JP2002093778A - 有機膜のエッチング方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents
有機膜のエッチング方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法Info
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- JP2002093778A JP2002093778A JP2000275170A JP2000275170A JP2002093778A JP 2002093778 A JP2002093778 A JP 2002093778A JP 2000275170 A JP2000275170 A JP 2000275170A JP 2000275170 A JP2000275170 A JP 2000275170A JP 2002093778 A JP2002093778 A JP 2002093778A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 酸化膜と有機膜との界面での剥離を防止し、
精度よくエッチング形状を達成することのできるプラズ
マエッチング方法を提供する。 【解決手段】 有機膜上に、ＳＯＧなどの酸化膜のマス
クパターンを形成する。パターニングしたＳＯＧ膜をマ
スクとして用い、ＳＯＧ膜の下層に位置する有機膜を、
アンモニア（ＮＨ3）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガ
ス、シアン化水素（ＨＣＮ）ガス、メタン（ＣＨ４）ガ
ス、エチレン（Ｃ２Ｈ４）ガス、メタノールガス、エタ
ノールガスから成るグループから選択されるいずれか１
のガスを導入して、酸素ガスとの混合ガスプラズマによ
りエッチングする。このようなガスプラズマを用いるこ
とにより、酸化膜と有機膜との界面で窒素分子の再結合
による発泡現象を防止し、酸化膜のマスクパターンを精
度よく有機膜に転写することができる。
精度よくエッチング形状を達成することのできるプラズ
マエッチング方法を提供する。 【解決手段】 有機膜上に、ＳＯＧなどの酸化膜のマス
クパターンを形成する。パターニングしたＳＯＧ膜をマ
スクとして用い、ＳＯＧ膜の下層に位置する有機膜を、
アンモニア（ＮＨ3）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガ
ス、シアン化水素（ＨＣＮ）ガス、メタン（ＣＨ４）ガ
ス、エチレン（Ｃ２Ｈ４）ガス、メタノールガス、エタ
ノールガスから成るグループから選択されるいずれか１
のガスを導入して、酸素ガスとの混合ガスプラズマによ
りエッチングする。このようなガスプラズマを用いるこ
とにより、酸化膜と有機膜との界面で窒素分子の再結合
による発泡現象を防止し、酸化膜のマスクパターンを精
度よく有機膜に転写することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機膜のエッチン
グ方法と、このエッチング方法を用いた半導体装置の製
造方法に関し、特に、マスクパターンに沿って有機膜を
プラズマで加工するためのエッチング方法および、この
エッチング方法を用いた半導体装置の製造方法に関す
る。
グ方法と、このエッチング方法を用いた半導体装置の製
造方法に関し、特に、マスクパターンに沿って有機膜を
プラズマで加工するためのエッチング方法および、この
エッチング方法を用いた半導体装置の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ技術において、パターンの微細化
が進むにつれ、単層レジストによって微細加工を正確に
施すのが困難になってきた。これを解決するために、多
層レジストプロセスが開発されている。これは、下地か
らの反射を防止し、かつ下地加工のためのマスク材とし
て機能させるためにレジストを多層にして、ターゲット
の層を精密に加工するプロセスである。
が進むにつれ、単層レジストによって微細加工を正確に
施すのが困難になってきた。これを解決するために、多
層レジストプロセスが開発されている。これは、下地か
らの反射を防止し、かつ下地加工のためのマスク材とし
て機能させるためにレジストを多層にして、ターゲット
の層を精密に加工するプロセスである。
【０００３】具体的には、下層に高吸収性の有機膜を充
分な厚さに形成して、基板の段差を吸収するとともに、
露光時の基板からの反射による悪影響をなくす。一方、
上層には、高解像度化のための薄いレジスト層を形成す
る。このような多層レジストを用いてターゲットとなる
層を加工するには、まず、上層にパターンを形成した
後、パタニングされた上層をマスクとして、下層の有機
膜を加工する。加工された下層レジストは、さらにその
下方にある最終目的である被加工層を加工するためのマ
スクとして使用される。
分な厚さに形成して、基板の段差を吸収するとともに、
露光時の基板からの反射による悪影響をなくす。一方、
上層には、高解像度化のための薄いレジスト層を形成す
る。このような多層レジストを用いてターゲットとなる
層を加工するには、まず、上層にパターンを形成した
後、パタニングされた上層をマスクとして、下層の有機
膜を加工する。加工された下層レジストは、さらにその
下方にある最終目的である被加工層を加工するためのマ
スクとして使用される。
【０００４】下層レジストの加工を酸素ＲＩＥ（反応性
イオンエッチング）によるドライ現像を用いて行なう場
合は、上層レジスト／中間レジスト／下層レジストの三
層レジスト構造が用いられる。この場合、下層レジスト
は、基板段差を平坦化するとともに基板からの反射を低
減させる有機膜を用い、上層に薄いレジスト膜が用いら
れる。中間レジストは、ドライ現像の際にエッチングマ
スクの役割をするもので、ＳＯＧ（Spin On Grass：塗
布型シリコン酸化膜）などが用いられる。
イオンエッチング）によるドライ現像を用いて行なう場
合は、上層レジスト／中間レジスト／下層レジストの三
層レジスト構造が用いられる。この場合、下層レジスト
は、基板段差を平坦化するとともに基板からの反射を低
減させる有機膜を用い、上層に薄いレジスト膜が用いら
れる。中間レジストは、ドライ現像の際にエッチングマ
スクの役割をするもので、ＳＯＧ（Spin On Grass：塗
布型シリコン酸化膜）などが用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】下層有機膜のエッチン
グは、通常は、窒素と酸素の混合ガスプラズマによって
行なわれる。このとき、マスクとしての中間レジストＳ
ＯＧと、下層有機膜との密着性は、互いの物理的性質に
よりそれほど高くない。このため、有機膜エッチング中
に、ＳＯＧ膜と有機膜との間に在留する窒素分子の発泡
現象によって、ＳＯＧ膜が剥離してしまうという問題が
あった。下層有機膜のエッチング中にＳＯＧ膜が剥離す
ると、マスクとして機能する有機膜のパタニングを正確
に行なうことができず、結果的に、最終目的であるＶＩ
Ａパターンや配線トレンチの形成を精度良く行なうこと
ができなくなる。このような発泡による剥離のメカニズ
ムを図９を参照して説明する。
グは、通常は、窒素と酸素の混合ガスプラズマによって
行なわれる。このとき、マスクとしての中間レジストＳ
ＯＧと、下層有機膜との密着性は、互いの物理的性質に
よりそれほど高くない。このため、有機膜エッチング中
に、ＳＯＧ膜と有機膜との間に在留する窒素分子の発泡
現象によって、ＳＯＧ膜が剥離してしまうという問題が
あった。下層有機膜のエッチング中にＳＯＧ膜が剥離す
ると、マスクとして機能する有機膜のパタニングを正確
に行なうことができず、結果的に、最終目的であるＶＩ
