JP2001127040A - エッチング方法 - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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-
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- H01L21/3105—After-treatment
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 選択比の向上，及びエッチング形状の改善を
図ることの可能なエッチング方法を提供する。 【解決手段】 気密な処理室１０４内に処理ガスを導入
し，処理室内に配置された基板上に形成されたエッチン
グ対象膜に対するエッチング方法において，処理ガスは
ＣＦ４とＮ２とＡｒとからなり，エッチング対象膜は，
上層の有機ポリシロキサン膜及び下層の無機ＳｉＯ２膜
からなる。処理ガスのＣＦ４とＮ２の流量比は実質的
に，１≦（Ｎ２の流量／ＣＦ４の流量）≦４である。
（Ｎ２の流量／ＣＦ４の流量）が１未満であると，エッ
チングストップを起こし，深くエッチングできない。ま
た，（Ｎ２の流量／ＣＦ４の流量）が４より大きいと，
ボーイングが生じるなど，エッチング形状が良くない。
このため，処理ガスのＣＦ４とＮ ２の流量比は，実質的
に，１≦（Ｎ２の流量／ＣＦ４の流量）≦４であること
が好ましい。
図ることの可能なエッチング方法を提供する。 【解決手段】 気密な処理室１０４内に処理ガスを導入
し，処理室内に配置された基板上に形成されたエッチン
グ対象膜に対するエッチング方法において，処理ガスは
ＣＦ４とＮ２とＡｒとからなり，エッチング対象膜は，
上層の有機ポリシロキサン膜及び下層の無機ＳｉＯ２膜
からなる。処理ガスのＣＦ４とＮ２の流量比は実質的
に，１≦（Ｎ２の流量／ＣＦ４の流量）≦４である。
（Ｎ２の流量／ＣＦ４の流量）が１未満であると，エッ
チングストップを起こし，深くエッチングできない。ま
た，（Ｎ２の流量／ＣＦ４の流量）が４より大きいと，
ボーイングが生じるなど，エッチング形状が良くない。
このため，処理ガスのＣＦ４とＮ ２の流量比は，実質的
に，１≦（Ｎ２の流量／ＣＦ４の流量）≦４であること
が好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，エッチング方法に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】配線構造の微細化が要請されている近年
の半導体製造技術においては，Ｓｉ基板上の層間絶縁膜
（エッチング対象膜）に，比誘電率が従来のＳｉＯ２よ
りも非常に小さい有機系低誘電率材料が用いられてい
る。この有機系低誘電率材料には，例えばポリオルガノ
シロキサン架橋ビスベンゾシクロブテン樹脂（ＢＣＢ）
や，DowChemical社製のＳｉＬＫ（商品名）や，ＦＬＡ
ＲＥ（商品名）などがある。
の半導体製造技術においては，Ｓｉ基板上の層間絶縁膜
（エッチング対象膜）に，比誘電率が従来のＳｉＯ２よ
りも非常に小さい有機系低誘電率材料が用いられてい
る。この有機系低誘電率材料には，例えばポリオルガノ
シロキサン架橋ビスベンゾシクロブテン樹脂（ＢＣＢ）
や，DowChemical社製のＳｉＬＫ（商品名）や，ＦＬＡ
ＲＥ（商品名）などがある。
【０００３】従来，上記有機系低誘電率材料にコンタク
トホール等の溝を形成するドライエッチングプロセスに
おいては，プラズマ放電等によりフッ素を含む反応活性
種を生成させるため，エッチングガスとしてフッ素原子
を多く含有するガスとしてＣＦ４が用いられ，さらに，
主にガス流量比制御のために用いられるＡｒや，主にぬ
け性の向上，すなわち，深さ方向のエッチングを促進す
るために用いられるＯ ２を混合させた処理ガスを用いら
れていた。
トホール等の溝を形成するドライエッチングプロセスに
おいては，プラズマ放電等によりフッ素を含む反応活性
種を生成させるため，エッチングガスとしてフッ素原子
を多く含有するガスとしてＣＦ４が用いられ，さらに，
主にガス流量比制御のために用いられるＡｒや，主にぬ
け性の向上，すなわち，深さ方向のエッチングを促進す
るために用いられるＯ ２を混合させた処理ガスを用いら
れていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上述の
ように有機系低誘電率材料からなるエッチング対象膜の
処理ガスにＣＦ４とＯ２とＡｒの混合ガスを用いた場合
には，対レジスト選択比が低いという第１の問題点があ
った。なお，対レジスト選択比とは，（エッチング対象
膜の平均エッチング速度）／（フォトレジストのエッチ
ング速度）で表される値をいい，以下，単に「選択比」
という。選択比が低い処理ガスを用いると，溝の開口部
が広がるため好ましくない。さらに，ボーイングによる
エッチング形状異常が生ずるという第２の問題点もあっ
た。
ように有機系低誘電率材料からなるエッチング対象膜の
処理ガスにＣＦ４とＯ２とＡｒの混合ガスを用いた場合
には，対レジスト選択比が低いという第１の問題点があ
った。なお，対レジスト選択比とは，（エッチング対象
膜の平均エッチング速度）／（フォトレジストのエッチ
ング速度）で表される値をいい，以下，単に「選択比」
という。選択比が低い処理ガスを用いると，溝の開口部
が広がるため好ましくない。さらに，ボーイングによる
