JP2002289577A - 基板上に堆積した有機珪素化合物を含有する材料の薄膜のエッチング法 - Google Patents
基板上に堆積した有機珪素化合物を含有する材料の薄膜のエッチング法Info
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- JP2002289577A JP2002289577A JP2001090308A JP2001090308A JP2002289577A JP 2002289577 A JP2002289577 A JP 2002289577A JP 2001090308 A JP2001090308 A JP 2001090308A JP 2001090308 A JP2001090308 A JP 2001090308A JP 2002289577 A JP2002289577 A JP 2002289577A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】低圧のまま、エッチング速度を維持させた状態
でエッチング時のマイクロトレンチの形成を防止又は低
減できる半導体基板上に形成される有機珪素化合物を含
有する材料の誘電体薄膜のエッチング法を提供する。 【解決手段】基板上に堆積した有機珪素化合物を含有す
る材料の薄膜をエッチングするに際して、 Ａｒ、Ｃｘ
ＦｙＨｚ（ｘ＝１〜５、ｙ＝１〜１２、ｚ＝０〜６）、
Ｏ２の混合ガスに、Ｎ２、ＮＨ３、ＣＨ３ＮＨ２のうち
いずれか１種類のガスを添加してエッチングを行うこと
を特徴としている。
でエッチング時のマイクロトレンチの形成を防止又は低
減できる半導体基板上に形成される有機珪素化合物を含
有する材料の誘電体薄膜のエッチング法を提供する。 【解決手段】基板上に堆積した有機珪素化合物を含有す
る材料の薄膜をエッチングするに際して、 Ａｒ、Ｃｘ
ＦｙＨｚ（ｘ＝１〜５、ｙ＝１〜１２、ｚ＝０〜６）、
Ｏ２の混合ガスに、Ｎ２、ＮＨ３、ＣＨ３ＮＨ２のうち
いずれか１種類のガスを添加してエッチングを行うこと
を特徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンなどの半
導体基板上に形成される有機珪素化合物を含有する材料
の誘電体薄膜のエッチング法に関するものである。
導体基板上に形成される有機珪素化合物を含有する材料
の誘電体薄膜のエッチング法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超ＬＳＩ製造技術においては、配線の高
密度が進み、配線間の寄生容量を低減するため、層間絶
縁膜にはＳｉＯ２（誘電率４．０程度）に代えて誘電率
のより小さい材料例えばＭＳＱや低誘電率有機材料、ポ
ーラスシリカなどが採用されるようになってきている。
密度が進み、配線間の寄生容量を低減するため、層間絶
縁膜にはＳｉＯ２（誘電率４．０程度）に代えて誘電率
のより小さい材料例えばＭＳＱや低誘電率有機材料、ポ
ーラスシリカなどが採用されるようになってきている。
【０００３】このような材料は反応性が高く正確な微細
加工が困難である。そのため、例えば反応性が高いこと
や、チャージアップによるイオンの回り込み等に起因す
るものと考えられているマイクロトレンチと呼ばれる微
細な溝が配線溝の底に形成され、リーク電流の原因とな
るなどの問題が生じる。
加工が困難である。そのため、例えば反応性が高いこと
や、チャージアップによるイオンの回り込み等に起因す
るものと考えられているマイクロトレンチと呼ばれる微
細な溝が配線溝の底に形成され、リーク電流の原因とな
るなどの問題が生じる。
【０００４】例えば、添付図面の図４に示すように基板
１上にＭＳＱから成る厚さ４５０ｎｍの層間絶縁膜２を
形成し、ＰＲマスク３を介して配線溝をＣＦ４／Ａｒガ
ス（Ａｒガス流量１５０ｓｃｃｍ）を導入してエッチン
グした状態が示されており、各配線溝の底にマイクロト
レンチ４が形成されているが認められる。
１上にＭＳＱから成る厚さ４５０ｎｍの層間絶縁膜２を
形成し、ＰＲマスク３を介して配線溝をＣＦ４／Ａｒガ
ス（Ａｒガス流量１５０ｓｃｃｍ）を導入してエッチン
グした状態が示されており、各配線溝の底にマイクロト
レンチ４が形成されているが認められる。
【０００５】このマイクロトレンチの発生を抑制するた
め、一般には、プロセスを高圧化すること、バイアス電
圧を下げることで解決する手段が採用されている。しか
し、プロセスを高圧化すると、エッチング表面の平滑さ
が低下したりボーイングが発生し易くなり、また基板の
バイアス電圧を下げると、エッチング速度が低下するな
どの問題が生じる。
め、一般には、プロセスを高圧化すること、バイアス電
圧を下げることで解決する手段が採用されている。しか
し、プロセスを高圧化すると、エッチング表面の平滑さ
が低下したりボーイングが発生し易くなり、また基板の
バイアス電圧を下げると、エッチング速度が低下するな
どの問題が生じる。
【０００６】また、反応性を抑制するため−１０℃〜−
２０℃という低温下でエッチング処理することも考えら
れるが、マイクロトレンチの発生にはかえってマイナス
に作用することが認められる。
２０℃という低温下でエッチング処理することも考えら