Ａパターンや配線トレンチの形成を精度良く行なうこと
ができなくなる。このような発泡による剥離のメカニズ
ムを図９を参照して説明する。
【０００６】図９に示す従来の技術において、窒素プラ
ズマによるエッチングを行なう場合、プラズマ中で、電
子衝突解離によって窒素分子（Ｎ2）の結合が壊れて窒
素原子（Ｎ）が発生する。ＳＯＧ膜の結晶構造は疎であ
るため、ＲＩＥ開始初期では、図９（ａ）に示すよう
に、プラズマ中に存在する窒素分子（Ｎ2）、窒素原子
（Ｎ）などが、容易にＳＯＧ膜を透過する。
ズマによるエッチングを行なう場合、プラズマ中で、電
子衝突解離によって窒素分子（Ｎ2）の結合が壊れて窒
素原子（Ｎ）が発生する。ＳＯＧ膜の結晶構造は疎であ
るため、ＲＩＥ開始初期では、図９（ａ）に示すよう
に、プラズマ中に存在する窒素分子（Ｎ2）、窒素原子
（Ｎ）などが、容易にＳＯＧ膜を透過する。
【０００７】ＲＩＥが長時間（たとえば６０秒以上）に
なると、図９（ｂ）に示すように、ＳＯＧ表面がイオン
照射により緻密化する。この緻密層は、窒素原子のよう
な微小粒子は透過させるが、窒素分子のような大きな分
子は透過させにくい。このため、フィルタリング効果が
生じる。すなわち、透過した窒素原子は、ＳＯＧと有機
膜の界面で再結合反応を起こし、窒素分子（Ｎ2）を形
成する。発生した窒素分子は、緻密化したＳＯＧ表面膜
を透過することができず、また、ＳＯＧより密な有機膜
中にも透過できないため、ＳＯＧ中に蓄積されていく。
なると、図９（ｂ）に示すように、ＳＯＧ表面がイオン
照射により緻密化する。この緻密層は、窒素原子のよう
な微小粒子は透過させるが、窒素分子のような大きな分
子は透過させにくい。このため、フィルタリング効果が
生じる。すなわち、透過した窒素原子は、ＳＯＧと有機
膜の界面で再結合反応を起こし、窒素分子（Ｎ2）を形
成する。発生した窒素分子は、緻密化したＳＯＧ表面膜
を透過することができず、また、ＳＯＧより密な有機膜
中にも透過できないため、ＳＯＧ中に蓄積されていく。
【０００８】ＳＯＧ中の窒素分子の内圧は、フィルタリ
ング効果により次第に上昇し、ついには、図９（ｃ）に
示すように、密着性の弱い有機膜とＳＯＧ界面が剥離
し、ＳＯＧが飛ぶ現象（発泡と称する）が起こる。
ング効果により次第に上昇し、ついには、図９（ｃ）に
示すように、密着性の弱い有機膜とＳＯＧ界面が剥離
し、ＳＯＧが飛ぶ現象（発泡と称する）が起こる。
【０００９】Ｎ2を含むガスプラズマを用いた場合、発
生する窒素原子（Ｎ）の再結合のため、ＳＯＧの剥離が
生じてしまうが、Ｎ2は有機膜の加工形状制御のため必
須である。すなわち、従来の方法では、形状制御と剥離
はトレードオフの関係にあり、どちらかを優先すると他
方がおろそかになってしまうという欠点があった。
生する窒素原子（Ｎ）の再結合のため、ＳＯＧの剥離が
生じてしまうが、Ｎ2は有機膜の加工形状制御のため必
須である。すなわち、従来の方法では、形状制御と剥離
はトレードオフの関係にあり、どちらかを優先すると他
方がおろそかになってしまうという欠点があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、上述し
た従来の有機膜のガスプラズマエッチングにおける問題
点を解決し、ＳＯＧを始めとする酸化物マスクの剥離を
防止して、有機膜の良好なエッチング形状を得ることの
できるエッチング方法を提供するものである。
た従来の有機膜のガスプラズマエッチングにおける問題
点を解決し、ＳＯＧを始めとする酸化物マスクの剥離を
防止して、有機膜の良好なエッチング形状を得ることの
できるエッチング方法を提供するものである。
【００１１】また、このようなエッチング方法を用い
た、半導体装置の製造方法の提供を、第２の目的とす
る。
た、半導体装置の製造方法の提供を、第２の目的とす
る。
【００１２】このような目的を達成するために、本発明
では、有機膜のプラズマエッチングにおいて、従来の窒
素ガスに代え、酸化膜と有機膜との界面での窒素原子の
再結合を防止すべく、ＮＸｙ（ｙ≧２、Ｘはフッ素を除
く）なるガスまたはシアン化水素（ＨＣＮ）ガスを用い
る。さらに、窒素原子の再結合を防止するために、窒素
そのものを含まないパラフィン系炭化水素ガス、オレフ
ィン系炭化水素ガス、または脂肪族飽和アルコールガス
を用いてプラズマ放電によるエッチングを行なう。
では、有機膜のプラズマエッチングにおいて、従来の窒
素ガスに代え、酸化膜と有機膜との界面での窒素原子の
再結合を防止すべく、ＮＸｙ（ｙ≧２、Ｘはフッ素を除
く）なるガスまたはシアン化水素（ＨＣＮ）ガスを用い
る。さらに、窒素原子の再結合を防止するために、窒素
そのものを含まないパラフィン系炭化水素ガス、オレフ
ィン系炭化水素ガス、または脂肪族飽和アルコールガス
を用いてプラズマ放電によるエッチングを行なう。
【００１３】具体的には、本発明の有機膜のプラズマエ
ッチング方法は、有機膜上に酸化膜のマスクパターンを
形成する。その後、アンモニア（ＮＨ3）ガス、二酸化
窒素（ＮＯ２）ガス、シアン化水素（ＨＣＮ）ガス、メ
タン（ＣＨ４）ガス、エチレン（Ｃ２Ｈ４）ガス、メタ
ノールガス、エタノールガスから成るグループから選択
されるいずれか１のガスを導入して、有機膜をマスクパ
ターンに沿ってプラズマ加工する。
ッチング方法は、有機膜上に酸化膜のマスクパターンを
形成する。その後、アンモニア（ＮＨ3）ガス、二酸化
窒素（ＮＯ２）ガス、シアン化水素（ＨＣＮ）ガス、メ
タン（ＣＨ４）ガス、エチレン（Ｃ２Ｈ４）ガス、メタ
ノールガス、エタノールガスから成るグループから選択
されるいずれか１のガスを導入して、有機膜をマスクパ
ターンに沿ってプラズマ加工する。
【００１４】このようなエッチング化合物ガスを用いる
ことによって、ＳＯＧの剥離を防止することができる理
由を、ＮＸ３ガスを用いた場合を例にとって説明する。
ことによって、ＳＯＧの剥離を防止することができる理
由を、ＮＸ３ガスを用いた場合を例にとって説明する。
【００１５】図１は、ＮＨ3ガスによるＲＩＥ初期およ
び中期の状態を示す。実際は、ＮＨ3ガスと酸素ガスと
の混合気体によってエッチングが行われるが、説明の便
宜上、ＮＨ3ガスのイオン化のみを図示する。
び中期の状態を示す。実際は、ＮＨ3ガスと酸素ガスと
の混合気体によってエッチングが行われるが、説明の便
宜上、ＮＨ3ガスのイオン化のみを図示する。
【００１６】ＮＨ3プラズマ中でも、Ｎ2プラズマと同様
に、電子衝突解離現象が生じる。アンモニア分子の窒素
原子（Ｎ）には、３つの水素原子（Ｈ）が結合している
が、電子衝突によりＮ−Ｈ結合が切れる。このとき、解
離反応として、通常はひとつひとつの結合が切れていく
ため、ＮＨ3から一度に窒素原子（Ｎ）が生じることは
ない。このため、ＲＩＥが進行しても、プラズマ中には
窒素原子（Ｎ）よりは、むしろＮＨやＮＨ２などの分子
が多数存在することになる。図１（ｂ）に示すように、
ＳＯＧ表面にイオン照射による緻密層が形成された後
も、ＮＨ分子やＮＨ２分子は、表面緻密層を透過しない
ので、ＳＯＧ膜の中に入り込むことがなく、ＳＯＧ膜内
でのＮ原子の再結合反応を効果的に抑制することができ
る。
に、電子衝突解離現象が生じる。アンモニア分子の窒素
原子（Ｎ）には、３つの水素原子（Ｈ）が結合している
が、電子衝突によりＮ−Ｈ結合が切れる。このとき、解
離反応として、通常はひとつひとつの結合が切れていく
ため、ＮＨ3から一度に窒素原子（Ｎ）が生じることは
ない。このため、ＲＩＥが進行しても、プラズマ中には
窒素原子（Ｎ）よりは、むしろＮＨやＮＨ２などの分子
が多数存在することになる。図１（ｂ）に示すように、
ＳＯＧ表面にイオン照射による緻密層が形成された後
も、ＮＨ分子やＮＨ２分子は、表面緻密層を透過しない
ので、ＳＯＧ膜の中に入り込むことがなく、ＳＯＧ膜内
でのＮ原子の再結合反応を効果的に抑制することができ
る。
