JP2006128245A - 絶縁膜の加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】層間絶縁膜にアスペクト比の高い凹部を形成する際、加工初期と加工後期とでエッチングレートをほぼ一定に維持することが可能な絶縁膜の加工方法を提供する。
【解決手段】フロロカーボン系ガスを含むエッチングガスを用いたドライエッチングにより、基板１１上に設けられた層間絶縁膜１６に接続孔１８を形成する絶縁膜の加工方法において、フロロカーボン系ガスから生じるフロロカーボン系ラジカルＲによる層間絶縁膜１６のドライエッチング中に、エッチングの進行にともない高くなる接続孔１８のアスペクト比に応じて、接続孔１８の底面に到達するフロロカーボン系ラジカルＲの量が所定量に維持されるように、エッチング条件を変化させることを特徴とする絶縁膜の加工方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁膜の加工方法に関し、さらに詳しくは、酸化シリコンよりも誘電率の低いＳｉＯＣＨ系の材料からなる層間絶縁膜の加工方法に関する。

近年の超ＬＳＩ（Ultra Large Scale Integrated Circuit(ＵＬＳＩ))デバイスの開発においては、高速化および低消費電力化を念頭においた各社各様の検討が進められている。特に、昨今のデバイスでは、ＵＬＳＩの高速化および低消費電力化に関して、配線プロセス技術が益々重要視されてきており、配線抵抗および配線間容量の低減が検討されている。

配線抵抗の低減については、従来用いられてきたアルミニウム合金配線と比較して、低抵抗である銅（Ｃｕ）配線が検討されている。また、配線間容量の低減については、層間絶縁膜として従来用いられてきた酸化シリコン（ＳｉＯ₂）と比較して、誘電率の低い絶縁膜（低誘電率膜）が検討されており、Ｃｕ配線と低誘電率膜を用いた多層配線技術が主流となってきている。

通常、上記低誘電率膜としては、ＳｉＯＣＨ系の無機材料または有機高分子膜が多く用いられている。このＳｉＯＣＨ系低誘電率膜は、従来より層間絶縁膜として多く用いられているＳｉＯ₂膜の加工技術をそのまま応用することが可能であり、既存の設備を使用したドライエッチング技術で微細な穴（接続孔または配線溝）を形成することができるという利点がある。しかし、ＳｉＯＣＨ系低誘電率膜は、ＳｉＯ₂膜の酸素（Ｏ）の一部をメチル基（−ＣＨ₃）で置換して、膜密度を低くすることで、誘電率を低下させている。このため、ＳｉＯＣＨ系低誘電率膜のエッチング速度や加工形状は、ＳｉＯ₂膜と比較して反応ガスの流量や圧力などの微小な変化に対し非常に敏感に反応する。このようなＳｉＯＣＨ系低誘電率膜の加工を良好に行うことのできるプラズマ条件はピンポイントであり、所望のプラズマ特性から少しでもずれると、線幅の異常、エッチストップ、残渣等の許容しがたいトラブルの原因となる。

上述したようなＳｉＯＣＨ系低誘電率膜のエッチングには、ＳｉＯ₂膜のエッチングと同様に、フロロカーボン系ガス（ＣＦ系ガス）が用いられている。プラズマ放電域に到達したＣＦ系ガスはプラズマの作用を受けて、ＣＦ_xの組成のフロロカーボン系ラジカル（ＣＦ系ラジカル）からなる反応活性種を生成する。そして、エッチング面で、このＣＦ系ラジカルがＳｉＯＣＨ系低誘電率膜と反応することで、一酸化炭素（ＣＯ）とフッ化シリコン（ＳｉＦ）からなる揮発性生成物を生成する。その後、この揮発性生成物がエッチング面から脱離して排出されることで、絶縁膜のエッチングが進行する。

一方、エッチング面上では、上記の揮発性生成物の生成と同時に、反応ガスのプラズマ重合によってＣＦ系の高分子状化合物（ＣＦ系ポリマー）も生成されている。適正な量のＣＦ系ポリマーは、形成する接続孔の側壁やレジストパターンの表面に付着して、その部分を保護するが、過剰な量のＣＦ系ポリマーがエッチング面に堆積すると、イオンを減速させ、その部分でのエッチング反応の進行を妨げる働きをすることが知られている。（例えば、非特許文献１参照）。