エッチング形状異常が生ずるという第２の問題点もあっ
た。
【０００５】本発明は，従来のエッチング方法が有する
上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的
は，選択比の向上，及びエッチング形状の改善を図るこ
との可能な，新規かつ改良されたエッチング方法を提供
することである。
上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的
は，選択比の向上，及びエッチング形状の改善を図るこ
との可能な，新規かつ改良されたエッチング方法を提供
することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め，本発明の第１の観点によれば，請求項１に記載のよ
うに，気密な処理室内に処理ガスを導入し，処理室内に
配置された基板上に形成されたエッチング対象膜に対す
るエッチング方法において，処理ガスは少なくともＣＦ
４とＮ２とを含み，エッチング対象膜は，上層の有機ポ
リシロキサン膜及び下層のＳｉＯ２膜からなることを特
徴とするエッチング方法が提供される。また，請求項２
に記載のように，Ａｒをさらに含むようにしてもよい。
め，本発明の第１の観点によれば，請求項１に記載のよ
うに，気密な処理室内に処理ガスを導入し，処理室内に
配置された基板上に形成されたエッチング対象膜に対す
るエッチング方法において，処理ガスは少なくともＣＦ
４とＮ２とを含み，エッチング対象膜は，上層の有機ポ
リシロキサン膜及び下層のＳｉＯ２膜からなることを特
徴とするエッチング方法が提供される。また，請求項２
に記載のように，Ａｒをさらに含むようにしてもよい。
【０００７】ここで，有機ポリシロキサンとは，以下の
構造のようにＳｉＯ２の結合構造中にＣ，Ｈを含む官能
基を含むものをいう。なお，以下の構造中，符号Ｒは，
メチル基，エチル基，プロピル基等のアルキル基やその
誘導体，あるいは，フェニル基等のアリル基やその誘導
体である。
構造のようにＳｉＯ２の結合構造中にＣ，Ｈを含む官能
基を含むものをいう。なお，以下の構造中，符号Ｒは，
メチル基，エチル基，プロピル基等のアルキル基やその
誘導体，あるいは，フェニル基等のアリル基やその誘導
体である。
【０００８】
【化１】
【０００９】かかるエッチング方法によれば選択比を向
上し，さらにエッチング形状を改善することが可能であ
る。例えば，従来のＣＦ４とＯ２とＡｒとの混合ガスを
処理ガスとした場合の選択比は２．０程度であるのに対
し，上記構成のように，ＣＦ ４とＮ２とＡｒとを含んだ
混合ガスを処理ガスとして用いた場合の選択比は５．８
程度である。
上し，さらにエッチング形状を改善することが可能であ
る。例えば，従来のＣＦ４とＯ２とＡｒとの混合ガスを
処理ガスとした場合の選択比は２．０程度であるのに対
し，上記構成のように，ＣＦ ４とＮ２とＡｒとを含んだ
混合ガスを処理ガスとして用いた場合の選択比は５．８
程度である。
【００１０】また，処理ガスのＣＦ４とＮ２の流量比
は，（Ｎ２の流量／ＣＦ４の流量）が１未満であると，
エッチングストップを起こし，深くエッチングできな
い。また，（Ｎ２の流量／ＣＦ４の流量）が４より大き
いと，ボーイングが生じるなど，エッチング形状が良く
ない。このため，処理ガスのＣＦ４とＮ２の流量比は，
請求項３に記載のように，実質的に，１≦（Ｎ２の流量
／ＣＦ４の流量）≦４であることが好ましい。
は，（Ｎ２の流量／ＣＦ４の流量）が１未満であると，
エッチングストップを起こし，深くエッチングできな
い。また，（Ｎ２の流量／ＣＦ４の流量）が４より大き
いと，ボーイングが生じるなど，エッチング形状が良く
ない。このため，処理ガスのＣＦ４とＮ２の流量比は，
請求項３に記載のように，実質的に，１≦（Ｎ２の流量
／ＣＦ４の流量）≦４であることが好ましい。
【００１１】また，上記課題を解決するため，本発明の
第２の観点によれば，請求項４に記載のように，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基
板上に形成されたエッチング対象膜に対するエッチング
方法において，処理ガスは少なくともＣ４Ｆ８とＮ２と
を含み，エッチング対象膜は，上層の有機ポリシロキサ
ン膜及び下層のＳｉＮ膜からなることを特徴とするエッ
チング方法が提供される。
第２の観点によれば，請求項４に記載のように，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基
板上に形成されたエッチング対象膜に対するエッチング
方法において，処理ガスは少なくともＣ４Ｆ８とＮ２と
を含み，エッチング対象膜は，上層の有機ポリシロキサ
ン膜及び下層のＳｉＮ膜からなることを特徴とするエッ
チング方法が提供される。
【００１２】エッチング対象膜の下層がＳｉＮ膜である
場合には，ＣＦ４とＮ２との混合ガス，あるいはＣＦ４
とＮ２とＡｒとの混合ガスを用いるよりも，上記構成の
ように，Ｃ４Ｆ８とＮ２との混合ガス，あるいは，請求
項５に記載のように，Ｃ４Ｆ ８とＮ２とＡｒとの混合ガ
スを用いた場合の方が選択比が向上する。
場合には，ＣＦ４とＮ２との混合ガス，あるいはＣＦ４
とＮ２とＡｒとの混合ガスを用いるよりも，上記構成の
ように，Ｃ４Ｆ８とＮ２との混合ガス，あるいは，請求
項５に記載のように，Ｃ４Ｆ ８とＮ２とＡｒとの混合ガ
スを用いた場合の方が選択比が向上する。
【００１３】また，処理ガスのＣ４Ｆ８とＮ２の流量比