【００１７】このような原理により、ＳＯＧ膜の剥離が
効果的に防止され、あるいは、剥離が生じたとしても、
ＳＯＧ剥離に至る時間を大幅に延長することができる。
効果的に防止され、あるいは、剥離が生じたとしても、
ＳＯＧ剥離に至る時間を大幅に延長することができる。
【００１８】同様の効果がＮＯ2ガスによって達成され
る。また、エッチングガスとしてＨＣＮを用いた場合
は、水素原子は容易にイオン化して分離するが、窒素
（Ｎ）と炭素（Ｃ）の三重結合はきわめて長時間持続す
るので、ＮＨ３ガスと同様の効果を達成することができ
る。ＮＦ3ガスは、マスクとしての酸化膜を浸食してし
まうので、ＳＯＧなどの酸化膜をマスクとする有機膜の
プラズマエッチングには好ましくない。
る。また、エッチングガスとしてＨＣＮを用いた場合
は、水素原子は容易にイオン化して分離するが、窒素
（Ｎ）と炭素（Ｃ）の三重結合はきわめて長時間持続す
るので、ＮＨ３ガスと同様の効果を達成することができ
る。ＮＦ3ガスは、マスクとしての酸化膜を浸食してし
まうので、ＳＯＧなどの酸化膜をマスクとする有機膜の
プラズマエッチングには好ましくない。
【００１９】窒素原子（Ｎ）を含む化合物ガスを用いる
理由は、上述したように、酸化膜マスクと有機膜との界
面での窒素の再結合による発泡を防止して、有機膜のエ
ッチング形状を良好に維持するためである。具体的に
は、ＮＨ３ガスと酸素ガスとの混合ガスで有機膜をエッ
チングする場合、有機膜の主成分である炭素（Ｃ）との
反応でＨＣＮが生成されてエッチングが進行する。この
とき、加工側壁に窒素分子が付着しすぎることを抑制し
つつ、効果的にエッチングを進めるために酸素ガスが添
加される。
理由は、上述したように、酸化膜マスクと有機膜との界
面での窒素の再結合による発泡を防止して、有機膜のエ
ッチング形状を良好に維持するためである。具体的に
は、ＮＨ３ガスと酸素ガスとの混合ガスで有機膜をエッ
チングする場合、有機膜の主成分である炭素（Ｃ）との
反応でＨＣＮが生成されてエッチングが進行する。この
とき、加工側壁に窒素分子が付着しすぎることを抑制し
つつ、効果的にエッチングを進めるために酸素ガスが添
加される。
【００２０】一方、界面での窒素分子の再結合を避ける
ために、窒素原子そのものを含まないエッチングガスを
用いることも考えられる。すなわち、メタン（ＣＨ４）
ガスなどのパラフィン系炭化水素ガス、エチレン（Ｃ２
Ｈ４）ガスなどのオレフィン系炭化水素ガス、メタノー
ルやエタノールといった脂肪族飽和アルコールガスを、
酸素ガスとともに用いることによって、ＳＯＧ（酸化
膜）マスクと有機膜との剥離なしに、下層の有機膜を良
好な形状制御でプラズマエッチングできる。具体的に
は、有機膜の主成分である炭素（Ｃ）が酸素ガス中の酸
素原子と結びついてＣＯを生成することによってエッチ
ングが進行する。このとき、炭化水素ガスまたはアルコ
ールガスが、エッチング中の加工側壁に炭素原子を付着
させて、加工側壁を均一な形状に制御する。
ために、窒素原子そのものを含まないエッチングガスを
用いることも考えられる。すなわち、メタン（ＣＨ４）
ガスなどのパラフィン系炭化水素ガス、エチレン（Ｃ２
Ｈ４）ガスなどのオレフィン系炭化水素ガス、メタノー
ルやエタノールといった脂肪族飽和アルコールガスを、
酸素ガスとともに用いることによって、ＳＯＧ（酸化
膜）マスクと有機膜との剥離なしに、下層の有機膜を良
好な形状制御でプラズマエッチングできる。具体的に
は、有機膜の主成分である炭素（Ｃ）が酸素ガス中の酸
素原子と結びついてＣＯを生成することによってエッチ
ングが進行する。このとき、炭化水素ガスまたはアルコ
ールガスが、エッチング中の加工側壁に炭素原子を付着
させて、加工側壁を均一な形状に制御する。
【００２１】上述したプラズマエッチング方法は、ＳＯ
Ｇ膜のみならず、ＬＫＤ（low-K dielectric）などの酸
化膜と、有機膜との積層構造のエッチングにも効果的で
ある。有機膜は、たとえば塗布型炭素膜や着色あるいは
無着色ポリマーである。
Ｇ膜のみならず、ＬＫＤ（low-K dielectric）などの酸
化膜と、有機膜との積層構造のエッチングにも効果的で
ある。有機膜は、たとえば塗布型炭素膜や着色あるいは
無着色ポリマーである。
【００２２】また、本発明のプラズマエッチング方法
は、多層配線構造やダマシン構造を有する半導体装置の
製造方法に最適に用いられる。
は、多層配線構造やダマシン構造を有する半導体装置の
製造方法に最適に用いられる。
【００２３】たとえば、下層のメタル配線を上層の配線
と結合するためのＶＩＡプラグやトレンチ配線を形成す
る場合に、ＮＨ3ガス、ＮＯ２ガス、ＮＣＨガスなどの
窒素を含む化合物ガス、メタン（ＣＨ４）などのパラフ
ィン系炭化水素ガス、エチレン（Ｃ２Ｈ４）などのオレ
フィン系炭化水素ガス、メタノールやエタノールなどの
脂肪族飽和アルコールガスを用いて、多層レジストにマ
スクパターンを精密に形成することができる。このよう
なレジストマスクに沿って、ＶＩＡホールや配線溝を精
度よく形成することができる。また、配線層と配線層と
の間の層の種類によっては、ＶＩＡホールやトレンチそ
のものを、上述したいずれかのガスプラズマによって精
密にエッチングすることができる。この結果、デザイン
ルールのきびしい多層配線構造を有する半導体装置を精
度よく製造することが可能になる。
と結合するためのＶＩＡプラグやトレンチ配線を形成す
る場合に、ＮＨ3ガス、ＮＯ２ガス、ＮＣＨガスなどの
窒素を含む化合物ガス、メタン（ＣＨ４）などのパラフ
ィン系炭化水素ガス、エチレン（Ｃ２Ｈ４）などのオレ
フィン系炭化水素ガス、メタノールやエタノールなどの
脂肪族飽和アルコールガスを用いて、多層レジストにマ
スクパターンを精密に形成することができる。このよう
なレジストマスクに沿って、ＶＩＡホールや配線溝を精
度よく形成することができる。また、配線層と配線層と
の間の層の種類によっては、ＶＩＡホールやトレンチそ
のものを、上述したいずれかのガスプラズマによって精
密にエッチングすることができる。この結果、デザイン
ルールのきびしい多層配線構造を有する半導体装置を精
度よく製造することが可能になる。
【００２４】本発明のその他の効果、特徴については、
以下で図面を参照して説明する詳細な説明によって、よ
り明確になるものである。
以下で図面を参照して説明する詳細な説明によって、よ
り明確になるものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】＜第１実施形態＞図２は、本発明
のプラズマエッチング方法を用いて、多層レジストパタ
ーンを用いて、二酸化シリコン（ＳiＯ2）の被加工膜２
５をエッチングする工程を示す。ここで、多層レジスト
膜２４は、上層レジスト２１と、中間レジストであるＳ
ＯＧ膜２２と、下層レジストである塗布型炭素膜２３と
から成る。
のプラズマエッチング方法を用いて、多層レジストパタ
ーンを用いて、二酸化シリコン（ＳiＯ2）の被加工膜２
５をエッチングする工程を示す。ここで、多層レジスト
膜２４は、上層レジスト２１と、中間レジストであるＳ
ＯＧ膜２２と、下層レジストである塗布型炭素膜２３と
から成る。
【００２６】まず、図２（ａ）に示すように、たとえば
基板上に、厚さ２μｍのＳiＯ2膜２５上に、塗布型炭素
膜２３を３００ｎｍ、ＳＯＧ２２を７０ｎｍ、上層レジ
スト２１を３００ｎｍの厚さに塗布し、露光装置により
直径０．１１μｍの孔パターンを形成する。このとき、
下方にある程度の厚さの有機膜である炭素膜２３がある
ので、露光時に基板からの反射は防止される。
基板上に、厚さ２μｍのＳiＯ2膜２５上に、塗布型炭素
膜２３を３００ｎｍ、ＳＯＧ２２を７０ｎｍ、上層レジ
スト２１を３００ｎｍの厚さに塗布し、露光装置により
直径０．１１μｍの孔パターンを形成する。このとき、