ドライプロセスシンポジウム予稿集，２０００年，ｐ．３７

ここで、上述したようなＳｉＯＣＨ系低誘電率膜からなる層間絶縁膜に例えばアスペクト比４の接続孔を形成する場合の例について説明する。まず、図６に示すように、例えばシリコン基板からなる基板１１上に設けられた層間絶縁膜１２には配線溝１３が設けられており、配線溝１３内には例えばＣｕからなる配線１４が設けられていることとする。この配線１４上を含む層間絶縁膜１２上を覆う状態で、例えば炭化シリコン（ＳｉＣ）からなるエッチングストッパー膜１５が設けられている。そして、このエッチングストッパー膜１５上には、上述したようなＳｉＯＣＨ系低誘電率膜からなる層間絶縁膜１６が設けられており、層間絶縁膜１６上には、接続孔パターンの形成されたレジストパターン１７が設けられている。

このような状態の層間絶縁膜１６に接続孔を形成する場合には、エッチングストッパー膜１５はエッチングされずに層間絶縁膜１６のみがエッチングされるようなエッチング条件でエッチングを行う。

ここで、図７に、ＣＦ系ガスからプラズマ作用により生じるＣＦ系ラジカルの量を変化させた場合の、層間絶縁膜１６（ＳｉＯＣＨ系低誘電率膜）と、エッチングストッパー膜１５（ＳｉＣ膜）のエッチングレートの変化を示したグラフを示す。

このグラフに示すように、層間絶縁膜１６（ＳｉＯＣＨ系低誘電率膜）においては、ＣＦ系ラジカル量が所定値Ａになるまでは、エッチングレートは増大する。そして、この所定値Ａに達するまでは、エッチング面に堆積するＣＦ系ポリマーの厚さは小さく、ほぼ一定である。

しかし、ＣＦ系ラジカルの量が所定値Ａに達したところでエッチング速度は最大値をとり、ＣＦ系ラジカルの量がこれよりも大きくなると、ＣＦ系ラジカル量の増加によってエッチング速度はむしろ減少する。これは、過剰なＣＦ系ラジカルがエッチング面にＣＦ系ポリマーを形成し、これがエッチングを阻害するためと考えられる。

一方、エッチングストッパー膜１５（ＳｉＣ膜）は、層間絶縁膜１６で最大のエッチングレートを示す所定値ＡのＣＦ系ラジカル量では、十分に低いエッチングレートであることから、エッチングストッパー膜１５とのエッチング選択比をとるため、ＣＦ系ラジカル量が所定値ＡとなるようにＣＦ系ガスの流量を調整して、層間絶縁膜１６のエッチングを行う。

この場合のエッチング条件の一例としては、一般的な平行平板方式のドライエッチング装置を用い、エッチングガスとしてパーフルオロシクロペンタン（Ｃ₅Ｆ₈）からなるＣＦ系ガスの流量を５ｃｍ³／ｍｉｎに設定する。また、Ｃ₅Ｆ₈とともに、ジフルオロメタン（ＣＨ₂Ｆ₂）〔流量：５ｃｍ³／ｍｉｎ〕とアルゴン（Ａｒ）〔流量：６００ｃｍ³／ｍｉｎ〕と酸素（Ｏ₂）〔流量：１０ｃｍ³／ｍｉｎ〕との混合ガスを用い、処理雰囲気内の圧力を０．２７Ｐａ、プラズマ密度２×１０¹¹ｃｍ^-3、入射イオンエネルギー１０００Ｖ、基板温度を３０℃の条件下でドライエッチングを行うこととする。なお、ガス流量は標準状態における体積流量を示すものとする。

しかし、上述したような方法により、層間絶縁膜１６にアスペクト比の高い接続孔を形成する場合には、加工初期の段階では、図８（ａ）に示すように、接続孔１８の底面にＣＦ系ラジカルＲが十分に供給される。しかし、エッチングの進行にともないアスペクト比が高くなる加工中期〜後期には、図８（ｂ）に示すように、ＣＦ系ラジカルＲが接続孔１８の側壁に付着してＣＦ系ポリマーＰが形成されることで、接続孔１８の底面に到達するＣＦ系ラジカルＲの量が減少する。接続孔１８の底面に到達するＣＦ系ラジカルＲの量が減少すると、図７のグラフに示すＣＦ系ラジカル量が矢印Ｂ方向に移行した状態となり、層間絶縁膜１６とエッチングストッパー膜１５とのエッチング選択比がとれなくなるため、エッチングストッパー膜１５が除去され、配線１４が露出されるという問題がある。