は，（Ｎ２の流量／Ｃ４Ｆ８の流量）が１０未満である
と，エッチングストップを起こし，深くエッチングでき
ない。このため，処理ガスのＣ４Ｆ８とＮ２の流量比
は，請求項６に記載のように，実質的に，１０≦（Ｎ２
の流量／Ｃ４Ｆ８の流量）であることが好ましい。
は，（Ｎ２の流量／Ｃ４Ｆ８の流量）が１０未満である
と，エッチングストップを起こし，深くエッチングでき
ない。このため，処理ガスのＣ４Ｆ８とＮ２の流量比
は，請求項６に記載のように，実質的に，１０≦（Ｎ２
の流量／Ｃ４Ｆ８の流量）であることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照しながら，
本発明にかかるエッチング方法の好適な実施の形態につ
いて詳細に説明する。なお，本明細書及び図面におい
て，実質的に同一の機能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。
本発明にかかるエッチング方法の好適な実施の形態につ
いて詳細に説明する。なお，本明細書及び図面におい
て，実質的に同一の機能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。
【００１５】（第１の実施の形態） （１）エッチング装置の構成 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。同図に示すエッチング装置１００の保安接地された
処理容器１０２内には，処理室１０４が形成されてお
り，この処理室１０４内には，上下動自在なサセプタを
構成する下部電極１０６が配置されている。下部電極１
０６の上部には，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，この静電チャック１
１０の上面に被処理体，例えば半導体ウェハ（以下，
「ウェハ」と称する。）Ｗが載置される。さらに，下部
電極１０６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を介して高周波電源１
２０が接続されている。
方法が適用されるエッチング装置１００について説明す
る。同図に示すエッチング装置１００の保安接地された
処理容器１０２内には，処理室１０４が形成されてお
り，この処理室１０４内には，上下動自在なサセプタを
構成する下部電極１０６が配置されている。下部電極１
０６の上部には，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，この静電チャック１
１０の上面に被処理体，例えば半導体ウェハ（以下，
「ウェハ」と称する。）Ｗが載置される。さらに，下部
電極１０６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を介して高周波電源１
２０が接続されている。
【００１６】また，下部電極１０６の載置面と対向する
処理室１０４の天井部には，多数のガス吐出孔１２２ａ
を備えた上部電極１２２が配置されている。上部電極１
２２と処理容器１０２との間には絶縁体１２３が設けら
れている。また，上部電極１２２には，整合器１１９を
介してプラズマ生成高周波電力を出力する高周波電源１
２１が接続されている。また，ガス吐出孔１２２ａに
は，ガス供給管１２４が接続され，さらにそのガス供給
管１２４には，図示の例では第１〜第３分岐管１２６，
１２８，１３０が接続されている。
処理室１０４の天井部には，多数のガス吐出孔１２２ａ
を備えた上部電極１２２が配置されている。上部電極１
２２と処理容器１０２との間には絶縁体１２３が設けら
れている。また，上部電極１２２には，整合器１１９を
介してプラズマ生成高周波電力を出力する高周波電源１
２１が接続されている。また，ガス吐出孔１２２ａに
は，ガス供給管１２４が接続され，さらにそのガス供給
管１２４には，図示の例では第１〜第３分岐管１２６，
１２８，１３０が接続されている。
【００１７】第１分岐管１２６には，開閉バルブ１３２
と流量調整バルブ１３４を介して，ＣＦ４を供給するガ
ス供給源１３６が接続されている。また，第２分岐管１
２８には，開閉バルブ１３８と流量調整バルブ１４０を
介して，Ｎ２を供給するガス供給源１４２が接続されて
いる。さらに，第３分岐管１３０には，開閉バルブ１４
４と流量調整バルブ１４６を介して，Ａｒを供給するガ
ス供給源１４８が接続されている。なお，処理ガスに添
加される不活性ガスは，上記Ａｒに限定されず，処理室
１０４内に励起されるプラズマを調整することができる
ガスであればいかなる不活性ガス，例えばＨｅ，Ｋｒな
どでも採用することができる。
と流量調整バルブ１３４を介して，ＣＦ４を供給するガ
ス供給源１３６が接続されている。また，第２分岐管１
２８には，開閉バルブ１３８と流量調整バルブ１４０を
介して，Ｎ２を供給するガス供給源１４２が接続されて
いる。さらに，第３分岐管１３０には，開閉バルブ１４
４と流量調整バルブ１４６を介して，Ａｒを供給するガ
ス供給源１４８が接続されている。なお，処理ガスに添
加される不活性ガスは，上記Ａｒに限定されず，処理室
１０４内に励起されるプラズマを調整することができる
ガスであればいかなる不活性ガス，例えばＨｅ，Ｋｒな
どでも採用することができる。
【００１８】また，処理容器１０２の下方には，不図示
の真空引き機構と連通する排気管１５０が接続されてお
り，その真空引き機構の作動により，処理室１０４内を
所定の減圧雰囲気に維持することができる。