れるが、マイクロトレンチの発生にはかえってマイナス
に作用することが認められる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明では、
低圧のまま、エッチング速度を維持させた状態でエッチ
ング時のマイクロトレンチの形成を防止又は低減できる
半導体基板上に形成される有機珪素化合物を含有する材
料の誘電体薄膜のエッチング法を提供することを目的と
している。
低圧のまま、エッチング速度を維持させた状態でエッチ
ング時のマイクロトレンチの形成を防止又は低減できる
半導体基板上に形成される有機珪素化合物を含有する材
料の誘電体薄膜のエッチング法を提供することを目的と
している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、真空チャンバー内にガスを導入
してマイクロ波や高周波により放電プラズマを形成する
と共に基板に負のバイアス電圧を印加して、基板上に堆
積した有機珪素化合物を含有する材料の薄膜をエッチン
グする方法において、 Ａｒ、ＣｘＦｙＨｚ（ｘ＝１〜
５、ｙ＝１〜１２、ｚ＝０〜６）、Ｏ２の混合ガスに、
少なくともガスの成分うちＮ原子を含むガスを添加して
エッチングを行うことを特徴としている。
めに、本発明によれば、真空チャンバー内にガスを導入
してマイクロ波や高周波により放電プラズマを形成する
と共に基板に負のバイアス電圧を印加して、基板上に堆
積した有機珪素化合物を含有する材料の薄膜をエッチン
グする方法において、 Ａｒ、ＣｘＦｙＨｚ（ｘ＝１〜
５、ｙ＝１〜１２、ｚ＝０〜６）、Ｏ２の混合ガスに、
少なくともガスの成分うちＮ原子を含むガスを添加して
エッチングを行うことを特徴としている。
【０００９】Ｎ原子を含むガスとしては、好ましくは、
Ｎ２、ＮＨ３、ＣＨ３ＮＨ２のうちのいずれか１種類が
使用され得る。
Ｎ２、ＮＨ３、ＣＨ３ＮＨ２のうちのいずれか１種類が
使用され得る。
【００１０】このようにＡｒ、ＣｘＦｙＨｚ（ｘ＝１〜
５、ｙ＝１〜１２、ｚ＝０〜６）、Ｏ２の混合ガスに、
少なくともガスの成分うちＮ原子を含むガス、例えばＮ
２、ＮＨ３、ＣＨ３ＮＨ２のうちのいずれか１種類のガ
スを添加することにより、窒素の保護膜が形成され、マ
イクロトレンチの形成が抑制される。
５、ｙ＝１〜１２、ｚ＝０〜６）、Ｏ２の混合ガスに、
少なくともガスの成分うちＮ原子を含むガス、例えばＮ
２、ＮＨ３、ＣＨ３ＮＨ２のうちのいずれか１種類のガ
スを添加することにより、窒素の保護膜が形成され、マ
イクロトレンチの形成が抑制される。
【００１１】本発明による方法においては、好ましくは
基板を装着する基板電極の温度は２０℃〜４０℃の範囲
に設定され得る。これにより反応性を適度に維持するこ
とによって、マイクロとレンチの形成を抑制することが
できる。
基板を装着する基板電極の温度は２０℃〜４０℃の範囲
に設定され得る。これにより反応性を適度に維持するこ
とによって、マイクロとレンチの形成を抑制することが
できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面の図１〜図３を参
照して本発明の実施の形態について説明する。
照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】図１には本発明の一つの実施の形態に従っ
てエッチングした場合の基板１及び層間絶縁膜２の断面
を拡大して示す。この実施の形態においては、半導体基
板１上にはＭＳＱ（誘電率２．２）から成る厚さ４５０
ｎｍの層間絶縁膜２が形成されている。この層間絶縁膜
２に、フォトレジストマスク３をかぶせてＣＦ４／Ｎ２
／Ａｒガスを導入し、Ｎ２ガスとＡｒガスの流量をそれ
ぞれ７５ｓｃｃｍに制御しながらエッチングを行った。
その結果、形成された各配線溝の底にはマイクロトレン
チは認められなかった。
てエッチングした場合の基板１及び層間絶縁膜２の断面
を拡大して示す。この実施の形態においては、半導体基
板１上にはＭＳＱ（誘電率２．２）から成る厚さ４５０
ｎｍの層間絶縁膜２が形成されている。この層間絶縁膜
２に、フォトレジストマスク３をかぶせてＣＦ４／Ｎ２
／Ａｒガスを導入し、Ｎ２ガスとＡｒガスの流量をそれ
ぞれ７５ｓｃｃｍに制御しながらエッチングを行った。
その結果、形成された各配線溝の底にはマイクロトレン
チは認められなかった。
【００１４】図２には本発明の別の実施の形態に従って
エッチングした場合の基板１及び層間絶縁膜２の断面を
拡大して示す。この実施の形態では、エッチング条件と
して、ＣＦ４／Ｎ２ガスを用い、Ｎ２ガスの流量を１５
０ｓｃｃｍに制御しながらエッチングを行った。その結
果、この場合も形成された各配線溝の底にはマイクロト
レンチは認められなかった。
エッチングした場合の基板１及び層間絶縁膜２の断面を
拡大して示す。この実施の形態では、エッチング条件と
して、ＣＦ４／Ｎ２ガスを用い、Ｎ２ガスの流量を１５
０ｓｃｃｍに制御しながらエッチングを行った。その結
果、この場合も形成された各配線溝の底にはマイクロト
レンチは認められなかった。
【００１５】図３には、エッチングガスにＮ２ガスを添
加した場合としない場合のXPS（X線光電子分光法）によ
