が、ポリアリー
ルエーテル又はフッ素化ポリアリールエーテルである請
求項1〜5のいずれかに記載のドライエッチング方法。
6. The dry etching method according to claim 1, wherein the organic low dielectric constant insulating film is a polyaryl ether or a fluorinated polyaryl ether.
【請求項7】 層間絶縁膜として形成された、有機低誘
電率絶縁膜を含む積層膜のドライエッチング方法におい
て、水素原子、窒素原子の一方又は両方を含むガスであ
るところの第一のガスと、リン又は硫黄又はシリコン原
子を容易に遊離するガスであるところの第二のガスと、
希ガスであるところの第三のガスとの混合ガスを、半導
体基板が設置された真空容器内に導入し、プラズマ生成
手段に高周波電力を印加してプラズマを生成し、該プラ
ズマを用いて半導体基板表面に形成された有機低誘電率
絶縁膜のエッチングを行うことを特徴とするドライエッ
チング方法。
7. A dry etching method for a laminated film including an organic low dielectric constant insulating film formed as an interlayer insulating film, wherein a first gas which is a gas containing one or both of a hydrogen atom and a nitrogen atom is provided. A second gas, which is a gas that readily liberates phosphorus or sulfur or silicon atoms;
A mixed gas with a third gas, which is a rare gas, is introduced into a vacuum vessel in which a semiconductor substrate is installed, and high-frequency power is applied to plasma generating means to generate plasma, and the semiconductor is formed using the plasma. A dry etching method characterized by etching an organic low dielectric constant insulating film formed on a substrate surface.
【請求項8】 前記希ガスであるところの第三のガス
が、He、Ne、Ar、Kr、Xe及びRnの内の一つ
又は複数の混合ガスである請求項7に記載のドライエッ
チング方法。
8. The dry etching method according to claim 7, wherein the third gas, which is a rare gas, is one or a mixed gas of He, Ne, Ar, Kr, Xe and Rn. .
【請求項9】 前記水素原子、窒素原子の一方又は両方
を含むガスであるところの第一のガス、及びリン又は硫
黄又はシリコン原子を容易に遊離するガスであるところ
の第二のガスが、酸素原子及びハロゲン原子を含まない
分子構造である請求項7又は8に記載のドライエッチン
グ方法。
9. The method according to claim 1, wherein the first gas is a gas containing one or both of a hydrogen atom and a nitrogen atom, and the second gas is a gas that easily releases phosphorus or sulfur or silicon atoms. The dry etching method according to claim 7, wherein the molecular structure does not include an oxygen atom and a halogen atom.
【請求項10】 前記水素原子、窒素原子の一方又は両
方を含むガスであるところの第一のガスが、H2、N2
NH3及びN24の内の一つ又は複数の混合ガスである
請求項7〜9のいずれかに記載のドライエッチング方
法。
10. The first gas, which is a gas containing one or both of a hydrogen atom and a nitrogen atom, is H 2 , N 2 ,
The dry etching method according to claim 7, wherein the dry etching method is a mixed gas of one or more of NH 3 and N 2 H 4 .
【請求項11】 前記リン又は硫黄又はシリコン原子を
容易に遊離するガスであるところの第二のガスが、PH
3又はH2S又はSiH4である請求項7〜10のいずれ
かに記載のドライエッチング方法。
11. The second gas, which is a gas that liberates phosphorus or sulfur or silicon atoms easily, has a pH of PH.
The dry etching method according to claim 7, wherein the dry etching method is 3 or H 2 S or SiH 4 .
【請求項12】 前記プラズマ生成手段が、ECR型プ
ラズマ源、ヘリコン波型プラズマ源、ICP型プラズマ
源、SWP型プラズマ源又はSIP型プラズマ源である
請求項7〜11のいずれかに記載のドライエッチング方
法。
12. The dry plasma generator according to claim 7, wherein said plasma generating means is an ECR plasma source, a helicon wave plasma source, an ICP plasma source, a SWP plasma source, or a SIP plasma source. Etching method.
【請求項13】 前記有機低誘電率絶縁膜が、ポリアリ
ールエーテル又はフッ素化ポリアリールエーテルである
請求項7〜12のいずれかに記載のドライエッチング方
法。
13. The dry etching method according to claim 7, wherein the organic low dielectric constant insulating film is a polyaryl ether or a fluorinated polyaryl ether.
【請求項14】 層間絶縁膜として形成された、有機低
誘電率絶縁膜を含む積層膜のドライエッチング方法にお
いて、リン又は硫黄又はシリコン原子を容易に遊離する
ガスであるところの第二のガスと、希ガスであるところ
の第三のガスとの混合ガスを、半導体基板が設置された
真空容器内に導入し、プラズマ生成手段に高周波電力を
印加してプラズマを生成し、該プラズマを用いて半導体
基板表面に形成された有機低誘電率絶縁膜のエッチング
を行うことを特徴とするドライエッチング方法。
14. A dry etching method for a laminated film including an organic low-dielectric-constant insulating film formed as an interlayer insulating film, wherein a second gas that is a gas that easily releases phosphorus, sulfur, or silicon atoms is used. A mixed gas with a third gas, which is a rare gas, is introduced into a vacuum vessel in which a semiconductor substrate is installed, and high-frequency power is applied to plasma generation means to generate plasma, and the plasma is used. A dry etching method comprising etching an organic low dielectric constant insulating film formed on a surface of a semiconductor substrate.
【請求項15】 前記希ガスであるところの第三のガス
が、He、Ne、Ar、Kr、Xe及びRnの内の一つ
又は複数の混合ガスである請求項14に記載のドライエ
ッチング方法。
15. The dry etching method according to claim 14, wherein the third gas, which is the rare gas, is one or a mixed gas of He, Ne, Ar, Kr, Xe, and Rn. .
【請求項16】 前記リン又は硫黄又はシリコン原子を
容易に遊離するガスであるところの第二のガスが、酸素
原子及びハロゲン原子を含まず、水素原子又は窒素原子
を含む分子構造である請求項14又は15に記載のドラ
イエッチング方法。
16. The second gas, which is a gas that easily releases phosphorus, sulfur, or silicon atoms, has a molecular structure containing hydrogen atoms or nitrogen atoms, not containing oxygen atoms and halogen atoms. 16. The dry etching method according to 14 or 15.
【請求項17】 前記リン又は硫黄又はシリコン原子を
容易に遊離するガスであるところの第二のガスが、PH
3又はH2S又はSiH4である請求項14〜16のいず
れかに記載のドライエッチング方法。
17. The second gas, which is a gas that readily releases phosphorus or sulfur or silicon atoms, has a pH of PH.
The dry etching method according to claim 14, wherein the dry etching method is 3 or H 2 S or SiH 4 .
【請求項18】 前記プラズマ生成手段が、ECR型プ
ラズマ源、ヘリコン波型プラズマ源、ICP型プラズマ
源、SWP型プラズマ源又はSIP型プラズマ源である
請求項14〜17のいずれかに記載のドライエッチング
方法。
18. The dry plasma generator according to claim 14, wherein said plasma generating means is an ECR plasma source, a helicon wave plasma source, an ICP plasma source, a SWP plasma source, or a SIP plasma source. Etching method.
【請求項19】 前記有機低誘電率絶縁膜が、ポリアリ
ールエーテル又はフッ素化ポリアリールエーテルである
請求項14〜18のいずれかに記載のドライエッチング
方法。
19. The dry etching method according to claim 14, wherein the organic low dielectric constant insulating film is a polyaryl ether or a fluorinated polyaryl ether.
JP11202953A 1999-07-16 1999-07-16 Dry etching method Pending JP2001035832A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11202953A JP2001035832A (en) 1999-07-16 1999-07-16 Dry etching method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11202953A JP2001035832A (en) 1999-07-16 1999-07-16 Dry etching method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001035832A true JP2001035832A (en) 2001-02-09
JP2001035832A5 JP2001035832A5 (en) 2006-09-07

