JP2003133287A - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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- JP2003133287A JP2003133287A JP2001331981A JP2001331981A JP2003133287A JP 2003133287 A JP2003133287 A JP 2003133287A JP 2001331981 A JP2001331981 A JP 2001331981A JP 2001331981 A JP2001331981 A JP 2001331981A JP 2003133287 A JP2003133287 A JP 2003133287A
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- process gas
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、SiOC膜に対してレジストパ
ターンをマスクにしてドライエッチングを行なう場合
に、レジストパターンの後退を抑制しつつ、凹部の底部
に形成されるラフネスを抑制する。 【解決手段】 半導体基板10の上に堆積されたSiO
C膜11の上に反射防止膜12を堆積した後、該反射防
止膜12の上にレジストパターン13を形成する。次
に、反射防止膜12及びSiOC膜11に対して、レジ
ストパターン13をマスクにすると共に、CHF3 ガ
ス、CF4 ガス、O2 ガス及びArガスの混合ガスにC
Oガスが添加されてなるプロセスガスを用いてドライエ
ッチングを行なう。
ターンをマスクにしてドライエッチングを行なう場合
に、レジストパターンの後退を抑制しつつ、凹部の底部
に形成されるラフネスを抑制する。 【解決手段】 半導体基板10の上に堆積されたSiO
C膜11の上に反射防止膜12を堆積した後、該反射防
止膜12の上にレジストパターン13を形成する。次
に、反射防止膜12及びSiOC膜11に対して、レジ
ストパターン13をマスクにすると共に、CHF3 ガ
ス、CF4 ガス、O2 ガス及びArガスの混合ガスにC
Oガスが添加されてなるプロセスガスを用いてドライエ
ッチングを行なう。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、SiOC膜に対し
てレジストパターンをマスクにして行なうドライエッチ
ング方法に関する。
てレジストパターンをマスクにして行なうドライエッチ
ング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路装置の配線形成工程にお
いては、Al−Cu合金膜をパターニングして配線パタ
ーンを形成した後、該配線パターンの上にシリコン酸化
膜よりなる層間絶縁膜を堆積している。
いては、Al−Cu合金膜をパターニングして配線パタ
ーンを形成した後、該配線パターンの上にシリコン酸化
膜よりなる層間絶縁膜を堆積している。
【0003】ところが、半導体集積回路の微細化に伴っ
て配線間容量が増大してくると、半導体集積回路の遅延
時間が長くなるという問題が発生する。
て配線間容量が増大してくると、半導体集積回路の遅延
時間が長くなるという問題が発生する。
【0004】そこで、FSG等の低誘電率膜よりなる層
間絶縁膜に配線溝を形成した後、層間絶縁膜の上に銅膜
を配線溝が充填されるように堆積し、その後、銅膜にお
ける層間絶縁膜の上に存在する部分をCMP(Chemical
Mechanical Polishing )法により除去して、ダマシン
構造の埋め込み配線を形成する方法が提案されている。
尚、銅配線をダマシン法により形成する理由は、銅膜の
パターニングが困難であるためである。
間絶縁膜に配線溝を形成した後、層間絶縁膜の上に銅膜
を配線溝が充填されるように堆積し、その後、銅膜にお
ける層間絶縁膜の上に存在する部分をCMP(Chemical
Mechanical Polishing )法により除去して、ダマシン
構造の埋め込み配線を形成する方法が提案されている。
尚、銅配線をダマシン法により形成する理由は、銅膜の
パターニングが困難であるためである。
【0005】ところで、0.10μm以下のデザインル
ールを有する半導体集積回路装置においては、層間絶縁
膜としては、FSG膜よりもさらに比誘電率が低い膜と
して、メチル基を含むSiOC膜等が用いられる。
ールを有する半導体集積回路装置においては、層間絶縁
膜としては、FSG膜よりもさらに比誘電率が低い膜と
して、メチル基を含むSiOC膜等が用いられる。
【0006】以下、SiOC膜よりなる層間絶縁膜に銅
配線を埋め込んで銅よりなる埋め込み配線を形成する従
来の方法について、図7(a)〜(d)を参照しながら
説明する。
配線を埋め込んで銅よりなる埋め込み配線を形成する従
来の方法について、図7(a)〜(d)を参照しながら
説明する。
【0007】まず、図7(a)に示すように、CVD法
により半導体基板1の上にSiOC膜2を堆積した後、
SiOC膜2の上に反射防止膜3を形成し、その後、周
知のフォトリソグラフィにより反射防止膜3の上にレジ
ストパターン4を形成する。
により半導体基板1の上にSiOC膜2を堆積した後、
SiOC膜2の上に反射防止膜3を形成し、その後、周
知のフォトリソグラフィにより反射防止膜3の上にレジ
ストパターン4を形成する。
【0008】次に、半導体基板1をドライエッチング装
置のチャンバー内に配置した後、該チャンバー内を所定
の圧力に減圧する。
置のチャンバー内に配置した後、該チャンバー内を所定
の圧力に減圧する。
【0009】この状態で、チャンバー内に反射防止膜3
のエッチングに必要なガス(プロセスガス)を導入して
該プロセスガスよりなるプラズマを発生させ、発生した
プラズマと反射防止膜3とを反応させると共に反応生成
物をチャンバーの外部に排出することにより、反射防止
膜3に対してレジストパターン4をマスクにドライエッ