の真空引き機構と連通する排気管１５０が接続されてお
り，その真空引き機構の作動により，処理室１０４内を
所定の減圧雰囲気に維持することができる。
【００１９】（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。
チング処理を施すウェハＷの構成について説明する。
【００２０】本実施の形態で使用するウェハＷは，Ｓｉ
（シリコン）基板上に，所定の深さでエッチングを停止
させるエッチストッパとしての役割と，Ｓｉ基板上に形
成された配線を保護する保護膜として役割を有するＳｉ
Ｏ２膜が形成されている。そしてこのＳｉＯ２膜の上層
に有機ポリシロキサン膜が形成されている。すなわち，
本実施の形態におけるエッチング対象膜は，上層の有機
ポリシロキサン及び下層のＳｉＯ２膜からなる。
（シリコン）基板上に，所定の深さでエッチングを停止
させるエッチストッパとしての役割と，Ｓｉ基板上に形
成された配線を保護する保護膜として役割を有するＳｉ
Ｏ２膜が形成されている。そしてこのＳｉＯ２膜の上層
に有機ポリシロキサン膜が形成されている。すなわち，
本実施の形態におけるエッチング対象膜は，上層の有機
ポリシロキサン及び下層のＳｉＯ２膜からなる。
【００２１】また，エッチング対象膜上には，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いる。こ
のエッチングマスクには，例えば，フォトレジスト膜層
から成るマスクを採用することができる。
ターンを有するエッチングマスクが形成されている。こ
のエッチングマスクには，例えば，フォトレジスト膜層
から成るマスクを採用することができる。
【００２２】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。
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。
【００２３】まず，予め所定温度に調整された下部電極
１０６上にウェハＷを載置し，該ウェハＷの温度を処理
に応じて−２０℃〜５０℃程度に維持する。例えば，コ
ンタクトホールの底部を−２０℃程度，開口部を３０℃
程度，側壁部を５０℃程度に維持する。また，処理室１
０４内の圧力雰囲気を処理に応じた所定の圧力，例えば
２０ｍＴｏｒｒ（２．６７Ｐａ）程度になるように，処
理室１０４内を真空引きする。
１０６上にウェハＷを載置し，該ウェハＷの温度を処理
に応じて−２０℃〜５０℃程度に維持する。例えば，コ
ンタクトホールの底部を−２０℃程度，開口部を３０℃
程度，側壁部を５０℃程度に維持する。また，処理室１
０４内の圧力雰囲気を処理に応じた所定の圧力，例えば
２０ｍＴｏｒｒ（２．６７Ｐａ）程度になるように，処
理室１０４内を真空引きする。
【００２４】次いで，本実施の形態にかかる処理ガス，
すなわちＣＦ４とＮ２とＡｒとを混合した処理ガスを，
ガス供給管１２４に介挿された流量調整バルブ１３４，
１４０，１４６により上記各ガスの流量を調整しながら
処理室１０４内に導入する。この際，処理ガスの流量比
は，１≦（Ｎ２の流量／ＣＦ４の流量）≦４となるよう
にガス流量を調整する。例えば，Ｎ２を１００ｓｃｃｍ
程度，ＣＦ４を５０ｓｃｃｍ程度，Ａｒを３００ｓｃｃ
ｍ程度に調整する。
すなわちＣＦ４とＮ２とＡｒとを混合した処理ガスを，
ガス供給管１２４に介挿された流量調整バルブ１３４，
１４０，１４６により上記各ガスの流量を調整しながら
処理室１０４内に導入する。この際，処理ガスの流量比
は，１≦（Ｎ２の流量／ＣＦ４の流量）≦４となるよう
にガス流量を調整する。例えば，Ｎ２を１００ｓｃｃｍ
程度，ＣＦ４を５０ｓｃｃｍ程度，Ａｒを３００ｓｃｃ
ｍ程度に調整する。
【００２５】次いで，下部電極１０６に対して，例えば
周波数が２ＭＨｚで，電力が１２００Ｗ程度の高周波電
力を印加する。また，上部電極１２２に対して，例えば
周波数が６０ＭＨｚ程度で，電力が１５００Ｗ程度の高
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に形成されたエッチング対象膜に所定形状のコンタ
クトホールが形成される。
周波数が２ＭＨｚで，電力が１２００Ｗ程度の高周波電
力を印加する。また，上部電極１２２に対して，例えば
周波数が６０ＭＨｚ程度で，電力が１５００Ｗ程度の高
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に形成されたエッチング対象膜に所定形状のコンタ
クトホールが形成される。
【００２６】以上のように構成された本実施の形態によ
れば，選択比を向上させ，さらにエッチング形状を改善
することが可能である。例えば，従来のＣＦ４とＯ２と
Ａｒとの混合ガスを処理ガスとした場合の選択比は２．
０程度であるのに対し，上記構成のように，ＣＦ４とＮ
２とＡｒとを含んだ混合ガスを処理ガスとして用いた場
合の選択比は５．８程度である。
れば，選択比を向上させ，さらにエッチング形状を改善
することが可能である。例えば，従来のＣＦ４とＯ２と
Ａｒとの混合ガスを処理ガスとした場合の選択比は２．
０程度であるのに対し，上記構成のように，ＣＦ４とＮ
２とＡｒとを含んだ混合ガスを処理ガスとして用いた場
合の選択比は５．８程度である。
【００２７】また，（Ｎ２の流量／ＣＦ４の流量）が１
未満であると，エッチングストップを起こし，深くエッ
チングできず，また，（Ｎ２の流量／ＣＦ４の流量）が