また、層間絶縁膜１６に接続孔１８の下部を形成する際にエッチングストッパー膜１５とエッチング選択比のとれるように、加工後期のＣＦ系ラジカルＲの量を図７のグラフに示す所定値Ａとなるようにし、加工初期のＣＦ系ラジカルＲの量を所定値Ａより多く設定すると、加工初期のＣＦ系ラジカル量は矢印Ｃ方向に移行した状態となる。このため、加工初期の層間絶縁膜１６のエッチングレートが著しく低下し、エッチング面にＣＦ系ポリマーＰが過剰に堆積することで、エッチストップが生じたり、側壁にもＣＦ系ポリマーＰが過剰に堆積して、加工形状が悪くなる等の問題がある。

以上説明したように、ＳｉＯＣＨ系低誘電率膜からなる層間絶縁膜１６にアスペクト比の高い接続孔１８を形成する場合には、アスペクト比が高くなる加工中期〜後期では、加工初期と比較して接続孔１８の底面に到達するＣＦ系ラジカルＲの量が少なくなる。このため、加工初期から加工後期にかけてエッチングレートが一定となるように維持することが困難であるだけでなく、加工精度よく接続孔を形成することが難しい。よって、この接続孔１８にヴィアプラグを形成した場合には、コンタクト抵抗が高くなる等、配線信頼性の点で問題がある。

上記課題を解決するために、本発明の絶縁膜の加工方法は、フロロカーボン系ガス（ＣＦ系ガス）を含むエッチングガスを用いたドライエッチングにより、基板上に設けられた絶縁膜に凹部を形成する絶縁膜の加工方法において、ＣＦ系ガスから生じるフロロカーボン系ラジカル（ＣＦ系ラジカル）による絶縁膜のドライエッチング中に、エッチングの進行にともない高くなる凹部のアスペクト比に応じて、凹部の底面に到達するＣＦ系ラジカルの量が所定量に維持されるように、エッチング条件を変化させることを特徴としている。

このような絶縁膜の加工方法によれば、ドライエッチング中にエッチング条件を変化させることで、絶縁膜に形成する凹部のアスペクト比が高くなっても、凹部の底面に到達するＣＦ系ラジカルの量が所定量に維持される。これにより、アスペクト比の高い凹部を絶縁膜に形成する場合に、加工初期とアスペクト比の高くなる加工中期〜後期とで、孔部または溝の底面でのＣＦ系ラジカルのエッチング反応を同じように行うことが可能となるため、エッチングレートがほぼ一定に維持された状態で、絶縁膜に凹部を形成することができる。また、ＣＦ系ラジカルが過剰に供給されることがないため、凹部を加工精度よく形成することが可能となる。

以上、説明したように、本発明の絶縁膜の加工方法によれば、アスペクト比の高い凹部をエッチングレートが維持された状態で、加工精度よく形成することができる。これにより、絶縁膜にアスペクト比の高い接続孔等を形成する場合の寸法変換差の変動や加工形状異常に対するマージンを向上させるため、信頼性の高い配線技術が実現可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
本発明の絶縁膜の加工方法に係わる実施の形態の一例を、図１の工程断面図によって説明する。なお、従来技術と同様の構成には同一の番号を付して説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、例えばシリコン基板からなる基板１１上に設けられた層間絶縁膜１２には配線溝１３が設けられており、配線溝１３内には例えばＣｕからなる配線１４が設けられていることとする。この配線１４上を含む層間絶縁膜１２上を覆う状態で、例えばＳｉＣからなるエッチングストッパー膜１５が設けられている。そして、このエッチングストッパー膜１５上には、ＳｉＯＣＨ系低誘電率膜からなる層間絶縁膜１６が設けられている。

層間絶縁膜１６に用いられるＳｉＯＣＨ系低誘電率膜としてはＳｉＯ₂の酸素（Ｏ）の一部をメチル基で置換した材料の他、Methyl Silsesquioxane（ＭＳＱ）等がある。この層間絶縁膜１６上には接続孔パターンが設けられたレジストパターン１７が設けられていることとする。