チングを行なう。
のエッチングに必要なガス(プロセスガス)を導入して
該プロセスガスよりなるプラズマを発生させ、発生した
プラズマと反射防止膜3とを反応させると共に反応生成
物をチャンバーの外部に排出することにより、反射防止
膜3に対してレジストパターン4をマスクにドライエッ
チングを行なう。
【0010】次に、チャンバー内にSiOC膜2のエッ
チングに必要なガス(プロセスガス)を導入して該プロ
セスガスよりなるプラズマを発生させ、発生したプラズ
マとSiOC膜2とを反応させると共に反応生成物をチ
ャンバーの外部に排出することにより、SiOC膜2に
対してレジストパターン4をマスクにドライエッチング
を行なって、図7(b)に示すように、反射防止膜3及
びSiOC膜2に配線溝5を形成する。
チングに必要なガス(プロセスガス)を導入して該プロ
セスガスよりなるプラズマを発生させ、発生したプラズ
マとSiOC膜2とを反応させると共に反応生成物をチ
ャンバーの外部に排出することにより、SiOC膜2に
対してレジストパターン4をマスクにドライエッチング
を行なって、図7(b)に示すように、反射防止膜3及
びSiOC膜2に配線溝5を形成する。
【0011】尚、反射防止膜3及びSiOC膜2に対す
るドライエッチングのプロセスガスとしては、CF4 ガ
ス又はCHF3 ガス等のフルオロカーボンガス、酸素ガ
ス及びアルゴンガスよりなる混合ガスが用いられる。
るドライエッチングのプロセスガスとしては、CF4 ガ
ス又はCHF3 ガス等のフルオロカーボンガス、酸素ガ
ス及びアルゴンガスよりなる混合ガスが用いられる。
【0012】次に、図7(c)に示すように、アッシン
グによりレジストパターン4を除去した後、洗浄を行な
う。
グによりレジストパターン4を除去した後、洗浄を行な
う。
【0013】次に、めっき法によりSiOC膜2の上に
銅膜を配線溝5が充填されるように堆積した後、該銅膜
におけるSiOC膜2の上に存在する部分をCMP法に
より除去すると、図7(d)に示すように、銅膜よりな
る埋め込み配線7が形成される。
銅膜を配線溝5が充填されるように堆積した後、該銅膜
におけるSiOC膜2の上に存在する部分をCMP法に
より除去すると、図7(d)に示すように、銅膜よりな
る埋め込み配線7が形成される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】ところが、反射防止膜
3及びSiOC膜2に対するドライエッチング工程にお
いて、図7(b)に示すように、配線溝5の底部にラフ
ネス(surface micro-roughness)6が形成されてしま
う。配線溝5の底部にラフネス6が形成されると、銅膜
が配線溝5の底部にまで完全に埋め込まれないため、埋
め込み配線7の配線抵抗が大きくなると共に埋め込み配
線7とSiOC膜2との密着性が低下するという問題が
発生する。
3及びSiOC膜2に対するドライエッチング工程にお
いて、図7(b)に示すように、配線溝5の底部にラフ
ネス(surface micro-roughness)6が形成されてしま
う。配線溝5の底部にラフネス6が形成されると、銅膜
が配線溝5の底部にまで完全に埋め込まれないため、埋
め込み配線7の配線抵抗が大きくなると共に埋め込み配
線7とSiOC膜2との密着性が低下するという問題が
発生する。
【0015】そこで、配線溝5の底部にラフネス6が形
成される理由について検討を加えた結果、以下のことを
見出した。
成される理由について検討を加えた結果、以下のことを
見出した。
【0016】シリコン酸化(SiO2 )膜に対するドラ
イエッチングにおいては、プラズマ中のFとシリコン酸
化膜を構成するSiとが反応してSiFx が生成される
と共に、プラズマ中のCFx とシリコン酸化膜を構成す
るOとが反応してCOx が生成される。生成されたSi
Fx 及びCOx は、揮発性が高いためチャンバーの外部
に速やかに排出されるので、ドライエッチングは良好に
進行する。
イエッチングにおいては、プラズマ中のFとシリコン酸
化膜を構成するSiとが反応してSiFx が生成される
と共に、プラズマ中のCFx とシリコン酸化膜を構成す
るOとが反応してCOx が生成される。生成されたSi
Fx 及びCOx は、揮発性が高いためチャンバーの外部
に速やかに排出されるので、ドライエッチングは良好に
進行する。
【0017】ところが、SiOC膜2に対するドライエ
ッチングにおいては、SiOC膜2中に‐CHx が含ま
れているため、前述のシリコン酸化膜に対するドライエ
ッチング工程における反応に加えて、プラズマ中のFと
SiOC膜2を構成する‐CHx とが反応してCHxFy
が生成される。そして、生成されたCHxFyとプラズマ
中のCHxFyとが反応して、分子量が大きく不揮発性で
あるCxHyFz 等の化合物が生成され、生成されたCx
HyFz 等の化合物が配線溝5の底部に付着してドライ
エッチング時のマスクになるので、配線溝5の底部にラ
フネス6が形成されるのである。
ッチングにおいては、SiOC膜2中に‐CHx が含ま
れているため、前述のシリコン酸化膜に対するドライエ
ッチング工程における反応に加えて、プラズマ中のFと
SiOC膜2を構成する‐CHx とが反応してCHxFy
が生成される。そして、生成されたCHxFyとプラズマ
中のCHxFyとが反応して、分子量が大きく不揮発性で
あるCxHyFz 等の化合物が生成され、生成されたCx
HyFz 等の化合物が配線溝5の底部に付着してドライ
エッチング時のマスクになるので、配線溝5の底部にラ
フネス6が形成されるのである。
【0018】そこで、ラフネス6を抑制するため、ドラ
イエッチングに用いられるプロセスガス中の酸素ガスの
流量を増加させる方法が提案されている。このようにす
ると、生成されたCxHyFz とプロセスガス中のO2 と
が反応して、揮発性のCOx、COF及びH2Oが生成さ
れるため、つまり配線溝5の底部に付着する不揮発性の
CxHyFz が除去されるので、ラフネス6が抑制され
る。
イエッチングに用いられるプロセスガス中の酸素ガスの