Family

ID=16465908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11202953A Pending JP2001035832A (en) 1999-07-16 1999-07-16 Dry etching method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001035832A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1233449A2 (en) * 2001-02-15 2002-08-21 Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum A method of fabricating a semiconductor device
US7482694B2 (en) 2002-04-03 2009-01-27 Nec Coporation Semiconductor device and its manufacturing method
JP2018050055A (en) * 2011-10-27 2018-03-29 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated Process chambers for etching low-k and other dielectric films
KR20210057061A (en) * 2019-11-08 2021-05-20 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Etching method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1233449A2 (en) * 2001-02-15 2002-08-21 Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum A method of fabricating a semiconductor device
US7482694B2 (en) 2002-04-03 2009-01-27 Nec Coporation Semiconductor device and its manufacturing method
JP2018050055A (en) * 2011-10-27 2018-03-29 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated Process chambers for etching low-k and other dielectric films
KR20210057061A (en) * 2019-11-08 2021-05-20 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Etching method
KR102401025B1 (en) 2019-11-08 2022-05-24 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Etching method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6049871B2 (en) Side wall protection of low dielectric constant materials during etching and ashing
EP0122776B1 (en) Dry etching aluminum or aluminum alloy layer
KR100743745B1 (en) Method for manufacturing semiconductor device and film-forming system
US7807579B2 (en) Hydrogen ashing enhanced with water vapor and diluent gas
EP1042796B1 (en) Improved techniques for etching an oxide layer
US6207583B1 (en) Photoresist ashing process for organic and inorganic polymer dielectric materials
US7951683B1 (en) In-situ process layer using silicon-rich-oxide for etch selectivity in high AR gapfill
US5811357A (en) Process of etching an oxide layer
JP4825911B2 (en) Plasma etching and photoresist strip process with defluorination and wafer defluorination steps in intervening chamber
US20060016781A1 (en) Dry etching method
US6686293B2 (en) Method of etching a trench in a silicon-containing dielectric material
US6184119B1 (en) Methods for reducing semiconductor contact resistance
KR20110104482A (en) Gapfill improvement with low etch rate dielectric liners
JPH10256232A (en) Manufacture of semiconductor device
WO1995002076A1 (en) Method for forming thin film
WO1999021218A1 (en) Self-aligned contact etch using difluoromethane and trifluoromethane
KR100555539B1 (en) Gap-fill method using high density plasma chemical vapor deposition process and manufacturing method for integrated circuits device comprising the gap-fill method
JP4194521B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JPH06260452A (en) Dry-etching method
JP5119606B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
JP3472196B2 (en) Etching method and method of manufacturing semiconductor device using the same
US6143673A (en) Method for forming gap filling silicon oxide intermetal dielectric (IMD) layer formed employing ozone-tEOS
JP2001035832A (en) Dry etching method
JP3428927B2 (en) Dry etching method
US6746970B2 (en) Method of forming a fluorocarbon polymer film on a substrate using a passivation layer

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060713

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060713

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080723

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080808

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20081215