次に、図１（ｂ）に示すように、レジストパターン１７をマスクに用い、層間絶縁膜１６にアスペクト比の高い接続孔を形成するためのドライエッチングを行う。ここで、アスペクト比の高い接続孔とは、アスペクト比が１より大きい接続孔を指し、ここでは、例えばアスペクト比４の接続孔を形成することとする。この際、エッチングガスはプラズマ作用によりＣＦ_xの組成のＣＦ系ラジカルを生じるＣＦ系ガスを含み、背景技術で図７を用いて説明したように、エッチングストッパー膜１５とエッチング選択比をとるため、ＣＦ系ラジカル量が所定値ＡとなるようにＣＦ系ガスの流量を調整して、エッチングを行うこととする。ここで、ＣＦ系ガスとは、Ｃ₄Ｆ₈、Ｃ₄Ｆ₆、Ｃ₅Ｆ₈、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆およびＣ₃Ｆ₆等のＣとＦとからなる組成のガスであることとする。

ここで、加工初期のエッチング条件の一例としては、一般的な平行平板方式のドライエッチング装置を用い、エッチングガスとしてＣ₅Ｆ₈〔流量：５ｃｍ³／ｍｉｎ〕からなるＣＦ系ガスと、ＣＨ₂Ｆ₂〔流量：５ｃｍ³／ｍｉｎ〕とＡｒ〔流量：６００ｃｍ³／ｍｉｎ〕とＯ₂〔流量：１０ｃｍ³／ｍｉｎ〕との混合ガスを用い、処理雰囲気内の圧力を０．２７Ｐａ、プラズマ密度２×１０¹¹ｃｍ^-3、入射イオンエネルギー１０００Ｖ、基板温度を３０℃の条件下で行うこととする。なお、ガス流量は標準状態における体積流量を示すものとする。

そして、ドライエッチング中に、エッチングの進行にともない高くなる接続孔１８のアスペクト比に応じて、接続孔１８の底面に到達するＣＦ系ラジカルＲの量が所定量に維持されるように、エッチング条件を変化させる。ここで、所定量とは、エッチングストッパー膜１５とのエッチング選択比がとれるとともに、層間絶縁膜１６のエッチングレートをある程度以上に維持できる量であることとする。本実施形態では、上記エッチング条件を、基板１１の温度を上昇させて変化させることとする。

ここで、基板１１の温度は段階的に上昇させてもよく、連続的に上昇させてもよい。ここでは、図２のグラフに示すように、例えば接続孔１８のアスペクト比が１程度になったところで、基板１１（前記図１（ｂ）参照）の温度が例えば約８０℃になるように上昇させることとする。これは、図３に示すように、アスペクト比が１より大きくなると、接続孔１８の底面に到達するＣＦ系ラジカルＲの量が顕著に少なくなるためである。この基板１１の温度は、ドライエッチング装置の基板１１が載置されるステージの温度で設定されるが、実際には、エッチング面がイオンで叩かれることで、基板１１の温度は設定温度よりも２０℃〜３０℃高くなるため、その分を考慮してステージの設定温度を調整することとする。ここでは、基板１１の温度が例えば約８０℃になるようにするため、ステージの温度を例えば６０℃に設定することとする。

なお、ここでは、基板１１の温度を約８０℃に上昇させることとしたが、レジストパターン１７が劣化しない範囲の温度、具体的には１００℃〜１５０℃程度まで上昇させることが可能である。

基板１１の温度を上昇させることで、接続孔１８の側壁の温度も高くなり、ＣＦ系ラジカルＲが接続孔１８の側壁に付着しにくくなるため、ＣＦ系ポリマーＰが過剰に堆積されることが抑制される。これにより、接続孔１８の底面に到達するＣＦ系ラジカルＲの量の減少が抑制され、所定量に維持される。

そして、エッチングストッパー膜１５がエッチング除去されることなく、層間絶縁膜１６にエッチングストッパー膜１５に達する状態の接続孔１８が形成される。また、この後の工程は、通常の工程と同様に行い、この層間絶縁膜１６に接続孔１８と連通する配線溝（図示省略）を形成した後、エッチングストッパー膜１５を除去して下層の配線１４を露出し、接続孔１８内にヴィアプラグを形成するとともに、配線溝に配線を形成する。