流量を増加させる方法が提案されている。このようにす
ると、生成されたCxHyFz とプロセスガス中のO2 と
が反応して、揮発性のCOx、COF及びH2Oが生成さ
れるため、つまり配線溝5の底部に付着する不揮発性の
CxHyFz が除去されるので、ラフネス6が抑制され
る。
【0019】ところが、プロセスガス中のO2 を増加す
ると、酸素の中性ラジカル(O* )が増加し、該酸素の
中性ラジカルは、プラズマ中を自由運動するためレジス
トパターン4と反応し易いので、レジストパターン4の
後退が促進されるという問題が発生する。すなわち、配
線溝5の底部に付着するCxHyFz を低減するべく、プ
ロセスガス中のO2 を増加すると、レジストパターン4
が後退してしまうという問題がある。
ると、酸素の中性ラジカル(O* )が増加し、該酸素の
中性ラジカルは、プラズマ中を自由運動するためレジス
トパターン4と反応し易いので、レジストパターン4の
後退が促進されるという問題が発生する。すなわち、配
線溝5の底部に付着するCxHyFz を低減するべく、プ
ロセスガス中のO2 を増加すると、レジストパターン4
が後退してしまうという問題がある。
【0020】従って、デザインルールが0.10μmで
ある微細な半導体集積回路を形成する場合には、精度の
高い埋め込み配線が得られないという問題がある。
ある微細な半導体集積回路を形成する場合には、精度の
高い埋め込み配線が得られないという問題がある。
【0021】また、プロセスガス中のO2 を増加する
と、ドライエッチング中に配線溝5の側壁に付着する堆
積物が酸素ラジカルにより除去されるため、配線溝5の
壁部が垂直形状に近くなる。このため、デザインルール
が0.10μmである微細な配線溝5の底部にまで銅膜
を充填することが困難になってしまうという問題もあ
る。
と、ドライエッチング中に配線溝5の側壁に付着する堆
積物が酸素ラジカルにより除去されるため、配線溝5の
壁部が垂直形状に近くなる。このため、デザインルール
が0.10μmである微細な配線溝5の底部にまで銅膜
を充填することが困難になってしまうという問題もあ
る。
【0022】前記に鑑み、本発明は、レジストパターン
の後退を抑制しつつ、配線溝の底部に形成されるラフネ
スを抑制することを目的とする。
の後退を抑制しつつ、配線溝の底部に形成されるラフネ
スを抑制することを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】本件発明者らは、前記の
目的を達成するため、プロセスガスに添加するガスにつ
いて種々の検討を加えた結果、プロセスガスにCOガス
を添加すると、レジストパターンの後退を招くことな
く、凹部例えば配線溝の底部のラフネスを抑制できるこ
とを見出した。
目的を達成するため、プロセスガスに添加するガスにつ
いて種々の検討を加えた結果、プロセスガスにCOガス
を添加すると、レジストパターンの後退を招くことな
く、凹部例えば配線溝の底部のラフネスを抑制できるこ
とを見出した。
【0024】本発明は前記の知見に基づいてなされたも
のであって、具体的には以下の通りである。
のであって、具体的には以下の通りである。
【0025】本発明に係るドライエッチング方法は、基
板上に堆積されたSiOC膜の上にレジストパターンを
形成する工程と、SiOC膜に対して、レジストパター
ンをマスクにすると共に、C及びFを含むガスとCOガ
スとが含まれているプロセスガスを用いてドライエッチ
ングする工程とを備えている。
板上に堆積されたSiOC膜の上にレジストパターンを
形成する工程と、SiOC膜に対して、レジストパター
ンをマスクにすると共に、C及びFを含むガスとCOガ
スとが含まれているプロセスガスを用いてドライエッチ
ングする工程とを備えている。
【0026】本発明に係るドライエッチング方法による
と、プロセスガスにC及びFが含まれているため、Si
OC膜に対するエッチングが進行する。
と、プロセスガスにC及びFが含まれているため、Si
OC膜に対するエッチングが進行する。
【0027】また、プロセスガス中にCOガスが含まれ
ており、COがC- イオンとO+ イオンとに分解され、
O+ イオンがバイアス電圧により基板側ひいてはSiO
C膜に形成される凹部の底部に引き込まれる。このた
め、凹部の底部に付着しているCxHyFz とO+ イオン
とが反応して、揮発性のCOx、COF及びH2Oが生成
され、凹部の底部に付着している不揮発性のCxHyFz
が除去されるので、ラフネスを抑制できる。
ており、COがC- イオンとO+ イオンとに分解され、
O+ イオンがバイアス電圧により基板側ひいてはSiO
C膜に形成される凹部の底部に引き込まれる。このた
め、凹部の底部に付着しているCxHyFz とO+ イオン
とが反応して、揮発性のCOx、COF及びH2Oが生成
され、凹部の底部に付着している不揮発性のCxHyFz
が除去されるので、ラフネスを抑制できる。
【0028】また、プロセスガス中のCOがCxHyFz
を分解するため、CxHyFz を分解するべくO2 ガスの
流量を増加する必要がなくなるので、多量の酸素ラジカ
ルがレジストパターンと反応してレジストパターンが後
退する事態を抑制することができる。
を分解するため、CxHyFz を分解するべくO2 ガスの
流量を増加する必要がなくなるので、多量の酸素ラジカ
ルがレジストパターンと反応してレジストパターンが後
退する事態を抑制することができる。
【0029】従って、本発明に係るドライエッチング方
法によると、レジストパターンの後退を抑制しつつ、凹
部の底部に形成されるラフネスを抑制することができ
る。
法によると、レジストパターンの後退を抑制しつつ、凹
部の底部に形成されるラフネスを抑制することができ
る。
【0030】本発明に係るドライエッチング方法におい
て、COガスの流量は、プロセスガスの合計流量に対し
て2.5%以上で且つ80%以下であることが好まし
い。
て、COガスの流量は、プロセスガスの合計流量に対し
て2.5%以上で且つ80%以下であることが好まし
い。