下方にある程度の厚さの有機膜である炭素膜２３がある
ので、露光時に基板からの反射は防止される。
【００２７】次に、図２（ｂ）に示すように、上層レジ
スト２１をマスクとして、中間のＳＯＧ２２をフルオロ
カーボンのプラズマでエッチングする。ＳＯＧ２２は極
めて薄いので、高解像のパタニングが達成され、上層レ
ジスト２１と同じ形状のＳＯＧマスクパターンが形成さ
れる。
スト２１をマスクとして、中間のＳＯＧ２２をフルオロ
カーボンのプラズマでエッチングする。ＳＯＧ２２は極
めて薄いので、高解像のパタニングが達成され、上層レ
ジスト２１と同じ形状のＳＯＧマスクパターンが形成さ
れる。
【００２８】さらに、上層レジストを除去した後、図２
（ｃ）に示すように、ＮＨ３ガスを含むプラズマによっ
て、塗布型炭素膜をＳＯＧマスクに沿ってエッチングす
る。従来のエッチング方法である窒素＋酸素混合ガスプ
ラズマ、あるいは窒素＋水素混合ガスプラズマと異な
り、塗布型炭素膜２３のエッチング中に、ＳＯＧと塗布
型炭素膜の間でＳＯＧが剥離するという問題は生じな
い。かつ、炭素膜２３を、ＳＯＧパターンに忠実に沿っ
て精密にエッチングすることができる。
（ｃ）に示すように、ＮＨ３ガスを含むプラズマによっ
て、塗布型炭素膜をＳＯＧマスクに沿ってエッチングす
る。従来のエッチング方法である窒素＋酸素混合ガスプ
ラズマ、あるいは窒素＋水素混合ガスプラズマと異な
り、塗布型炭素膜２３のエッチング中に、ＳＯＧと塗布
型炭素膜の間でＳＯＧが剥離するという問題は生じな
い。かつ、炭素膜２３を、ＳＯＧパターンに忠実に沿っ
て精密にエッチングすることができる。
【００２９】最後に、ＳＯＧ２２を除去した後、図２
（ｄ）に示すように、炭素膜２３をマスクとして、たと
えばＣＦ４ガスやＣＨＦ3ガス、あるいはＣ４Ｆ８ガス
といったＣＦ系ガスによるガスエッチングで、ターゲッ
トであるＳiＯ2膜２２に、直径０．１１μｍの孔パター
ンを形成する。
（ｄ）に示すように、炭素膜２３をマスクとして、たと
えばＣＦ４ガスやＣＨＦ3ガス、あるいはＣ４Ｆ８ガス
といったＣＦ系ガスによるガスエッチングで、ターゲッ
トであるＳiＯ2膜２２に、直径０．１１μｍの孔パター
ンを形成する。
【００３０】このような方法により、厚さ２μｍに及ぶ
ＳiＯ2膜に、きわめて微細な孔加工を施すことが可能に
なる。
ＳiＯ2膜に、きわめて微細な孔加工を施すことが可能に
なる。
【００３１】＜第２実施形態＞第１実施形態では、ＳＯ
Ｇと塗布型炭素膜を多層レジストに用いる場合のＮＨ 3
ガスを含むプラズマエッチングについて説明した。しか
し、ＳＯＧ剥離の現象は、ＳＯＧと塗布型炭素膜との間
に限ったものではなく、塗布型の酸化膜全般、および塗
布型の有機膜全般に対して起こる現象である。そこで、
これらの膜のエッチングに本発明のＮＨ3ガスを含むプ
ラズマエッチングを適用した場合を以下に説明する。
Ｇと塗布型炭素膜を多層レジストに用いる場合のＮＨ 3
ガスを含むプラズマエッチングについて説明した。しか
し、ＳＯＧ剥離の現象は、ＳＯＧと塗布型炭素膜との間
に限ったものではなく、塗布型の酸化膜全般、および塗
布型の有機膜全般に対して起こる現象である。そこで、
これらの膜のエッチングに本発明のＮＨ3ガスを含むプ
ラズマエッチングを適用した場合を以下に説明する。
【００３２】図３は、塗布型酸化膜の一種であるＬＫＤ
（low-K dielectric）と塗布型炭素膜との積層ダマシン
構造を形成する場合のＮＨ3を含むガスエッチングの例
を示す。ダマシン法とは、平坦化された基板上に、ビア
深さもしくは配線厚さ分の絶縁膜を堆積し、所定の場所
にＲＩＥで孔もしくは溝を形成し、形成された孔もしく
は溝に金属を充填したのちＣＭＰ（化学機械研磨）法に
より外部の金属を除去してビアプラグもしくは配線を残
す方法である。
（low-K dielectric）と塗布型炭素膜との積層ダマシン
構造を形成する場合のＮＨ3を含むガスエッチングの例
を示す。ダマシン法とは、平坦化された基板上に、ビア
深さもしくは配線厚さ分の絶縁膜を堆積し、所定の場所
にＲＩＥで孔もしくは溝を形成し、形成された孔もしく
は溝に金属を充填したのちＣＭＰ（化学機械研磨）法に
より外部の金属を除去してビアプラグもしくは配線を残
す方法である。
【００３３】まず、図３（ａ）に示すように、下層配線
（Ｃｕ配線）が施されたＬＫＤ層３５上に、ストッパと
しての塗布型炭素膜３６を堆積し、さらに、ＬＫＤ３２
と塗布型炭素膜３３を交互に堆積し、最上層にレジスト
３１を堆積する。このレジスト３１は、ＬＫＤ３２と炭
素膜３３の積層をエッチングするためのマスクとなる。
レジスト３１は単層レジストでも多層レジストでもよ
い。単層レジストの場合は露光により、所定のマスクパ
ターンを形成し、多層レジストの場合は、図２に示す方
法でＮＨ3含有ガスをプラズマ放電で活性化させて所定
のマスクパターンにエッチングする。所定のマスクパタ
ーンに形成されたレジスト３１をマスクとして、フルオ
ロカーボン系のガスとＮＨ3ガスとを交互に導入し、Ｌ
ＫＤ３２と炭素膜３３とをガスエッチングし、ストッパ
層３３に到達するＶＩＡパターンを形成する。
（Ｃｕ配線）が施されたＬＫＤ層３５上に、ストッパと
しての塗布型炭素膜３６を堆積し、さらに、ＬＫＤ３２
と塗布型炭素膜３３を交互に堆積し、最上層にレジスト
３１を堆積する。このレジスト３１は、ＬＫＤ３２と炭
素膜３３の積層をエッチングするためのマスクとなる。
レジスト３１は単層レジストでも多層レジストでもよ
い。単層レジストの場合は露光により、所定のマスクパ
ターンを形成し、多層レジストの場合は、図２に示す方
法でＮＨ3含有ガスをプラズマ放電で活性化させて所定
のマスクパターンにエッチングする。所定のマスクパタ
ーンに形成されたレジスト３１をマスクとして、フルオ
ロカーボン系のガスとＮＨ3ガスとを交互に導入し、Ｌ
ＫＤ３２と炭素膜３３とをガスエッチングし、ストッパ
層３３に到達するＶＩＡパターンを形成する。
【００３４】次に、図３（ｂ）に示すように、レジスト
３１を酸素ガスのＲＩＥで剥離する。このとき、孔の底
部に露出する炭素膜３６も一緒に除去される。レジスト
３１の除去後に、ＶＩＡホール内およびＬＫＤ３２上
に、新たに多層レジスト３７を堆積し、多層レジスト３
７上にＳＯＧ３８を堆積する。この多層レジスト３７
は、トレンチを形成するためのマスクとして用いられ
る。まず、ＳＯＧ３８を所定のトレンチパターンに加工
した後、このＳＯＧをマスクとして、多層レジスト３７
をマスク形状にガスエッチングする。このとき、図２に
示す方法と同様に、ＮＨ3を含むガスを導入してプラズ
マエッチングすることによって、ＳＯＧに形成されたト
レンチマスクパターンを、多層レジスト３７に精度よく
転写することができる。このとき、ＶＩＡホール内に充
填された多層レジスト３７も幾分エッチングされる。
３１を酸素ガスのＲＩＥで剥離する。このとき、孔の底
部に露出する炭素膜３６も一緒に除去される。レジスト
３１の除去後に、ＶＩＡホール内およびＬＫＤ３２上
に、新たに多層レジスト３７を堆積し、多層レジスト３
７上にＳＯＧ３８を堆積する。この多層レジスト３７
は、トレンチを形成するためのマスクとして用いられ
る。まず、ＳＯＧ３８を所定のトレンチパターンに加工
した後、このＳＯＧをマスクとして、多層レジスト３７
をマスク形状にガスエッチングする。このとき、図２に
示す方法と同様に、ＮＨ3を含むガスを導入してプラズ
マエッチングすることによって、ＳＯＧに形成されたト
レンチマスクパターンを、多層レジスト３７に精度よく
転写することができる。このとき、ＶＩＡホール内に充
填された多層レジスト３７も幾分エッチングされる。
【００３５】次に、図３（ｃ）に示すように、パターニ
ングされた多層レジスト３７をマスクとして使用し、上
部のＬＫＤ３２をフルオロカーボン系のガスでガスエッ
チングして配線溝（トレンチ）３９を形成する。