４より大きいと，ボーイングが生じるなど，エッチング
形状が良くないが，本実施の形態のよれば，処理ガスの
ＣＦ４とＮ２の流量比を，実質的に，１≦（Ｎ２の流量
／ＣＦ４の流量）≦４としたので，エッチングストップ
を防止し，エッチング形状を改善することが可能であ
る。
未満であると，エッチングストップを起こし，深くエッ
チングできず，また，（Ｎ２の流量／ＣＦ４の流量）が
４より大きいと，ボーイングが生じるなど，エッチング
形状が良くないが，本実施の形態のよれば，処理ガスの
ＣＦ４とＮ２の流量比を，実質的に，１≦（Ｎ２の流量
／ＣＦ４の流量）≦４としたので，エッチングストップ
を防止し，エッチング形状を改善することが可能であ
る。
【００２８】（第２の実施の形態）上記第１の実施の形
態にかかるエッチング方法は，処理ガスとしてＣＦ４と
Ｎ ２とＡｒの混合ガスを処理ガスとして用いるものであ
った。本実施の形態では，処理ガスとしてＣ４Ｆ８とＮ
２とＡｒの混合ガスを処理ガスとして用いるものであ
る。以下では，上記第１の実施の形態との相違点を明確
にしつつ詳細に説明する。
態にかかるエッチング方法は，処理ガスとしてＣＦ４と
Ｎ ２とＡｒの混合ガスを処理ガスとして用いるものであ
った。本実施の形態では，処理ガスとしてＣ４Ｆ８とＮ
２とＡｒの混合ガスを処理ガスとして用いるものであ
る。以下では，上記第１の実施の形態との相違点を明確
にしつつ詳細に説明する。
【００２９】本実施の形態のエッチング方法が適用され
るエッチング装置は，上記エッチング装置１００と実質
的に同様であるが，第１分岐管１２６には，開閉バルブ
１３２と流量調整バルブ１３４を介して，Ｃ４Ｆ８を供
給するガス供給源１３６が接続されている点が異なる。
かかる構成により，本実施の形態では，Ｃ４Ｆ８とＮ ２
とＡｒの混合ガスが処理ガスとして用いられる。
るエッチング装置は，上記エッチング装置１００と実質
的に同様であるが，第１分岐管１２６には，開閉バルブ
１３２と流量調整バルブ１３４を介して，Ｃ４Ｆ８を供
給するガス供給源１３６が接続されている点が異なる。
かかる構成により，本実施の形態では，Ｃ４Ｆ８とＮ ２
とＡｒの混合ガスが処理ガスとして用いられる。
【００３０】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。
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。
【００３１】本実施の形態で使用するウェハＷは，Ｓｉ
（シリコン）基板上に，所定の深さでエッチングを停止
させるエッチストッパとしての役割と，Ｓｉ基板上に形
成された配線を保護する保護膜として役割を有するＳｉ
Ｎ膜が形成されている。この点で第１の実施の形態と異
なる。そしてこのＳｉＮ膜の上層に有機ポリシロキサン
膜が形成されている。すなわち，本実施の形態における
エッチング対象膜は，上層の有機ポリシロキサン及び下
層のＳｉＮ膜からなる。
（シリコン）基板上に，所定の深さでエッチングを停止
させるエッチストッパとしての役割と，Ｓｉ基板上に形
成された配線を保護する保護膜として役割を有するＳｉ
Ｎ膜が形成されている。この点で第１の実施の形態と異
なる。そしてこのＳｉＮ膜の上層に有機ポリシロキサン
膜が形成されている。すなわち，本実施の形態における
エッチング対象膜は，上層の有機ポリシロキサン及び下
層のＳｉＮ膜からなる。
【００３２】また，エッチング対象膜上には，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いる。こ
のエッチングマスクには，例えば，フォトレジスト膜層
から成るマスクを採用することができる。この点は第１
の実施の形態と同様である。
ターンを有するエッチングマスクが形成されている。こ
のエッチングマスクには，例えば，フォトレジスト膜層
から成るマスクを採用することができる。この点は第１
の実施の形態と同様である。
【００３３】次に，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エッチ
ング工程について説明する。
法によりウェハＷにコンタクトホールを形成するエッチ
ング工程について説明する。
【００３４】まず，予め所定温度に調整された下部電極
１０６上にウェハＷを載置し，該ウェハＷの温度を処理
に応じて−２０℃〜５０℃程度に維持する。例えば，コ
ンタクトホールの底部を−２０℃程度，開口部を３０℃
程度，側壁部を５０℃程度に維持する。また，処理室１
０４内の圧力雰囲気を処理に応じた所定の圧力，例えば
２０ｍＴｏｒｒ（２．６７Ｐａ）程度になるように，処
理室１０４内を真空引きする。この点は上記第１の実施
の形態と同様である。
１０６上にウェハＷを載置し，該ウェハＷの温度を処理
に応じて−２０℃〜５０℃程度に維持する。例えば，コ
ンタクトホールの底部を−２０℃程度，開口部を３０℃
程度，側壁部を５０℃程度に維持する。また，処理室１
０４内の圧力雰囲気を処理に応じた所定の圧力，例えば
２０ｍＴｏｒｒ（２．６７Ｐａ）程度になるように，処
理室１０４内を真空引きする。この点は上記第１の実施
の形態と同様である。
【００３５】次いで，本実施の形態にかかる処理ガス，
すなわちＣ４Ｆ８とＮ２とＡｒとを混合した処理ガス
を，ガス供給管１２４に介挿された流量調整バルブ１３
４，１４０，１４６により上記各ガスの流量を調整しな
がら処理室１０４内に導入する。この際，処理ガスの流
量比は，１０≦（Ｎ２の流量／Ｃ４Ｆ８の流量）となる