【0031】このようにすると、凹部の底部に形成され
るラフネスを確実に抑制できると共に、レジストパター
ンの後退を確実に抑制することができる。
るラフネスを確実に抑制できると共に、レジストパター
ンの後退を確実に抑制することができる。
【0032】本発明に係るドライエッチング方法におい
て、C及びFを含むガスは、CH3F、CH2F2、CH
F3、CF4、C2F6、C3F6、C3F8、C4F6、C4F8
及びC5F8のうちの少なくとも1つを含むことが好まし
い。
て、C及びFを含むガスは、CH3F、CH2F2、CH
F3、CF4、C2F6、C3F6、C3F8、C4F6、C4F8
及びC5F8のうちの少なくとも1つを含むことが好まし
い。
【0033】本発明に係るドライエッチング方法におい
て、C及びFを含むガスは、Hを含んでいることが好ま
しい。
て、C及びFを含むガスは、Hを含んでいることが好ま
しい。
【0034】このようにすると、凹部の側壁をテーパ形
状にすることができる。
状にすることができる。
【0035】この場合、C及びFを含むガスは、CH3
F、CH2F2及びCHF3のうちの少なくとも1つを含
んでいることが好ましい。
F、CH2F2及びCHF3のうちの少なくとも1つを含
んでいることが好ましい。
【0036】
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)以下、第1の
実施形態に係るドライエッチング方法について、図1
(a)〜(c)及び図2を参照しながら説明する。
実施形態に係るドライエッチング方法について、図1
(a)〜(c)及び図2を参照しながら説明する。
【0037】まず、図1(a)に示すように、例えばC
VD法により半導体基板10の上にSiOC膜11を堆
積した後、例えばCVD法によりSiOC膜11の上に
反射防止膜12を堆積し、その後、周知のリソグラフィ
技術により反射防止膜12の上に、例えば配線溝形成用
の開口部を有するレジストパターン13を形成する。
VD法により半導体基板10の上にSiOC膜11を堆
積した後、例えばCVD法によりSiOC膜11の上に
反射防止膜12を堆積し、その後、周知のリソグラフィ
技術により反射防止膜12の上に、例えば配線溝形成用
の開口部を有するレジストパターン13を形成する。
【0038】次に、半導体基板10を容量結合(CC
P)型のドライエッチング装置のチャンバー内の試料台
の上に載置した後、該チャンバー内を例えば6.7Pa
に減圧する。
P)型のドライエッチング装置のチャンバー内の試料台
の上に載置した後、該チャンバー内を例えば6.7Pa
に減圧する。
【0039】この状態で、チャンバー内に反射防止膜1
2及びSiOC膜11のエッチングに必要なガス(プロ
セスガス)を導入すると共に、チャンバー内に例えば5
00Wのプラズマ発生用の高周波電力を印加し且つ試料
台に例えば700Wのバイアス用の高周波電力を印加す
る。このようにすると、プロセスガスよりなるプラズマ
が発生し、発生したプラズマにより反射防止膜12及び
SiOC膜11に対するドライエッチングが進行するの
で、図1(b)に示すように、反射防止膜12及びSi
OC膜11に配線溝14が形成される。
2及びSiOC膜11のエッチングに必要なガス(プロ
セスガス)を導入すると共に、チャンバー内に例えば5
00Wのプラズマ発生用の高周波電力を印加し且つ試料
台に例えば700Wのバイアス用の高周波電力を印加す
る。このようにすると、プロセスガスよりなるプラズマ
が発生し、発生したプラズマにより反射防止膜12及び
SiOC膜11に対するドライエッチングが進行するの
で、図1(b)に示すように、反射防止膜12及びSi
OC膜11に配線溝14が形成される。
【0040】次に、図1(c)に示すように、酸素プラ
ズマを用いるアッシングによりレジストパターン13を
除去した後、洗浄を行なう。
ズマを用いるアッシングによりレジストパターン13を
除去した後、洗浄を行なう。
【0041】第1の実施形態においては、プロセスガス
としては、CHF3 ガス(流量:50ml/min)、
CF4 ガス(流量:25ml/min)、O2 ガス(流
量:15ml/min)及びArガス(流量:400m
l/min)の混合ガスにCOガスが添加されてなるガ
スを用いる。
としては、CHF3 ガス(流量:50ml/min)、
CF4 ガス(流量:25ml/min)、O2 ガス(流
量:15ml/min)及びArガス(流量:400m
l/min)の混合ガスにCOガスが添加されてなるガ
スを用いる。
【0042】このように、プロセスガス中にCOガスが
含まれているため、COがC- イオンとO+ イオンとに
分解され、O+ イオンがバイアス電圧によりSiOC膜
11に形成される配線溝14の底部に引き込まれる。こ
のため、配線溝14の底部に付着しているCxHyFz と
O+ イオンとが反応して、揮発性のCOx、COF及び
H2Oが生成され、底部に付着している不揮発性のCxH
yFz が除去される。従って、配線溝14の底部に形成
されるラフネスを抑制することができる。
含まれているため、COがC- イオンとO+ イオンとに
分解され、O+ イオンがバイアス電圧によりSiOC膜
11に形成される配線溝14の底部に引き込まれる。こ
のため、配線溝14の底部に付着しているCxHyFz と
O+ イオンとが反応して、揮発性のCOx、COF及び
H2Oが生成され、底部に付着している不揮発性のCxH
yFz が除去される。従って、配線溝14の底部に形成
されるラフネスを抑制することができる。
【0043】また、プロセスガスに含まれるCOがCx
HyFz を分解するため、CxHyFzを分解するべくO2
の流量を増加する必要がないので、多量の酸素ラジカル
がレジストパターン13と反応してレジストパターン1
3を後退させる事態を抑制することができる。
HyFz を分解するため、CxHyFzを分解するべくO2
の流量を増加する必要がないので、多量の酸素ラジカル
がレジストパターン13と反応してレジストパターン1
3を後退させる事態を抑制することができる。