ングされた多層レジスト３７をマスクとして使用し、上
部のＬＫＤ３２をフルオロカーボン系のガスでガスエッ
チングして配線溝（トレンチ）３９を形成する。
【００３６】最後に、図３（ｄ）に示すように、酸素
（Ｏ2）ＲＩＥによって、多層レジスト３７と、トレン
チ３９の底部の塗布型炭素膜３３とを同時に除去して、
ダマシン配線構造を形成する。この除去工程で、通常の
アッシングではなく、酸素（Ｏ 2）ＲＩＥを用いる理由
は、高温処理による上部のＬＫＤ３２の変質を防止する
ためと、炭素膜３３の側壁にアンダーカットが生じるの
を防止するためである。
（Ｏ2）ＲＩＥによって、多層レジスト３７と、トレン
チ３９の底部の塗布型炭素膜３３とを同時に除去して、
ダマシン配線構造を形成する。この除去工程で、通常の
アッシングではなく、酸素（Ｏ 2）ＲＩＥを用いる理由
は、高温処理による上部のＬＫＤ３２の変質を防止する
ためと、炭素膜３３の側壁にアンダーカットが生じるの
を防止するためである。
【００３７】図３の例では、塗布型炭素膜の微細な孔加
工およびトレンチマスクのための多層レジストの加工に
ＮＨ3を含むガスプラズマを用いるので、ＬＫＤ（酸化
膜）やＳＯＧとの間で剥離を生じることなく、かなりの
深さの微細孔およびトレンチを、精度よく形成すること
ができる。図３に示す方法では、ＶＩＡとトレンチとを
一体に形成することができるという長所もある。
工およびトレンチマスクのための多層レジストの加工に
ＮＨ3を含むガスプラズマを用いるので、ＬＫＤ（酸化
膜）やＳＯＧとの間で剥離を生じることなく、かなりの
深さの微細孔およびトレンチを、精度よく形成すること
ができる。図３に示す方法では、ＶＩＡとトレンチとを
一体に形成することができるという長所もある。
【００３８】＜第３実施形態＞図４は、塗布型酸化膜の
一種であるＬＫＤと有機膜であるポリマーとの積層ダマ
シン構造、あるいはＬＫＤとシリコン窒化膜ＳｉＮ若し
くはＳｉＣとの積層ダマシン構造を、ＮＨ3含有ガスの
プラズマエッチングで形成する工程を示す。
一種であるＬＫＤと有機膜であるポリマーとの積層ダマ
シン構造、あるいはＬＫＤとシリコン窒化膜ＳｉＮ若し
くはＳｉＣとの積層ダマシン構造を、ＮＨ3含有ガスの
プラズマエッチングで形成する工程を示す。
【００３９】図４では、Ｃｕ配線が埋め込まれたＬＫＤ
層４５上に、ポリマー、ＳｉＮ、又はＳｉＣのストッパ
層４３を形成し、その上にＬＫＤ４２を堆積する。Ｃｕ
配線表面からＬＫＤの表面までの厚さは、約０．８μｍ
である。
層４５上に、ポリマー、ＳｉＮ、又はＳｉＣのストッパ
層４３を形成し、その上にＬＫＤ４２を堆積する。Ｃｕ
配線表面からＬＫＤの表面までの厚さは、約０．８μｍ
である。
【００４０】まず図４（ａ）に示すように、ＬＫＤ４２
上にレジスト４１を堆積して、エッチングマスクを形成
する。レジスト４１は単層レジストであっても、多層レ
ジストであってもよい。単層レジストの場合は露光によ
り、多層レジストの場合は、図２に示すＮＨ3を含むガ
スプラズマによって、ＶＩＡホールのためのエッチング
マスクを形成する。そして、レジスト４１をマスクとし
て、ＬＫＤ４２をフルオロカーボン系のガスでエッチン
グして、ストッパ層４３に到達するＶＩＡホールを形成
する。
上にレジスト４１を堆積して、エッチングマスクを形成
する。レジスト４１は単層レジストであっても、多層レ
ジストであってもよい。単層レジストの場合は露光によ
り、多層レジストの場合は、図２に示すＮＨ3を含むガ
スプラズマによって、ＶＩＡホールのためのエッチング
マスクを形成する。そして、レジスト４１をマスクとし
て、ＬＫＤ４２をフルオロカーボン系のガスでエッチン
グして、ストッパ層４３に到達するＶＩＡホールを形成
する。
【００４１】次に、図４（ｂ）に示すように、酸素（Ｏ
2）ＲＩＥによりレジスト４１を除去する。このＯ2ＲＩ
Ｅで、ＶＩＡホールの底部に露出するストッパ層４３も
一緒に除去される。レジスト４１の除去後に、ＶＩＡホ
ール内部およびＬＫＤ４２上に新たな多層レジスト４７
を堆積し、多層レジスト４７上に、ＳＯＧ４６を堆積す
る。この多層レジスト４７は、トレンチを形成するため
のマスクとして用いられる。すなわち、ＮＨ3を含むガ
スプラズマを用いて、ＳＯＧに形成したトレンチパター
ンに沿って、多層レジスト４７をエッチングし、多層レ
ジストにトレンチマスクを形成する。ＮＨ3ガスを用い
ることによって、この転写プロセスを精密、かつ、ＳＯ
Ｇ４６と多層レジスト４７との剥離なしに行なうことが
できる。なお、この工程で、ＶＩＡホール内には多層レ
ジスト４７が幾分残っている。
2）ＲＩＥによりレジスト４１を除去する。このＯ2ＲＩ
Ｅで、ＶＩＡホールの底部に露出するストッパ層４３も
一緒に除去される。レジスト４１の除去後に、ＶＩＡホ
ール内部およびＬＫＤ４２上に新たな多層レジスト４７
を堆積し、多層レジスト４７上に、ＳＯＧ４６を堆積す
る。この多層レジスト４７は、トレンチを形成するため
のマスクとして用いられる。すなわち、ＮＨ3を含むガ
スプラズマを用いて、ＳＯＧに形成したトレンチパター
ンに沿って、多層レジスト４７をエッチングし、多層レ
ジストにトレンチマスクを形成する。ＮＨ3ガスを用い
ることによって、この転写プロセスを精密、かつ、ＳＯ
Ｇ４６と多層レジスト４７との剥離なしに行なうことが
できる。なお、この工程で、ＶＩＡホール内には多層レ
ジスト４７が幾分残っている。
【００４２】次に、図４（ｃ）に示すように、多層レジ
スト４７をマスクとして、フルオロカーボン系のガス
で、ＬＫＤ４２を途中まで加工し、トレンチを形成す
る。このとき、多層レジスト４７上のＳＯＧ４６を、同
時に除去することができる。ＬＫＤ４２の加工は、公知
の時間制御あるいは流量制御により、所望の深さまでエ
ッチングを行なう。
スト４７をマスクとして、フルオロカーボン系のガス
で、ＬＫＤ４２を途中まで加工し、トレンチを形成す
る。このとき、多層レジスト４７上のＳＯＧ４６を、同
時に除去することができる。ＬＫＤ４２の加工は、公知
の時間制御あるいは流量制御により、所望の深さまでエ
ッチングを行なう。
【００４３】最後に、図４（ｄ）に示すように、酸素
（Ｏ2）ＲＩＥにより、多層レジスト４７を除去する。
（Ｏ2）ＲＩＥにより、多層レジスト４７を除去する。
【００４４】この方法によっても、ＶＩＡとトレンチと
を一体として、精度よく形成することが可能になる。
を一体として、精度よく形成することが可能になる。
【００４５】＜第４実施形態＞図５は、ＬＫＤと有機膜
としての着色ポリマーとの積層ダマシン構造をＮＨ3を
含むガスプラズマによって形成する例を示す。ここで、
着色ポリマーを用いるのは、有機膜にマスク性能と光学
性能の双方を持たせるためである。すなわち、着色ポリ
マーは、遮光膜としても機能し、露光時の基板からの反
射を効果的に防止する。
としての着色ポリマーとの積層ダマシン構造をＮＨ3を
含むガスプラズマによって形成する例を示す。ここで、
着色ポリマーを用いるのは、有機膜にマスク性能と光学
性能の双方を持たせるためである。すなわち、着色ポリ
マーは、遮光膜としても機能し、露光時の基板からの反
射を効果的に防止する。
【００４６】まず、図５（ａ）に示すように、上部ＬＫ
Ｄ５２上に形成したレジスト５１を所定のマスクパター
ンに加工し、このレジスト５１をマスクとして、フルオ
ロカーボン系のガスエッチングによって、ＬＫＤ５２に
孔パターン５８を形成する。
Ｄ５２上に形成したレジスト５１を所定のマスクパター
ンに加工し、このレジスト５１をマスクとして、フルオ
ロカーボン系のガスエッチングによって、ＬＫＤ５２に
孔パターン５８を形成する。
【００４７】次に、図５（ｂ）に示すように、レジスト
５１を除去して、着色ポリマーを孔パターン５８および
ＬＫＤ５２上に塗布する。
５１を除去して、着色ポリマーを孔パターン５８および