このような絶縁膜の加工方法によれば、ドライエッチングにより層間絶縁膜１６に形成される接続孔１８のアスペクト比が１程度のところで、基板１１の温度を上昇させることで、接続孔１８の側壁へのＣＦ系ラジカルＲの付着が抑制される。これにより、エッチングの進行に伴い層間絶縁膜１６に形成する接続孔１８のアスペクト比が高くなっても、接続孔１８の底面に到達するＣＦ系ラジカル量の減少が抑制され、所定量に維持される。このため、加工初期とアスペクト比１以降の加工を行う加工中期〜後期とで、接続孔１８の底面でのＣＦ系ラジカルのエッチング反応を同じように行うことが可能となるため、エッチングレートがほぼ一定に維持された状態で接続孔１８を形成することができる。また、ＣＦ系ラジカルＲが過剰に供給されることがないため、接続孔１８を加工精度よく形成することが可能となる。したがって、接続孔１８の寸法変換差の変動や加工形状異常に対するマージンを向上させるため、信頼性の高い配線技術が実現可能となる。

（第２実施形態）
本実施形態では、図１を用いて説明した第１実施形態と同様の構成で、層間絶縁膜１６に接続孔１８を形成する際のドライエッチングにおいて、エッチングの進行にともない高くなる接続孔１８のアスペクト比に応じて、エッチングガスの組成比を変えることで、エッチング条件を変化させる例について説明する。

上記ドライエッチングのエッチングガスはＣＦ系ガスとともに水素含有ガスを含んでおり、ＣＦ系ガスに対する水素含有ガスの比を増大することで、エッチング条件を変化させる。ここで、ＣＦ系ガスとしてＣ₅Ｆ₈、水素含有ガスとしてＣＨ₂Ｆ₂を用い、加工初期のエッチング条件は第１実施形態と同一の条件で行うこととする。すなわち、Ｃ₅Ｆ₈に対するＣＨ₂Ｆ₂の流量比は１であることとする。

そして、本実施形態においては、ドライエッチング中に、Ｃ₅Ｆ₈に対するＣＨ₂Ｆ₂の流量比が増大するようにエッチング条件を変更する。ここでは、例えば図４のグラフに示すように、エッチングにともない高くなる接続孔１８のアスペクト比に応じて、加工初期から加工後期にかけてＣ₅Ｆ₈に対するＣＨ₂Ｆ₂の流量比が１．３倍まで増大するように調整する。具体的には、予め接続孔１８（前記図３参照）形成のエッチングに要する時間を測定しておき、数秒間ずつＣ₅Ｆ₈に対するＣＨ₂Ｆ₂の流量比を多段階で増大させていくこととする。

これにより、図３に示すように、プラズマの作用により、Ｃ₅Ｆ₈からＣＦ系ラジカルＲが生成され、ＣＨ₂Ｆ₂からＣＨＦ系ラジカルが生成されることから、エッチングの進行にともない高くなる接続孔１８のアスペクト比に応じて、ＣＦ系ラジカルＲに対するＣＨＦ系ラジカルの量が増大する。ここで、ＣＨＦ系ラジカルのように水素（Ｈ）を含有するラジカル種が接続孔の側壁に露出するダングリングボンドに結合することで、このダングリングボンドにＣＦ系ラジカルＲが結合することが抑制される。そして、ＣＨＦ系ラジカルが結合した領域は、Ｈで終端されることから、ＣＦ系ラジカルＲのさらなる付着が抑制されるため、アスペクト比が高くなる接続孔１８の側壁ではＣＦ系ポリマーＰの過剰な堆積が防止される。これにより、接続孔１８の底部に到達するＣＦ系ラジカルの減少が抑制され、所定量に維持される。