【0044】ところで、プロセスガスに含まれるCOガ
スの流量は、プロセスガスの合計流量に対して2.5%
以上で且つ80%以下であることが好ましい。その理由
は以下の通りである。
スの流量は、プロセスガスの合計流量に対して2.5%
以上で且つ80%以下であることが好ましい。その理由
は以下の通りである。
【0045】図2は、プロセスガスの合計流量に対する
COガスの流量比(%)と、配線溝の底部に形成される
ラフネスのRMS(Root Mean Square;平均二乗根)値
(単位:nm)との関係を示している。尚、ラフネス
は、AFM(Atomic Force Microscope )により測定し
た。図2から分かるように、COガスの流量比が2.5
%以上になると、ラフネスのRMS値は急激に小さくな
る。
COガスの流量比(%)と、配線溝の底部に形成される
ラフネスのRMS(Root Mean Square;平均二乗根)値
(単位:nm)との関係を示している。尚、ラフネス
は、AFM(Atomic Force Microscope )により測定し
た。図2から分かるように、COガスの流量比が2.5
%以上になると、ラフネスのRMS値は急激に小さくな
る。
【0046】ところで、COガスの流量比が80%を超
えると、プラズマ中のO+ イオンが増加するので、レジ
ストパターン13の後退が進行し過ぎる恐れがある。
えると、プラズマ中のO+ イオンが増加するので、レジ
ストパターン13の後退が進行し過ぎる恐れがある。
【0047】従って、プロセスガスの合計流量に対する
COガスの流量比は2.5%以上で且つ80%以下であ
ることが好ましい。
COガスの流量比は2.5%以上で且つ80%以下であ
ることが好ましい。
【0048】尚、第1の実施形態においては、反射防止
膜12に対するエッチングに用いるプロセスガスと、S
iOC膜11に対するエッチングに用いるプロセスガス
とは同じ種類であったが、これに代えて、反射防止膜1
2に対するエッチングに用いるプロセスガスとSiOC
膜11に対するエッチングに用いるプロセスガスとを異
ならせてもよい。
膜12に対するエッチングに用いるプロセスガスと、S
iOC膜11に対するエッチングに用いるプロセスガス
とは同じ種類であったが、これに代えて、反射防止膜1
2に対するエッチングに用いるプロセスガスとSiOC
膜11に対するエッチングに用いるプロセスガスとを異
ならせてもよい。
【0049】また、第1の実施形態では、溝パターン形
成について示したが、ホールパターンであっても同様の
効果がある。
成について示したが、ホールパターンであっても同様の
効果がある。
【0050】(第2の実施形態)以下、第2の実施形態
に係るドライエッチング方法について、図3(a)〜
(c)及び図4を参照しながら説明する。
に係るドライエッチング方法について、図3(a)〜
(c)及び図4を参照しながら説明する。
【0051】まず、図3(a)に示すように、例えばC
VD法により半導体基板20の上にSiOC膜21を堆
積した後、例えばCVD法によりSiOC膜21の上に
反射防止膜22を堆積し、その後、周知のリソグラフィ
技術により反射防止膜22の上に、例えば配線溝形成用
の開口部を有するレジストパターン23を形成する。
VD法により半導体基板20の上にSiOC膜21を堆
積した後、例えばCVD法によりSiOC膜21の上に
反射防止膜22を堆積し、その後、周知のリソグラフィ
技術により反射防止膜22の上に、例えば配線溝形成用
の開口部を有するレジストパターン23を形成する。
【0052】次に、半導体基板20を容量結合(CC
P)型のドライエッチング装置のチャンバー内の試料台
の上に載置した後、該チャンバー内を例えば6.7Pa
に減圧する。
P)型のドライエッチング装置のチャンバー内の試料台
の上に載置した後、該チャンバー内を例えば6.7Pa
に減圧する。
【0053】この状態で、チャンバー内に反射防止膜2
2及びSiOC膜21のエッチングに必要なガス(プロ
セスガス)を導入すると共に、チャンバー内に例えば5
00Wのプラズマ発生用の高周波電力を印加し且つ試料
台に例えば700Wのバイアス用の高周波電力を印加す
る。このようにすると、プロセスガスよりなるプラズマ
が発生し、発生したプラズマにより反射防止膜22及び
SiOC膜21に対するドライエッチングが進行するの
で、図3(b)に示すように、反射防止膜22及びSi
OC膜21に配線溝24が形成される。
2及びSiOC膜21のエッチングに必要なガス(プロ
セスガス)を導入すると共に、チャンバー内に例えば5
00Wのプラズマ発生用の高周波電力を印加し且つ試料
台に例えば700Wのバイアス用の高周波電力を印加す
る。このようにすると、プロセスガスよりなるプラズマ
が発生し、発生したプラズマにより反射防止膜22及び
SiOC膜21に対するドライエッチングが進行するの
で、図3(b)に示すように、反射防止膜22及びSi
OC膜21に配線溝24が形成される。
【0054】次に、図1(c)に示すように、酸素プラ
ズマを用いるアッシングによりレジストパターン23を
除去した後、洗浄を行なう。
ズマを用いるアッシングによりレジストパターン23を
除去した後、洗浄を行なう。
【0055】第2の実施形態においては、プロセスガス
としては、CH2F2ガス(流量:25ml/min)、
CHF3 ガス(流量:50ml/min)、O2 ガス
(流量:15ml/min)及びArガス(流量:40
0ml/min)の混合ガスにCOガスが添加されてな
るガスを用いる。
としては、CH2F2ガス(流量:25ml/min)、
CHF3 ガス(流量:50ml/min)、O2 ガス
(流量:15ml/min)及びArガス(流量:40
0ml/min)の混合ガスにCOガスが添加されてな
るガスを用いる。
【0056】このようにすると、プロセスガス中に含ま
れるCOがC- イオンとO+ イオンとに分解し、O+ イ
オンがバイアス電圧によりSiOC膜21に形成される
配線溝24の底部に引き込まれるので、第1の実施形態
と同様、配線溝24の底部に形成されるラフネスを抑制
することができる。