ＬＫＤ５２上に塗布する。
【００４８】次に、図５（ｃ）に示すように、着色ポリ
マー５３上に、ＬＫＤ５７を塗布し、レジスト５６を所
定のトレンチパターンに加工し、このレジスト５６をマ
スクとして、ＬＫＤ５７を加工する。
マー５３上に、ＬＫＤ５７を塗布し、レジスト５６を所
定のトレンチパターンに加工し、このレジスト５６をマ
スクとして、ＬＫＤ５７を加工する。
【００４９】最後に、ＬＫＤ５７をマスクとして、ＮＨ
3含有ガスプラズマにより、上部の着色ポリマー５３に
トレンチを形成し、さらに、中間のＬＫＤ５２をマスク
として、下部の着色ポリマー５３にＶＩＡホールを形成
する。このエッチング工程で、着色ポリマー５３とＬＫ
Ｄ５７、５２が剥離することはない。この方法によっ
て、反射を防止しつつ、トレンチとＶＩＡホールとを一
緒に精度よく形成することができる。なお、ＬＫＤ５７
上のレジスト５６は、ＮＨ3含有ガスプラズマによるト
レンチおよびＶＩＡホールの形成前に除去してもよい
し、ＮＨ3含有ガスプラズマエッチングで同時にある程
度まで除去してもよい。後者の場合は、トレンチおよび
ＶＩＡホールの形成後に、フルオロカーボンガスプラズ
マにて、残存レジストを取り除く。
3含有ガスプラズマにより、上部の着色ポリマー５３に
トレンチを形成し、さらに、中間のＬＫＤ５２をマスク
として、下部の着色ポリマー５３にＶＩＡホールを形成
する。このエッチング工程で、着色ポリマー５３とＬＫ
Ｄ５７、５２が剥離することはない。この方法によっ
て、反射を防止しつつ、トレンチとＶＩＡホールとを一
緒に精度よく形成することができる。なお、ＬＫＤ５７
上のレジスト５６は、ＮＨ3含有ガスプラズマによるト
レンチおよびＶＩＡホールの形成前に除去してもよい
し、ＮＨ3含有ガスプラズマエッチングで同時にある程
度まで除去してもよい。後者の場合は、トレンチおよび
ＶＩＡホールの形成後に、フルオロカーボンガスプラズ
マにて、残存レジストを取り除く。
【００５０】＜第５実施形態＞図６は、ＬＫＤと塗布型
炭素膜との積層ダマシン構造の形成にＮＨ3を含むガス
プラズマを用いる例を示す。この例では、Ｃｕ配線６４
が形成された有機層６５上に、ＳｉＮまたはＳｉＣのス
トッパ６３を介して、ＬＫＤを堆積してある。
炭素膜との積層ダマシン構造の形成にＮＨ3を含むガス
プラズマを用いる例を示す。この例では、Ｃｕ配線６４
が形成された有機層６５上に、ＳｉＮまたはＳｉＣのス
トッパ６３を介して、ＬＫＤを堆積してある。
【００５１】まず、図６（ａ）に示すように、ＬＫＤ６
２上にレジスト６１を塗布し、レジスト６１をＶＩＡ形
状にパターニングし、これをマスクとして、ＬＫＤ６２
にホールを形成する。レジスト６１は単層レジストであ
っても、多層レジストであってもよい。多層レジストを
用いる場合は、マスクパターン形成時に、ＮＨ3を含む
ガスプラズマでエッチングする。
２上にレジスト６１を塗布し、レジスト６１をＶＩＡ形
状にパターニングし、これをマスクとして、ＬＫＤ６２
にホールを形成する。レジスト６１は単層レジストであ
っても、多層レジストであってもよい。多層レジストを
用いる場合は、マスクパターン形成時に、ＮＨ3を含む
ガスプラズマでエッチングする。
【００５２】次に、図６（ｂ）に示すように、マスクで
あるレジスト６１を除去した後に、塗布型炭素膜６６を
ホールの中およびＬＫＤ６２上に塗布する。
あるレジスト６１を除去した後に、塗布型炭素膜６６を
ホールの中およびＬＫＤ６２上に塗布する。
【００５３】さらに、図６（ｃ）に示すように、塗布型
炭素膜６６上にＳＯＧ膜６８とレジスト６７を塗布し、
レジスト６７にトレンチパターンを形成してマスクとし
て用い、このパターンに沿ってＳＯＧ６８を加工する。
炭素膜６６上にＳＯＧ膜６８とレジスト６７を塗布し、
レジスト６７にトレンチパターンを形成してマスクとし
て用い、このパターンに沿ってＳＯＧ６８を加工する。
【００５４】最後に、図６（ｄ）に示すように、ＳＯＧ
をマスクとして、ＮＨ3含有ガスのプラズマエッチング
によって、塗布型炭素膜６６にトレンチおよびＶＩＡホ
ールを同時に形成する。ＮＨ3ガスを用いることによ
り、ＳＯＧ６８と炭素膜６６との間、および炭素膜６６
とＬＫＤ６２との間に、剥離が生じることなく、精密に
マスクパターンが転写される。
をマスクとして、ＮＨ3含有ガスのプラズマエッチング
によって、塗布型炭素膜６６にトレンチおよびＶＩＡホ
ールを同時に形成する。ＮＨ3ガスを用いることによ
り、ＳＯＧ６８と炭素膜６６との間、および炭素膜６６
とＬＫＤ６２との間に、剥離が生じることなく、精密に
マスクパターンが転写される。
【００５５】その後、酸素（Ｏ2）ＲＩＥにより、ＶＩ
Ａホールの底部にあるＳｉＮまたはＳｉＣと、ＳＯＧ６
８を同時に除去して、ダマシン配線構造を形成する。こ
の方法でも、トレンチとＶＩＡホールが一体に精度よく
形成することができる。
Ａホールの底部にあるＳｉＮまたはＳｉＣと、ＳＯＧ６
８を同時に除去して、ダマシン配線構造を形成する。こ
の方法でも、トレンチとＶＩＡホールが一体に精度よく
形成することができる。
【００５６】＜第６実施形態＞図７は、ＬＫＤと塗布型
炭素膜との積層ダマシン構造の別の例を示す。この例で
は、ＬＫＤと塗布型炭素膜との位置が図６の例と逆にな
っている。Ｃｕ配線７４が埋め込まれたＬＫＤ層７５上
に、塗布型炭素膜７３とＬＫＤ７２が堆積されている。
炭素膜との積層ダマシン構造の別の例を示す。この例で
は、ＬＫＤと塗布型炭素膜との位置が図６の例と逆にな
っている。Ｃｕ配線７４が埋め込まれたＬＫＤ層７５上
に、塗布型炭素膜７３とＬＫＤ７２が堆積されている。
【００５７】まず、図７（ａ）に示すように、ＬＫＤ７
２上にレジストを塗布し、所定のパターンに加工してマ
スクパターンを形成する。
２上にレジストを塗布し、所定のパターンに加工してマ
スクパターンを形成する。
【００５８】次に、図７（ｂ）に示すように、レジスト
マスクを用いて、まずフルオロカーボン系のガスプラズ
マでＬＫＤ７２を加工し、引き続いて、ＮＨ3ガスを導
入し、ＬＫＤ７２をマスクとして塗布型炭素膜７３を加
工する。これにより、Ｃｕ配線７４に到達するＶＩＡホ
ールを精度よく完成する。
マスクを用いて、まずフルオロカーボン系のガスプラズ
マでＬＫＤ７２を加工し、引き続いて、ＮＨ3ガスを導
入し、ＬＫＤ７２をマスクとして塗布型炭素膜７３を加
工する。これにより、Ｃｕ配線７４に到達するＶＩＡホ
ールを精度よく完成する。
【００５９】次に、図７（ｃ）に示すように、ＶＩＡホ
ール内とＬＫＤ７２上に多層レジスト７７を塗布し、多
層レジスト７７上にＳＯＧ７６を塗布する。ＳＯＧ７６
をマスクとして、ＮＨ3を含むガスプラズマにより、多
層レジスト７７にトレンチパターンを形成する。このと
き、ＶＩＡホール内の多層レジスト７７も幾分エッチン
グされる。
ール内とＬＫＤ７２上に多層レジスト７７を塗布し、多
層レジスト７７上にＳＯＧ７６を塗布する。ＳＯＧ７６
をマスクとして、ＮＨ3を含むガスプラズマにより、多
層レジスト７７にトレンチパターンを形成する。このと
き、ＶＩＡホール内の多層レジスト７７も幾分エッチン
グされる。
【００６０】最後に、図７（ｄ）に示すように、多層レ
ジスト７７をマスクとして、ＬＫＤ７２を途中まで加工
した後、酸素（Ｏ2）ＲＩＥにより、マスクとしての多
層レジスト７７およびＶＩＡホール内の多層レジスト７
７を除去して、ダマシン配線構造を完成する。この方法
では、ＶＩＡホールの形成時と、トレンチ用のマスクパ
ターン形成時にＮＨ3ガスを用いるので、双方が剥離を
生じることなく精度よく形成される。
ジスト７７をマスクとして、ＬＫＤ７２を途中まで加工
した後、酸素（Ｏ2）ＲＩＥにより、マスクとしての多
層レジスト７７およびＶＩＡホール内の多層レジスト７
７を除去して、ダマシン配線構造を完成する。この方法
では、ＶＩＡホールの形成時と、トレンチ用のマスクパ