って測定されたSi2pの結合エネルギーと強度との関係を
示す。ＣＦ４ガスにＮ２ガスとＡｒガスをそれぞれ流量
７５ｓｃｃｍづつ添加した場合及びＣＦ４ガスにＮ２ガ
スを流量１５０ｓｃｃｍ添加した場合にはＳｉ−Ｃ−Ｎ
及びＳｉ−ＮＨ２の結合ピークが認められる。なお、圧
力０．６７Ｐａは５ｍＴｏｒｒでエッチングしたときの
圧力である。
加した場合としない場合のXPS（X線光電子分光法）によ
って測定されたSi2pの結合エネルギーと強度との関係を
示す。ＣＦ４ガスにＮ２ガスとＡｒガスをそれぞれ流量
７５ｓｃｃｍづつ添加した場合及びＣＦ４ガスにＮ２ガ
スを流量１５０ｓｃｃｍ添加した場合にはＳｉ−Ｃ−Ｎ
及びＳｉ−ＮＨ２の結合ピークが認められる。なお、圧
力０．６７Ｐａは５ｍＴｏｒｒでエッチングしたときの
圧力である。
【００１６】なお、図示実施の形態では、エッチングガ
スに添加するガスとしてＮ２ガスを用いているが、当然
その他の窒素含有ガス、例えばＮＨ３、ＣＨ３ＮＨ２も
使用することができる。
スに添加するガスとしてＮ２ガスを用いているが、当然
その他の窒素含有ガス、例えばＮＨ３、ＣＨ３ＮＨ２も
使用することができる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、基板上に堆積した有機珪素化合物を含有する材料の
薄膜をエッチングするに際して、 Ａｒ、ＣｘＦｙＨｚ
（ｘ＝１〜５、ｙ＝１〜１２、ｚ＝０〜６）、Ｏ２の混
合ガスに、少なくともガスの成分うちＮ原子を含むガ
ス、例えばＮ２、ＮＨ３、ＣＨ３ＮＨ２のうちのいずれ
か１種類のガスを添加したことにより、窒素の保護膜が
形成され、マイクロトレンチの形成が抑制されると共に
微細加工性が向上し、その結果配線パターンを正確に形
成することができる。
ば、基板上に堆積した有機珪素化合物を含有する材料の
薄膜をエッチングするに際して、 Ａｒ、ＣｘＦｙＨｚ
（ｘ＝１〜５、ｙ＝１〜１２、ｚ＝０〜６）、Ｏ２の混
合ガスに、少なくともガスの成分うちＮ原子を含むガ
ス、例えばＮ２、ＮＨ３、ＣＨ３ＮＨ２のうちのいずれ
か１種類のガスを添加したことにより、窒素の保護膜が
形成され、マイクロトレンチの形成が抑制されると共に
微細加工性が向上し、その結果配線パターンを正確に形
成することができる。
【００１８】また、本発明による方法においは、基板を
装着する基板電極の温度を２０℃〜４０℃の範囲に設定
した場合には、反応性を適度に維持することができ、こ
れにより、マイクロトレンチの形成を抑制することがで
きる。
装着する基板電極の温度を２０℃〜４０℃の範囲に設定
した場合には、反応性を適度に維持することができ、こ
れにより、マイクロトレンチの形成を抑制することがで
きる。
【図１】本発明の一つの実施の形態に従ってエッチング
した場合の基板上の層間絶縁膜の断面を拡大して示す断
層図。
した場合の基板上の層間絶縁膜の断面を拡大して示す断
層図。
【図２】本発明の別の実施の形態に従ってエッチングし
た場合の基板上の層間絶縁膜の断面を拡大して示す断層
図。
た場合の基板上の層間絶縁膜の断面を拡大して示す断層
図。
【図３】エッチングガスにＮ２ガスを添加した場合とし
ない場合の結合エネルギーと強度との関係を示すグラ
フ。
ない場合の結合エネルギーと強度との関係を示すグラ
フ。
【図４】従来のエッチング法による基板上の層間絶縁膜
の断面を拡大して示す断層図。
の断面を拡大して示す断層図。
Claims (3)
- 【請求項１】真空チャンバー内にガスを導入してマイク
ロ波や高周波により放電プラズマを形成すると共に基板
に負のバイアス電圧を印加して、基板上に堆積した有機
珪素化合物を含有する材料の薄膜をエッチングする方法
において、 Ａｒ、ＣｘＦｙＨｚ（ｘ＝１〜５、ｙ＝１〜１２、ｚ＝
０〜６）、Ｏ２の混合ガスに、少なくともガスの成分の
うちＮ原子を含むガスを添加してエッチングを行うこと
を特徴とする基板上に堆積した有機珪素化合物を含有す
る材料の薄膜のエッチング法。 - 【請求項２】Ｎ原子を含むガスがＮ２、ＮＨ３、ＣＨ３
ＮＨ２のうちのいずれか１種類のガスであることを特徴
とする請求項１に記載のエッチング法。 - 【請求項３】基板を装着する基板電極の温度を２０℃〜
４０℃の範囲に設定してエッチングを行うことを特徴と
する請求項１又は２に記載のエッチング法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001090308A JP2002289577A (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | 基板上に堆積した有機珪素化合物を含有する材料の薄膜のエッチング法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001090308A JP2002289577A (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | 基板上に堆積した有機珪素化合物を含有する材料の薄膜のエッチング法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002289577A true JP2002289577A (ja) | 2002-10-04 |