れるCOがC- イオンとO+ イオンとに分解し、O+ イ
オンがバイアス電圧によりSiOC膜21に形成される
配線溝24の底部に引き込まれるので、第1の実施形態
と同様、配線溝24の底部に形成されるラフネスを抑制
することができる。
【0057】また、COがCxHyFz を分解するため、
CxHyFz を分解するべくO2 の添加量を増加する必要
がないので、第1の実施形態と同様、レジストパターン
23の後退を抑制することができる。
CxHyFz を分解するべくO2 の添加量を増加する必要
がないので、第1の実施形態と同様、レジストパターン
23の後退を抑制することができる。
【0058】第2の実施形態におけるプロセスガス中の
フルオロカーボンガスは、第1の実施形態のプロセスガ
ス中のフルオロカーボンガスに比べてHを多く含んでい
る。すなわち、CHF3 ガスに代えてCH2F2ガスを用
いていると共に、CF4 ガスに代えてCHF3 ガスを用
いている。
フルオロカーボンガスは、第1の実施形態のプロセスガ
ス中のフルオロカーボンガスに比べてHを多く含んでい
る。すなわち、CHF3 ガスに代えてCH2F2ガスを用
いていると共に、CF4 ガスに代えてCHF3 ガスを用
いている。
【0059】このように、プロセスガス中に含まれるH
の量が多くなると、図3(b)に示すように、配線溝2
4の側壁の断面は垂直形状からテーパ形状になる。
の量が多くなると、図3(b)に示すように、配線溝2
4の側壁の断面は垂直形状からテーパ形状になる。
【0060】図4は、プロセスガスの合計流量に対する
COガスの流量比(%)と、配線溝の側壁の角度(°)
との関係を示しており、COガスの流量比が2.5〜8
0%であれば、配線溝の側壁の角度を約78°〜約90
°の範囲に制御することができる。
COガスの流量比(%)と、配線溝の側壁の角度(°)
との関係を示しており、COガスの流量比が2.5〜8
0%であれば、配線溝の側壁の角度を約78°〜約90
°の範囲に制御することができる。
【0061】尚、第23の実施形態においては、反射防
止膜22に対するエッチングに用いるプロセスガスと、
SiOC膜21に対するエッチングに用いるプロセスガ
スとは同じ種類であったが、これに代えて、反射防止膜
22に対するエッチングに用いるプロセスガスとSiO
C膜21に対するエッチングに用いるプロセスガスとを
異ならせてもよい。
止膜22に対するエッチングに用いるプロセスガスと、
SiOC膜21に対するエッチングに用いるプロセスガ
スとは同じ種類であったが、これに代えて、反射防止膜
22に対するエッチングに用いるプロセスガスとSiO
C膜21に対するエッチングに用いるプロセスガスとを
異ならせてもよい。
【0062】(第3の実施形態)以下、第3の実施形態
に係るドライエッチング方法について、図5(a)〜
(c)及び図6を参照しながら説明する。
に係るドライエッチング方法について、図5(a)〜
(c)及び図6を参照しながら説明する。
【0063】まず、図5(a)に示すように、例えばC
VD法により半導体基板30の上にSiOC膜31を堆
積した後、例えばCVD法によりSiOC膜31の上に
反射防止膜32を堆積し、その後、周知のリソグラフィ
技術により反射防止膜32の上に、例えば配線溝形成用
の開口部を有するレジストパターン33を形成する。
VD法により半導体基板30の上にSiOC膜31を堆
積した後、例えばCVD法によりSiOC膜31の上に
反射防止膜32を堆積し、その後、周知のリソグラフィ
技術により反射防止膜32の上に、例えば配線溝形成用
の開口部を有するレジストパターン33を形成する。
【0064】次に、半導体基板30を容量結合(CC
P)型のドライエッチング装置のチャンバー内の試料台
の上に載置した後、該チャンバー内を例えば6.7Pa
に減圧する。
P)型のドライエッチング装置のチャンバー内の試料台
の上に載置した後、該チャンバー内を例えば6.7Pa
に減圧する。
【0065】この状態で、チャンバー内に反射防止膜3
2及びSiOC膜31のエッチングに必要なガス(プロ
セスガス)を導入すると共に、チャンバー内に例えば5
00Wのプラズマ発生用の高周波電力を印加し且つ試料
台に例えば700Wのバイアス用の高周波電力を印加す
る。このようにすると、プロセスガスよりなるプラズマ
が発生し、発生したプラズマにより反射防止膜32及び
SiOC膜31に対するドライエッチングが進行するの
で、図5(b)に示すように、反射防止膜32及びSi
OC膜31に配線溝34が形成される。
2及びSiOC膜31のエッチングに必要なガス(プロ
セスガス)を導入すると共に、チャンバー内に例えば5
00Wのプラズマ発生用の高周波電力を印加し且つ試料
台に例えば700Wのバイアス用の高周波電力を印加す
る。このようにすると、プロセスガスよりなるプラズマ
が発生し、発生したプラズマにより反射防止膜32及び
SiOC膜31に対するドライエッチングが進行するの
で、図5(b)に示すように、反射防止膜32及びSi
OC膜31に配線溝34が形成される。
【0066】次に、図5(c)に示すように、酸素プラ
ズマを用いるアッシングによりレジストパターン4を除
去した後、洗浄を行なう。
ズマを用いるアッシングによりレジストパターン4を除
去した後、洗浄を行なう。
【0067】第3の実施形態においては、プロセスガス
としては、第1の実施形態と同様、CHF3 ガス(流
量:50ml/min)、CF4 ガス(流量:25ml/
min)、O2 ガス(流量:15ml/min)及びA
rガス(流量:400ml/min)の混合ガスにCO
ガスが添加されてなるガスを用いる。
としては、第1の実施形態と同様、CHF3 ガス(流
量:50ml/min)、CF4 ガス(流量:25ml/
min)、O2 ガス(流量:15ml/min)及びA
rガス(流量:400ml/min)の混合ガスにCO
ガスが添加されてなるガスを用いる。
【0068】このようにすると、プロセスガス中に含ま
れるCOがC- イオンとO+ イオンとに分解し、O+ イ
オンがバイアス電圧によりSiOC膜31に形成される