ターン形成時にＮＨ3ガスを用いるので、双方が剥離を
生じることなく精度よく形成される。
【００６１】＜第７実施形態＞図８は、ＬＫＤと塗布型
炭素膜とのさらに別の積層ダマシン構造の形成にＮＨ 3
を含むガスプラズマを用いる例を示す。Ｃｕ配線８４が
埋め込まれたＬＫＤ層８７上に、ストッパとしての塗布
型炭素膜８６が形成され、その上に、ＬＫＤ８５と塗布
型炭素膜８３とが形成されている。
炭素膜とのさらに別の積層ダマシン構造の形成にＮＨ 3
を含むガスプラズマを用いる例を示す。Ｃｕ配線８４が
埋め込まれたＬＫＤ層８７上に、ストッパとしての塗布
型炭素膜８６が形成され、その上に、ＬＫＤ８５と塗布
型炭素膜８３とが形成されている。
【００６２】まず、図８（ａ）に示すように、塗布型炭
素膜８３上に、ＳＯＧ８２上にレジストパターン８１を
形成し、このレジストパターンに沿ってＳＯＧ８２を加
工する。
素膜８３上に、ＳＯＧ８２上にレジストパターン８１を
形成し、このレジストパターンに沿ってＳＯＧ８２を加
工する。
【００６３】次に、図８（ｂ）に示すように、ＳＯＧ８
２をマスクとして、ＮＨ3を含むガスプラズマにより、
塗布型炭素膜８３にマスクパターンを転写し、ＬＫＤ８
５に到達するホールを形成し、さらに、塗布型炭素膜８
３をマスクとして、ＬＫＤ８５をフルオロカーボン系の
ガスでエッチングする。
２をマスクとして、ＮＨ3を含むガスプラズマにより、
塗布型炭素膜８３にマスクパターンを転写し、ＬＫＤ８
５に到達するホールを形成し、さらに、塗布型炭素膜８
３をマスクとして、ＬＫＤ８５をフルオロカーボン系の
ガスでエッチングする。
【００６４】次に、図８（ｃ）に示すように、酸素（Ｏ
2）ＲＩＥにより塗布型炭素膜８３を表面から一定の厚
さだけ除去した後、ＶＩＡホール内と、薄膜化した炭素
膜８３上にＬＫＤをコーティングする。その上に、塗布
型炭素膜８８、ＳＯＧ９０、およびレジスト８９から成
る多層レジストを形成する。この多層レジストを図２に
示す方法でトレンチパターンに加工する。図２と同様
に、ＳＯＧ９０をマスクとして炭素膜８８をエッチング
する際に、ＮＨ3ガスを導入する。
2）ＲＩＥにより塗布型炭素膜８３を表面から一定の厚
さだけ除去した後、ＶＩＡホール内と、薄膜化した炭素
膜８３上にＬＫＤをコーティングする。その上に、塗布
型炭素膜８８、ＳＯＧ９０、およびレジスト８９から成
る多層レジストを形成する。この多層レジストを図２に
示す方法でトレンチパターンに加工する。図２と同様
に、ＳＯＧ９０をマスクとして炭素膜８８をエッチング
する際に、ＮＨ3ガスを導入する。
【００６５】次に、図８（ｄ）に示すように、トレンチ
パターンに加工された塗布型炭素膜８８をマスクとし
て、フルオロカーボン系のガスでＬＫＤ８５を加工す
る。このとき、上部のＬＫＤ８５については、トレンチ
パターンが転写されて、トレンチが形成され、炭素膜８
３に形成されたホール部分については、そこからさらに
エッチングが進み、下部のＬＫＤ８５に、ストッパ８６
に到達するＶＩＡホールが形成される。
パターンに加工された塗布型炭素膜８８をマスクとし
て、フルオロカーボン系のガスでＬＫＤ８５を加工す
る。このとき、上部のＬＫＤ８５については、トレンチ
パターンが転写されて、トレンチが形成され、炭素膜８
３に形成されたホール部分については、そこからさらに
エッチングが進み、下部のＬＫＤ８５に、ストッパ８６
に到達するＶＩＡホールが形成される。
【００６６】最後に、図８（ｅ）に示すように、酸素
（Ｏ2）ＲＩＥにより、ＶＩＡホールの底部の塗布型炭
素膜８６と、トレンチマスクとしての塗布型炭素膜８８
とを同時に除去する。その後、ＮＨ３ガスを導入し、マ
スクとしてのＬＫＤ８５に沿って塗布型炭素膜８３をＮ
Ｈ３を含むガスプラズマでエッチングし、ダマシン配線
構造を完成する。
（Ｏ2）ＲＩＥにより、ＶＩＡホールの底部の塗布型炭
素膜８６と、トレンチマスクとしての塗布型炭素膜８８
とを同時に除去する。その後、ＮＨ３ガスを導入し、マ
スクとしてのＬＫＤ８５に沿って塗布型炭素膜８３をＮ
Ｈ３を含むガスプラズマでエッチングし、ダマシン配線
構造を完成する。
【００６７】上述したすべての実施形態において、有機
膜のエッチング工程において、アンモニア（ＮＨ３）ガ
スに代え、二酸化窒素（ＮＯ2）ガス、あるいはシアン
化水素（ＨＣＮ）ガスを酸素ガスとともにプラズマ放電
により活性化させて用いることが可能である。
膜のエッチング工程において、アンモニア（ＮＨ３）ガ
スに代え、二酸化窒素（ＮＯ2）ガス、あるいはシアン
化水素（ＨＣＮ）ガスを酸素ガスとともにプラズマ放電
により活性化させて用いることが可能である。
【００６８】さらに、窒素の再結合による発泡をなくす
ために、窒素そのものを含まない炭化水素系のガスを用
いることもできる。具体的には、有機膜のエッチング
に、メタン（ＣＨ４）ガスと酸素ガス、あるいはエチレ
ン（Ｃ2Ｈ４）ガスと酸素ガスの混合ガスを導入して
も、良好なエッチング形状を達成することができる。ま
た、メタノールあるいはエタノールなのどの脂肪族飽和
アルコールガスを用いてもよい。
ために、窒素そのものを含まない炭化水素系のガスを用
いることもできる。具体的には、有機膜のエッチング
に、メタン（ＣＨ４）ガスと酸素ガス、あるいはエチレ
ン（Ｃ2Ｈ４）ガスと酸素ガスの混合ガスを導入して
も、良好なエッチング形状を達成することができる。ま
た、メタノールあるいはエタノールなのどの脂肪族飽和
アルコールガスを用いてもよい。
【００６９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法を用
いると、ＳＯＧあるいはＬＫＤ等の酸化膜のマスクパタ
ーンに沿って有機膜をガスプラズマで加工する際に、膜
剥がれが生じることなく、かつ精度よく良好なエッチン
グ形状を達成することができる。
いると、ＳＯＧあるいはＬＫＤ等の酸化膜のマスクパタ
ーンに沿って有機膜をガスプラズマで加工する際に、膜
剥がれが生じることなく、かつ精度よく良好なエッチン
グ形状を達成することができる。
【図１】本発明のＮＨ3を含むガスプラズマによるエッ
チング原理を説明する図である。
チング原理を説明する図である。
【図２】本発明のＮＨ3含有ガスプラズマによるエッチ
ングを、ＳＯＧと有機膜とを含む多層レジストのマスク
パターニングに適用する例を示す図である。
ングを、ＳＯＧと有機膜とを含む多層レジストのマスク
パターニングに適用する例を示す図である。
【図３】本発明のＮＨ3含有ガスプラズマによるエッチ
ングを、ＬＫＤ（塗布型酸化膜）と有機膜との積層ダマ
シン構造の加工に適用する例を示す図である。
ングを、ＬＫＤ（塗布型酸化膜）と有機膜との積層ダマ
シン構造の加工に適用する例を示す図である。
【図４】本発明のＮＨ3含有ガスプラズマによるエッチ
ングを、ＬＫＤとポリマー、あるいはＬＫＤとＳｉＮ若
しくはＳｉＣとの積層ダマシン構造の加工に適用する例
を示す図である。
ングを、ＬＫＤとポリマー、あるいはＬＫＤとＳｉＮ若
しくはＳｉＣとの積層ダマシン構造の加工に適用する例
を示す図である。
【図５】本発明のＮＨ3含有ガスプラズマによるエッチ
ングを、ＬＫＤと着色ポリマーとの積層ダマシン構造の
加工に適用する例を示す図である。
ングを、ＬＫＤと着色ポリマーとの積層ダマシン構造の
加工に適用する例を示す図である。
【図６】本発明のＮＨ3含有ガスプラズマによるエッチ
ングを、ＬＫＤと塗布型炭素膜との積層ダマシン構造の
加工に適用する例を示す図である。
ングを、ＬＫＤと塗布型炭素膜との積層ダマシン構造の
加工に適用する例を示す図である。
【図７】本発明のＮＨ3含有ガスプラズマによるエッチ
ングを、ＬＫＤと塗布型炭素膜との積層ダマシン構造の
加工に適用する別の例を示す図である。の
ングを、ＬＫＤと塗布型炭素膜との積層ダマシン構造の
加工に適用する別の例を示す図である。の