ようにガス流量を調整する。例えば，Ｎ２を２００ｓｃ
ｃｍ程度，Ｃ４Ｆ８を１２ｓｃｃｍ程度，Ａｒを３００
ｓｃｃｍ程度に調整する。
すなわちＣ４Ｆ８とＮ２とＡｒとを混合した処理ガス
を，ガス供給管１２４に介挿された流量調整バルブ１３
４，１４０，１４６により上記各ガスの流量を調整しな
がら処理室１０４内に導入する。この際，処理ガスの流
量比は，１０≦（Ｎ２の流量／Ｃ４Ｆ８の流量）となる
ようにガス流量を調整する。例えば，Ｎ２を２００ｓｃ
ｃｍ程度，Ｃ４Ｆ８を１２ｓｃｃｍ程度，Ａｒを３００
ｓｃｃｍ程度に調整する。
【００３６】次いで，下部電極１０６に対して，例えば
周波数が１３．５６ＭＨｚで，電力が１２００Ｗ程度の
高周波電力を印加する。また，上部電極１２２に対し
て，例えば周波数が６０ＭＨｚ程度で，電力が１５００
Ｗ程度の高周波電力を印加する。これにより，処理室１
０２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に形成されたエッチング対象膜に所定形
状のコンタクトホールが形成される。この点も上記第１
の実施の形態と同様である。
周波数が１３．５６ＭＨｚで，電力が１２００Ｗ程度の
高周波電力を印加する。また，上部電極１２２に対し
て，例えば周波数が６０ＭＨｚ程度で，電力が１５００
Ｗ程度の高周波電力を印加する。これにより，処理室１
０２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に形成されたエッチング対象膜に所定形
状のコンタクトホールが形成される。この点も上記第１
の実施の形態と同様である。
【００３７】本実施の形態のようにエッチング対象膜の
下層がＳｉＮ膜である場合には，ＣＦ４とＮ２とＡｒと
の混合ガスを用いるよりも，Ｃ４Ｆ８とＮ２とＡｒとの
混合ガスを用いた場合の方が選択比が向上する。
下層がＳｉＮ膜である場合には，ＣＦ４とＮ２とＡｒと
の混合ガスを用いるよりも，Ｃ４Ｆ８とＮ２とＡｒとの
混合ガスを用いた場合の方が選択比が向上する。
【００３８】また，（Ｎ２の流量／Ｃ４Ｆ８の流量）が
１０未満であると，エッチングストップを起こし，深く
エッチングできないが，本実施の形態のように，処理ガ
スのＣ４Ｆ８とＮ２の流量比を，実質的に，１０≦（Ｎ
２の流量／Ｃ４Ｆ８の流量）としたので，エッチングス
トップを防止することが可能である。
１０未満であると，エッチングストップを起こし，深く
エッチングできないが，本実施の形態のように，処理ガ
スのＣ４Ｆ８とＮ２の流量比を，実質的に，１０≦（Ｎ
２の流量／Ｃ４Ｆ８の流量）としたので，エッチングス
トップを防止することが可能である。
【００３９】
【実施例】次に，図２〜図３を参照しながら本発明にか
かるエッチング方法の実施例について説明する。なお，
本実施例は，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のエッチング対象膜にコンタ
クトホールを形成したものであるので，上記エッチング
装置１００及びウェハＷと略同一の機能及び構成を有す
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，エッチングプロセス条件に
ついても，上述した実施の形態と略同一に設定されてい
る。なお，エッチング対象膜の有機ポリシロキサンは，
以下の構造を有するものを用いる。
かるエッチング方法の実施例について説明する。なお，
本実施例は，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のエッチング対象膜にコンタ
クトホールを形成したものであるので，上記エッチング
装置１００及びウェハＷと略同一の機能及び構成を有す
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，エッチングプロセス条件に
ついても，上述した実施の形態と略同一に設定されてい
る。なお，エッチング対象膜の有機ポリシロキサンは，
以下の構造を有するものを用いる。
【００４０】
【化２】
【００４１】（Ａ）実施例１（ＣＦ４とＮ２の流量比の
変化） 本実施例では，ＣＦ４とＮ２とＡｒとの混合ガスにより
処理ガスを構成し，ＣＦ４とＮ２の流量比を変化させた
場合について説明する。実施例１（ａ）〜実施例１
（ｃ）は，ＣＦ４とＮ２とＡｒの流量を，（ａ）５０：
２００：３００，（ｂ）５０：１００：３００，（ｃ）
５０：５０：３００，に調整してエッチング処理を行
い，上述したウェハＷの層間絶縁膜にコンタクトホール
を形成した。本実施例の結果は，図２に示した通りであ
る。なお，図２（Ａ）は実施例１（ａ）のウェハＷのセ
ンター部，図２（Ｂ）は実施例１（ａ）のウェハＷのエ
ッジ部，図２（Ｃ）は実施例１（ｂ）のウェハＷのセン
ター部，図２（Ｄ）は実施例１（ｂ）のウェハＷのエッ
ジ部，図２（Ｅ）は実施例１（ｃ）のウェハＷのセンタ
ー部，図１（Ｆ）は実施例１（ｃ）のウェハＷのエッジ
部を示している。
変化） 本実施例では，ＣＦ４とＮ２とＡｒとの混合ガスにより
処理ガスを構成し，ＣＦ４とＮ２の流量比を変化させた
場合について説明する。実施例１（ａ）〜実施例１
（ｃ）は，ＣＦ４とＮ２とＡｒの流量を，（ａ）５０：
２００：３００，（ｂ）５０：１００：３００，（ｃ）
５０：５０：３００，に調整してエッチング処理を行
い，上述したウェハＷの層間絶縁膜にコンタクトホール
を形成した。本実施例の結果は，図２に示した通りであ
る。なお，図２（Ａ）は実施例１（ａ）のウェハＷのセ