配線溝34の底部に引き込まれるので、第1の実施形態
と同様、配線溝34の底部に形成されるラフネスを抑制
することができる。
れるCOがC- イオンとO+ イオンとに分解し、O+ イ
オンがバイアス電圧によりSiOC膜31に形成される
配線溝34の底部に引き込まれるので、第1の実施形態
と同様、配線溝34の底部に形成されるラフネスを抑制
することができる。
【0069】また、COがCxHyFz を分解するため、
CxHyFz を分解するべくO2 の添加量を増加する必要
がないので、第1の実施形態と同様、レジストパターン
33の後退を抑制することができる。
CxHyFz を分解するべくO2 の添加量を増加する必要
がないので、第1の実施形態と同様、レジストパターン
33の後退を抑制することができる。
【0070】図6は、プロセスガスの合計流量に対する
COガスの流量比(%)と、寸法シフト(μm)との関
係を示している。
COガスの流量比(%)と、寸法シフト(μm)との関
係を示している。
【0071】図6から分かるように、COガスの流量比
が5%以下になると寸法シフトの低減効果は飽和する
が、COガスの流量比が2.5%であっても寸法シフト
の低減効果は得られる。
が5%以下になると寸法シフトの低減効果は飽和する
が、COガスの流量比が2.5%であっても寸法シフト
の低減効果は得られる。
【0072】ところで、プロセスガスにCOガスを添加
しない従来のプロセスガスを用いる場合には、寸法シフ
トの下限は0.03μmから0.04μmの間である。
COガスを含まないプロセスガスを用いて、寸法シフト
を0.03μm以下にしようとすると、O2 ガスの流量
を少なくする必要があるので、溝の底部のラフネスが著
しく大きくなってしまう。
しない従来のプロセスガスを用いる場合には、寸法シフ
トの下限は0.03μmから0.04μmの間である。
COガスを含まないプロセスガスを用いて、寸法シフト
を0.03μm以下にしようとすると、O2 ガスの流量
を少なくする必要があるので、溝の底部のラフネスが著
しく大きくなってしまう。
【0073】これに対して、プロセスガスの合計流量に
対するCOガスの流量比が75%以下であると、従来の
プロセスガスを用いる場合よりも寸法シフトを確実に低
減することができる。
対するCOガスの流量比が75%以下であると、従来の
プロセスガスを用いる場合よりも寸法シフトを確実に低
減することができる。
【0074】従って、寸法シフトという観点からは、プ
ロセスガスに含まれるCOガスの流量は、2.5%以上
で且つ75%以下であることが好ましい。
ロセスガスに含まれるCOガスの流量は、2.5%以上
で且つ75%以下であることが好ましい。
【0075】尚、第3の実施形態においては、反射防止
膜32に対するエッチングに用いるプロセスガスと、S
iOC膜31に対するエッチングに用いるプロセスガス
とは同じ種類であったが、これに代えて、反射防止膜3
2に対するエッチングに用いるプロセスガスとSiOC
膜31に対するエッチングに用いるプロセスガスとを異
ならせてもよい。
膜32に対するエッチングに用いるプロセスガスと、S
iOC膜31に対するエッチングに用いるプロセスガス
とは同じ種類であったが、これに代えて、反射防止膜3
2に対するエッチングに用いるプロセスガスとSiOC
膜31に対するエッチングに用いるプロセスガスとを異
ならせてもよい。
【0076】また、第3の実施形態では溝パターン形成
について示したが、ホールパターンであっても同様の効
果がある。
について示したが、ホールパターンであっても同様の効
果がある。
【0077】
【発明の効果】本発明に係るドライエッチング方法によ
ると、プロセスガス中にCOガスが含まれているため、
レジストパターンの後退を抑制しつつ、凹部の底部に形
成されるラフネスを抑制することができる。
ると、プロセスガス中にCOガスが含まれているため、
レジストパターンの後退を抑制しつつ、凹部の底部に形
成されるラフネスを抑制することができる。
【図1】(a)〜(c)は第1の実施形態に係るドライ
エッチング方法の各工程を示す断面図である。
エッチング方法の各工程を示す断面図である。
【図2】プロセスガスの合計流量に対するCOガスの流
量比と、配線溝の底部に形成されるラフネスのRMS値
との関係を示す図である。
量比と、配線溝の底部に形成されるラフネスのRMS値
との関係を示す図である。
【図3】(a)〜(c)は第2の実施形態に係るドライ
エッチング方法の各工程を示す断面図である。
エッチング方法の各工程を示す断面図である。
【図4】プロセスガスの合計流量に対するCOガスの流
量比と、配線溝の側壁の角度との関係を示す図である。
量比と、配線溝の側壁の角度との関係を示す図である。
【図5】(a)〜(c)は第3の実施形態に係るドライ
エッチング方法の各工程を示す断面図である。
エッチング方法の各工程を示す断面図である。
【図6】プロセスガスの合計流量に対するCOガスの流
量比と、寸法シフトとの関係を示す図である。
量比と、寸法シフトとの関係を示す図である。
【図7】(a)〜(d)は従来のドライエッチング方法
の各工程を示す断面図である。
の各工程を示す断面図である。
10 半導体基板
11 SiOC膜
12 反射防止膜
13 レジストパターン
14 配線溝
20 半導体基板
21 SiOC膜
22 反射防止膜
23 レジストパターン
24 配線溝
30 半導体基板
31 SiOC膜
32 反射防止膜
33 レジストパターン
34 配線溝
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 山中 通成
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
(72)発明者 友久 伸吾
東京都千代田区丸の内2丁目2番3号 三
菱電機株式会社内
Fターム(参考) 5F004 AA03 AA08 BB13 DA01 DA02
DA03 DA15 DA16 DA23 DA26
DB00
Claims (5)