Family
ID=18945109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001090308A Pending JP2002289577A (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | 基板上に堆積した有機珪素化合物を含有する材料の薄膜のエッチング法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002289577A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005051183A (ja) * | 2003-07-31 | 2005-02-24 | Ulvac Japan Ltd | 低誘電率層間絶縁膜のドライエッチング方法 |
| JP2005072352A (ja) * | 2003-08-26 | 2005-03-17 | Ulvac Japan Ltd | 層間絶縁膜のドライエッチング方法 |
| JP2005142255A (ja) * | 2003-11-05 | 2005-06-02 | Ulvac Japan Ltd | 低誘電率層間絶縁膜のドライエッチング方法 |
| WO2018126202A1 (en) * | 2016-12-31 | 2018-07-05 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Methods for minimizing sidewall damage during low k etch processes |
| US10347498B2 (en) | 2016-12-31 | 2019-07-09 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Methods of minimizing plasma-induced sidewall damage during low K etch processes |
-
2001
- 2001-03-27 JP JP2001090308A patent/JP2002289577A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005051183A (ja) * | 2003-07-31 | 2005-02-24 | Ulvac Japan Ltd | 低誘電率層間絶縁膜のドライエッチング方法 |
| JP4681215B2 (ja) * | 2003-07-31 | 2011-05-11 | 株式会社アルバック | 低誘電率層間絶縁膜のドライエッチング方法 |
| JP2005072352A (ja) * | 2003-08-26 | 2005-03-17 | Ulvac Japan Ltd | 層間絶縁膜のドライエッチング方法 |
| JP4500023B2 (ja) * | 2003-08-26 | 2010-07-14 | 株式会社アルバック | 層間絶縁膜のドライエッチング方法 |
| JP2005142255A (ja) * | 2003-11-05 | 2005-06-02 | Ulvac Japan Ltd | 低誘電率層間絶縁膜のドライエッチング方法 |
| WO2018126202A1 (en) * | 2016-12-31 | 2018-07-05 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Methods for minimizing sidewall damage during low k etch processes |
| US10347498B2 (en) | 2016-12-31 | 2019-07-09 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Methods of minimizing plasma-induced sidewall damage during low K etch processes |
| JP2020503677A (ja) * | 2016-12-31 | 2020-01-30 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 低誘電率エッチングプロセスの間の側壁ダメージを最小化する方法 |
| US11024513B2 (en) | 2016-12-31 | 2021-06-01 | Air Liquide Electronics U.S. Lp | Methods for minimizing sidewall damage during low k etch processes |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091118 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100118 |
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