ンター部，図２（Ｂ）は実施例１（ａ）のウェハＷのエ
ッジ部，図２（Ｃ）は実施例１（ｂ）のウェハＷのセン
ター部，図２（Ｄ）は実施例１（ｂ）のウェハＷのエッ
ジ部，図２（Ｅ）は実施例１（ｃ）のウェハＷのセンタ
ー部，図１（Ｆ）は実施例１（ｃ）のウェハＷのエッジ
部を示している。
【００４２】図２に示したように，（ａ）ＣＦ４：Ｎ２
＝５０：２００では，ボーイングＸが生じており，形状
が好ましくない。（ｂ）ＣＦ４：Ｎ２＝５０：１００で
は，選択比も大きく，形状も良好である。（ｃ）Ｃ
Ｆ４：Ｎ２＝５０：５０では，選択比も（ｂ）の場合に
比べて小さく，さらにエッチストップが起きている。
＝５０：２００では，ボーイングＸが生じており，形状
が好ましくない。（ｂ）ＣＦ４：Ｎ２＝５０：１００で
は，選択比も大きく，形状も良好である。（ｃ）Ｃ
Ｆ４：Ｎ２＝５０：５０では，選択比も（ｂ）の場合に
比べて小さく，さらにエッチストップが起きている。
【００４３】従って，本実施例における流量比の例で
は，（ｂ）ＣＦ４：Ｎ２＝５０：１００＝１：２が好ま
しく，（ａ）〜（ｃ）の結果の比較から，実質的に，１
≦（Ｎ ２の流量／ＣＦ４の流量）≦４であれば，レジス
ト選択比が大きく，形状も良好であると判断される。
は，（ｂ）ＣＦ４：Ｎ２＝５０：１００＝１：２が好ま
しく，（ａ）〜（ｃ）の結果の比較から，実質的に，１
≦（Ｎ ２の流量／ＣＦ４の流量）≦４であれば，レジス
ト選択比が大きく，形状も良好であると判断される。
【００４４】（Ｂ）実施例２（ＣＦ４とＮ２の流量比の
変化） 本実施例では，Ｃ４Ｆ８とＮ２とＡｒとの混合ガスによ
り処理ガスを構成し，Ｃ４Ｆ８とＮ２の流量比を変化さ
せた場合について説明する。実施例２（ａ）〜実施例２
（ｂ）は，Ｃ４Ｆ８とＮ２とＡｒの流量を，（ａ）１
２：２００：３００，（ｂ）１２：１００：３００，に
調整してエッチング処理を行い，上述したウェハＷの層
間絶縁膜にコンタクトホールを形成した。本実施例の結
果は，図３に示した通りである。なお，図３（Ａ）は実
施例２（ａ）のウェハＷのセンター部，図３（Ｂ）は実
施例２（ａ）のウェハＷのエッジ部，図３（Ｃ）は実施
例２（ｂ）のウェハＷのセンター部，図３（Ｄ）は実施
例２（ｂ）のウェハＷのエッジ部を示している。
変化） 本実施例では，Ｃ４Ｆ８とＮ２とＡｒとの混合ガスによ
り処理ガスを構成し，Ｃ４Ｆ８とＮ２の流量比を変化さ
せた場合について説明する。実施例２（ａ）〜実施例２
（ｂ）は，Ｃ４Ｆ８とＮ２とＡｒの流量を，（ａ）１
２：２００：３００，（ｂ）１２：１００：３００，に
調整してエッチング処理を行い，上述したウェハＷの層
間絶縁膜にコンタクトホールを形成した。本実施例の結
果は，図３に示した通りである。なお，図３（Ａ）は実
施例２（ａ）のウェハＷのセンター部，図３（Ｂ）は実
施例２（ａ）のウェハＷのエッジ部，図３（Ｃ）は実施
例２（ｂ）のウェハＷのセンター部，図３（Ｄ）は実施
例２（ｂ）のウェハＷのエッジ部を示している。
【００４５】図３に示したように，（ａ）Ｃ４Ｆ８：Ｎ
２＝１２：２００では，選択比が大きく，形状も良好で
あるのに対し，（ｂ）Ｃ４Ｆ８：Ｎ２＝１２：１００で
は，選択比も（ａ）の場合に比べて小さく，さらにエッ
チストップが起きている。
２＝１２：２００では，選択比が大きく，形状も良好で
あるのに対し，（ｂ）Ｃ４Ｆ８：Ｎ２＝１２：１００で
は，選択比も（ａ）の場合に比べて小さく，さらにエッ
チストップが起きている。
【００４６】従って，本実施例における流量比の例で
は，（ａ）Ｃ４Ｆ８：Ｎ２＝１２：２００が好ましく，
（ａ）と（ｂ）の結果の比較から，実質的に，１０≦
（Ｎ２の流量／Ｃ４Ｆ８の流量）であれば，選択比が大
きく，形状も良好になると判断される。
は，（ａ）Ｃ４Ｆ８：Ｎ２＝１２：２００が好ましく，
（ａ）と（ｂ）の結果の比較から，実質的に，１０≦
（Ｎ２の流量／Ｃ４Ｆ８の流量）であれば，選択比が大
きく，形状も良好になると判断される。
【００４７】以上，添付図面を参照しながら本発明にか
かるエッチング方法の好適な実施形態について説明した
が，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれ
ば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内に
おいて各種の変更例または修正例に想到し得ることは明
らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範
囲に属するものと了解される。
かるエッチング方法の好適な実施形態について説明した
が，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれ
ば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内に
おいて各種の変更例または修正例に想到し得ることは明
らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範
囲に属するものと了解される。
【００４８】例えば，上記実施の形態及び実施例におい
て，Ｎ２とＣ４Ｆ８とＡｒとを混合した処理ガス，ある
いは，Ｎ２とＣＦ４とＡｒとを混合した処理ガスを採用
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い。例えば，Ａｒを処理ガスに
採用しない場合や，Ａｒの代わりに他の不活性ガスを添