このような絶縁膜の加工方法であっても、ドライエッチング中にＣ₅Ｆ₈に対するＣＨ₂Ｆ₂の流量比を増大させることで、エッチングの進行に伴い接続孔１８のアスペクト比が高くなっても、接続孔１８の側壁へのＣＦ系ラジカルＲの付着が抑制される。これにより、接続孔１８の底面に到達するＣＦ系ラジカルＲの減少が抑制され、所定量に維持されることから、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、本実施形態では、Ｃ₅Ｆ₈に対するＣＨ₂Ｆ₂の流量比を多段階で増大させていくこととしたが、本発明はこれに限定されず、第１実施形態と同様に１段階で増大させてもよく、連続的に増大させてもよい。Ｃ₅Ｆ₈に対するＣＨ₂Ｆ₂の流量比を１段階で増大させる場合には、第１実施形態と同様に接続孔１８のアスペクト比が１程度のところで、Ｃ₅Ｆ₈に対するＣＨ₂Ｆ₂の流量比を１．３倍に増大させることが好ましい。

また、ここでは、水素含有ガスとしてＣＨ₂Ｆ₂を用いることとしたが、水素を含有するガスであればよく、例えば水素ガス（Ｈ₂）であってもよい。ただし、Ｈ₂を用いた場合には、プラズマ中のＦラジカル等と反応してＨＦとなり、接続孔１８の側壁に露出されたダングリングボンドを水素で終端する前に処理雰囲気中から除去され易いため、水素含有ガスは水素ガス単体よりも、ＣＨ₂Ｆ₂等の化合物で供給する方が好ましい。

（第３実施形態）
本実施形態では、第２実施形態と同様に、図１を用いて説明した第１実施形態と同様の構成で、層間絶縁膜１６に接続孔１８を形成する際のドライエッチングにおいて、エッチングの進行にともない高くなる接続孔１８のアスペクト比に応じて、エッチングガスの組成比を変えることで、エッチング条件を変化させる例について説明する。

上記ドライエッチングのエッチングガスは、ＣＦ系ガスとともに酸素ガス（Ｏ₂）と窒素ガス（Ｎ₂）とを含んでおり、Ｏ₂に対するＮ₂の比を増大することでエッチング条件を変化させる。

ここで、エッチングガスとして、Ｃ₅Ｆ₈〔流量：５ｃｍ³／ｍｉｎ〕からなるＣＦ系ガスと、ＣＨ₂Ｆ₂〔流量：５ｃｍ³／ｍｉｎ〕とＡｒ〔流量：６００ｃｍ³／ｍｉｎ〕とＯ₂〔流量：１０ｃｍ³／ｍｉｎ〕と、Ｎ₂〔流量：２００ｃｍ³／ｍｉｎ〕の混合ガスを用い、その他の加工初期のエッチング条件は第１実施形態と同一の条件で行うこととする。この段階でのＯ₂に対するＮ₂の流量比は２０倍でとする。

そして、層間絶縁膜１６に接続孔１８を形成するドライエッチング中に、Ｏ₂に対するＮ₂の流量比が増大するようにエッチング条件を変更する。ここでは、図５に示すように、エッチングの進行にともない高くなるアスペクト比に応じて、すなわち、加工初期から加工後期にかけて、例えばＯ₂に対するＮ₂の流量比が２０倍から３０倍に増大するように調整する。具体的には、予め接続孔１８（前記図３参照）形成のエッチングに要する時間を測定しておき、数秒間ずつ多段階でＯ₂とＮ₂の流量を変化させて、Ｏ₂に対するＮ₂の流量比を増大させていくこととする。この際、プラズマの作用により、Ｏ₂からＯラジカルが生成され、Ｎ₂からＮラジカルが生成されるが、ＯラジカルとＮラジカルのトータルの量が変化しないように、Ｏ₂とＮ₂の流量比を変化させることとする。これにより、図３に示すように、エッチングの進行にともない高くなる接続孔１８のアスペクト比に応じて、Ｏラジカルに対するＮラジカルの量が増大する。

ここで、Ｎラジカルは、接続孔１８の底面ではＯラジカルとともにＣＦ系ポリマーを除去するが、イオンが照射されない接続孔１８の側壁では、ＣＦ系ポリマーを除去せずに、ＣＦ系ラジカルＲが接続孔１８の側壁に吸着してなるＣＦ系ポリマーＰの表面を窒化する。これにより、表面の窒化されたＣＦ系ポリマーＰ上へのＣＦ系ラジカルＲの付着が防止される。このため、Ｏラジカルに対するＮラジカルの量が増大することで、アスペクト比が高くなる接続孔１８の側壁ではＣＦ系ポリマーＰの過剰な堆積が防止される。これにより、接続孔１８の底面に到達するＣＦ系ラジカル量の減少が抑制され、所定量に維持される。