- 【請求項1】 基板上に堆積されたSiOC膜の上にレ
ジストパターンを形成する工程と、 前記SiOC膜に対して、前記レジストパターンをマス
クにすると共にC及びFを含むガスとCOガスとが含ま
れているプロセスガスを用いてドライエッチングを行な
う工程とを備えていることを特徴とするドライエッチン
グ方法。 - 【請求項2】 前記COガスの流量は、前記プロセスガ
スの合計流量に対して2.5%以上で且つ80%以下で
あることを特徴とする請求項1に記載のドライエッチン
グ方法。 - 【請求項3】 前記C及びFを含むガスは、CH3F、
CH2F2、CHF3、CF4、C2F6、C3F6、C3F8、
C4F6、C4F8及びC5F8のうちの少なくとも1つを含
むことを特徴とする請求項1に記載のドライエッチング
方法。 - 【請求項4】 前記C及びFを含むガスは、Hを含んで
いることを特徴とする請求項1に記載のドライエッチン
グ方法。 - 【請求項5】 前記C及びFを含むガスは、CH3F、
CH2F2及びCHF3のうちの少なくとも1つを含んで
いることを特徴とする請求項4に記載のドライエッチン
グ方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001331981A JP2003133287A (ja) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001331981A JP2003133287A (ja) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | ドライエッチング方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003133287A true JP2003133287A (ja) | 2003-05-09 |
Family
ID=19147468
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001331981A Pending JP2003133287A (ja) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003133287A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
WO2005088693A1 (en) * | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Lam Research Corporation | Line edge roughness control |
KR100626743B1 (ko) | 2004-07-29 | 2006-09-25 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 패턴 형성 방법 |
JP2007142066A (ja) * | 2005-11-17 | 2007-06-07 | Renesas Technology Corp | 半導体装置の製造方法 |
US7547635B2 (en) | 2002-06-14 | 2009-06-16 | Lam Research Corporation | Process for etching dielectric films with improved resist and/or etch profile characteristics |
-
2001
- 2001-10-30 JP JP2001331981A patent/JP2003133287A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7547635B2 (en) | 2002-06-14 | 2009-06-16 | Lam Research Corporation | Process for etching dielectric films with improved resist and/or etch profile characteristics |
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 |
WO2005088693A1 (en) * | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Lam Research Corporation | Line edge roughness control |
JP2007528610A (ja) * | 2004-03-10 | 2007-10-11 | ラム リサーチ コーポレーション | ラインエッジラフネス制御 |
KR100626743B1 (ko) | 2004-07-29 | 2006-09-25 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 패턴 형성 방법 |
JP2007142066A (ja) * | 2005-11-17 | 2007-06-07 | Renesas Technology Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP4684866B2 (ja) * | 2005-11-17 | 2011-05-18 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A977 | Report on retrieval |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
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A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040723 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050208 |