付した場合であっても，本発明を実施することができ
る。すなわち，少なくともＮ２とＣ４Ｆ８が含まれた処
理ガス，あるいは，少なくともＮ２とＣＦ４が含まれた
処理ガスを用いれば，本発明を実施することが可能であ
る。
て，Ｎ２とＣ４Ｆ８とＡｒとを混合した処理ガス，ある
いは，Ｎ２とＣＦ４とＡｒとを混合した処理ガスを採用
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い。例えば，Ａｒを処理ガスに
採用しない場合や，Ａｒの代わりに他の不活性ガスを添
付した場合であっても，本発明を実施することができ
る。すなわち，少なくともＮ２とＣ４Ｆ８が含まれた処
理ガス，あるいは，少なくともＮ２とＣＦ４が含まれた
処理ガスを用いれば，本発明を実施することが可能であ
る。
【００４９】また，上記実施の形態および実施例におい
て，平行平板型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い。処
理室内に磁界を形成するエッチング装置や，静電シール
ドを設けた誘導結合型のエッチング装置，あるいは，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
グ装置等にも，本発明を適用することができる。
て，平行平板型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い。処
理室内に磁界を形成するエッチング装置や，静電シール
ドを設けた誘導結合型のエッチング装置，あるいは，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
グ装置等にも，本発明を適用することができる。
【００５０】さらに，上記実施の形態及び実施例におい
て，ウェハに形成された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。
て，ウェハに形成された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】以上説明したように，本発明によれば，
選択比の向上，及びエッチング形状の改善を図ることが
可能である。
選択比の向上，及びエッチング形状の改善を図ることが
可能である。
【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。
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。
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。
明図である。
１００ エッチング装置 １０２ 処理容器 １０４ 処理室 １０６ 下部電極 １０８ 高圧電流電源 １１０ 静電チャック １１２ フォーカスリング １１８ 整合器 １１９ 整合器 １２０ 高周波電源 １２１ 高周波電源 １２２ 上部電極 １２２ａ ガス供給孔 １２３ 絶縁体 １２４ ガス供給管 １２６，１２８，１３０，１３１ 分岐管（第１分岐
管，第２分岐管，第３分岐管，第４分岐管） １３２，１３８，１４４，１５２ 開閉バルブ １３４，１４０，１４６，１５４ 流量調整バルブ １２６，１４２，１４８，１５６ ガス供給源 １５０ 排気管 Ｗ ウェハ Ｘ ボーイング
管，第２分岐管，第３分岐管，第４分岐管） １３２，１３８，１４４，１５２ 開閉バルブ １３４，１４０，１４６，１５４ 流量調整バルブ １２６，１４２，１４８，１５６ ガス供給源 １５０ 排気管 Ｗ ウェハ Ｘ ボーイング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 BA01 BA04 BA08 BB11 BB13 BB22 CA02 DA01 DA23 DA25 DA30 DB03 DB07 DB23 EB01 EB03
Claims (6)
- 【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基板上に形成されたエッチング
対象膜に対するエッチング方法において，前記処理ガス
は少なくともＣＦ４とＮ２とを含み，前記エッチング対
象膜は，上層の有機ポリシロキサン膜及び下層のＳｉＯ
２膜からなることを特徴とする，エッチング方法。 - 【請求項２】 前記処理ガスは，Ａｒをさらに含むこと
を特徴とする，請求項１に記載のエッチング方法。 - 【請求項３】 前記処理ガスの前記ＣＦ４と前記Ｎ２の
流量比は実質的に， １≦（Ｎ２の流量／ＣＦ４の流量）≦４ であることを特徴とする，請求項１または２に記載のエ
ッチング方法。 - 【請求項４】 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基板上に形成されたエッチング
対象膜に対するエッチング方法において，前記処理ガス
は少なくともＣ４Ｆ８とＮ２とを含み，前記エッチング
対象膜は，上層の有機ポリシロキサン膜及び下層のＳｉ
Ｎ膜からなることを特徴とする，エッチング方法。 - 【請求項５】 前記処理ガスは，Ａｒをさらに含むこと
を特徴とする，請求項４に記載のエッチング方法。 - 【請求項６】 前記処理ガスの前記Ｃ４Ｆ８と前記Ｎ２
の流量比は実質的に，１０≦（Ｎ２の流量／Ｃ４Ｆ８の
流量）であることを特徴とする，請求項４または５に記
載のエッチング方法。
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