また、接続孔１８の底面では、層間絶縁膜１６上に堆積されたＣＦ系ポリマーＰをＯラジカルとＮラジカルにより除去しつつ、ＣＦ系ラジカルＲによる層間絶縁膜１６のエッチングが進行するが、ＯラジカルとＮラジカルのトータル量が変動すると、底面でのＣＦ系ラジカルＲによるエッチングレートが変動してしまう。このため、Ｎラジカルを増大させた分、Ｏラジカルを減少させて、ＯラジカルとＮラジカルのトータル量を一定とすることで、底面でのエッチングレートが一定に維持されるようにする。

このような絶縁膜の加工方法であっても、ドライエッチング中にＯ₂に対するＮ₂の流量比を増大させることで、エッチングの進行に伴い接続孔１８のアスペクト比が高くなっても、接続孔１８の側壁へのＣＦ系ラジカルＲの付着が抑制される。これにより、これにより、接続孔１８の底面に到達するＣＦ系ラジカルＲの減少が抑制され、所定量に維持されることから、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、ここでは、Ｏ₂に対するＮ₂の流量比を多段階で増大させていくこととしたが、本発明はこれに限定されず、第１実施形態と同様に１段階で増大させても連続的に増大させてもよい。Ｏ₂に対するＮ₂の流量比を１段階で増大させる場合には、第１実施形態と同様に接続孔１８のアスペクト比が１程度のところで、Ｏ₂に対するＮ₂の流量比を２０倍から３０倍に増大させることが好ましい。

以上説明した第１実施形態〜第３実施形態においては、接続孔１８を形成する層間絶縁膜１６にＳｉＯＣＨ系低誘電率膜を用いた例について説明したが、層間絶縁膜１６はＳｉＯ₂等他の絶縁膜であってもよい。

本発明の絶縁膜の加工方法にかかる第１実施形態を説明するための工程断面図である。 第１実施形態における接続孔のアスペクト比と基板の温度との関係を示すグラフである。 本発明の絶縁膜の加工方法にかかる第１実施形態を説明するための工程断面図である（その２）。 第２実施形態における接続孔のアスペクト比とＣＨ₂Ｆ₂／Ｃ₅Ｆ₈の流量比との関係を示すグラフである。 第３実施形態における接続孔のアスペクト比とＮ₂／Ｏ₂の流量比との関係を示すグラフである。 従来の絶縁膜の加工方法を説明するための断面図である。 ＣＦ系ラジカル量とエッチングストッパー膜および層間絶縁膜のエッチングレートとの関係を示すグラフである。 従来の絶縁膜の加工方法の課題を説明するための断面図である。

符号の説明

１１…基板、１６…層間絶縁膜、１８…接続孔、Ｒ…ＣＦ系ラジカル

Claims (4)

1. フロロカーボン系ガスを含むエッチングガスを用いたドライエッチングにより、基板上に設けられた絶縁膜に凹部を形成する絶縁膜の加工方法において、
   前記フロロカーボン系ガスから生じるフロロカーボン系ラジカルによる前記絶縁膜のドライエッチング中に、
   エッチングの進行にともない高くなる前記凹部のアスペクト比に応じて、当該凹部の底面に到達する前記フロロカーボン系ラジカルの量が所定量に維持されるように、エッチング条件を変化させる
   ことを特徴とする絶縁膜の加工方法。
2. 前記エッチング条件を、前記基板の温度によって変化させる
   ことを特徴とする請求項１記載の絶縁膜の加工方法。
3. 前記エッチングガスは前記フロロカーボン系ガスとともに水素含有ガスを含んでおり、
   前記フロロカーボン系ガスに対する前記水素含有ガスの比を増大することで、前記エッチング条件を変化させる
   ことを特徴とする請求項１記載の絶縁膜の加工方法。
4. 前記エッチングガスは前記フロロカーボン系ガスとともに酸素ガスと窒素ガスとを含んでおり、
   前記酸素ガスに対する前記窒素ガスの比を増大することで、前記エッチング条件を変化させる
   ことを特徴とする請求項１記載の絶縁膜の加工方法。
   
   

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