【図８】本発明のＮＨ3含有ガスプラズマによるエッチ
ングを、ＬＫＤと塗布型炭素膜との積層ダマシン構造の
加工に適用する別の例を示す図である。
ングを、ＬＫＤと塗布型炭素膜との積層ダマシン構造の
加工に適用する別の例を示す図である。
【図９】従来の窒素ガスエッチングによる膜剥がれ現象
を説明するための図である。
を説明するための図である。
２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１ レジスト ２２、３８、４６、６８、７６、８２ ＳＯＧ（スピン
オングラス） ２３、３３、７３、８３、８６ 塗布型炭素膜（有機
膜） ２４、３７、４７、７７ 多層レジスト ３２、４２、５２、６２、７２ ＬＫＤ（塗布型酸化
膜） ５３ 着色ポリマー（有機膜）
オングラス） ２３、３３、７３、８３、８６ 塗布型炭素膜（有機
膜） ２４、３７、４７、７７ 多層レジスト ３２、４２、５２、６２、７２ ＬＫＤ（塗布型酸化
膜） ５３ 着色ポリマー（有機膜）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大岩 徳久 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 小島 章弘 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 5F004 AA05 CA01 DA00 DA01 DA16 DA25 DA28 DB00 DB03 DB07 DB23 EA02 EA06 EA22 EA23 EA28 EB01 5F033 KK11 MM02 QQ04 QQ12 QQ15 QQ21 QQ25 QQ28 QQ29 QQ30 QQ37 RR01 RR04 RR06 RR21 SS21 TT04 XX03 XX12 5F046 NA07 NA17 NA18 PA09 PA11
Claims (11)
- 【請求項１】 有機膜上に、酸化膜のマスクパターンを
形成するステップと、 ＮＸｙ（ｙ≧２、Ｘはフッ素を除く）ガス、シアン化物
ガス、パラフィン系炭化水素ガス、オレフィン系炭化水
素ガス、または脂肪族飽和アルコールガスを導入するス
テップと、 プラズマ放電により、前記ガスを活性化させて、前記有
機膜を前記マスクパターンに沿って加工するステップと
を含む有機膜のエッチング方法。 - 【請求項２】 有機膜上に、酸化膜のマスクパターンを
形成するステップと、 アンモニア（ＮＨ3）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガ
ス、シアン化水素（ＨＣＮ）ガス、メタン（ＣＨ４）ガ
ス、エチレン（Ｃ２Ｈ４）ガス、メタノールガス、エタ
ノールガスから成るグループから選択されるいずれか１
のガスを導入するステップと、 プラズマ放電により、前記ガスを活性化させて、前記有
機膜を前記マスクパターンに沿って加工するステップと
を含む有機膜のエッチング方法。 - 【請求項３】 前記ガス導入ステップは、前記選択され
たガスとともに、酸素ガスを導入し、前記加工ステップ
は、前記選択されたガスと酸素ガスとの混合ガスを活性
化させて前記有機膜を加工す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】 前記有機膜は、塗布型炭素膜であること
を特徴とする請求項２または３に記載のエッチング方
法。 - 【請求項５】 前記有機膜は、着色ポリマーであること
を特徴とする請求項２または３に記載のエッチング方
法。 - 【請求項６】 前記酸化膜は、ＳＯＧ（塗布型シリコン
酸化膜）であることを特徴とする請求項２または３に記
載のエッチング方法。 - 【請求項７】 メタル配線が埋め込まれた第１の層上
に、有機膜と酸化膜とをそれぞれ１層以上積層するステ
ップと、 前記有機膜および酸化膜に、前記メタル配線に達するＶ
ＩＡホールを形成するステップと、 を含み、前記ＶＩＡホール形成ステップは、前記有機膜
を、アンモニア（ＮＨ 3）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）
ガス、シアン化水素（ＨＣＮ）ガス、メタン（ＣＨ４）
ガス、エチレン（Ｃ２Ｈ４）ガス、メタノールガス、エ
タノールガスから成るグループから選択されるいずれか
１のガスをプラズマ放電により活性化させてエッチング
することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 前記有機膜と酸化膜の積層の最上層は酸
化膜であり、当該酸化膜上に、多層レジストを堆積する
ステップと、 前記多層レジストを、アンモニア（ＮＨ3）ガス、二酸
化窒素（ＮＯ２）ガス、シアン化水素（ＨＣＮ）ガス、
メタン（ＣＨ４）ガス、エチレン（Ｃ２Ｈ４）ガス、メ
タノールガス、エタノールガスから成るグループから選
択されるいずれか１のガスをプラズマ放電により活性化
させて、所定のマスクパターンに加工するステップと、 前記マスクパターンに沿って、前記酸化膜を加工してト
レンチを形成するステップとをさらに含むことを特徴と
する請求項７に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 前記有機膜は、塗布型炭素膜であること
を特徴とする請求項７または８に記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項１０】 前記有機膜と酸化膜の積層の最上層は
有機膜であり、当該有機膜上に酸化物のマスクパターン
を形成するステップと、 アンモニア（ＮＨ3）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガ
ス、シアン化水素（ＨＣＮ）ガス、メタン（ＣＨ４）ガ
ス、エチレン（Ｃ２Ｈ４）ガス、メタノールガス、エタ
ノールガスから成るグループから選択されるいずれか１
のガスをプラズマ放電により活性化させ、前記最上層の
有機膜を前記酸化物マスクパターンに沿って加工してト
レンチを形成するステップとをさらに含むことを特徴と
する請求項７に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 前記有機膜は、着色ポリマーであるこ
とを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000275170A JP2002093778A (ja) | 2000-09-11 | 2000-09-11 | 有機膜のエッチング方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000275170A JP2002093778A (ja) | 2000-09-11 | 2000-09-11 | 有機膜のエッチング方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002093778A true JP2002093778A (ja) | 2002-03-29 |
Family
ID=18760832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000275170A Pending JP2002093778A (ja) | 2000-09-11 | 2000-09-11 | 有機膜のエッチング方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002093778A (ja) |
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-
2000
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