JP2006222156A - 有機膜加工方法 - Google Patents
有機膜加工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006222156A JP2006222156A JP2005032169A JP2005032169A JP2006222156A JP 2006222156 A JP2006222156 A JP 2006222156A JP 2005032169 A JP2005032169 A JP 2005032169A JP 2005032169 A JP2005032169 A JP 2005032169A JP 2006222156 A JP2006222156 A JP 2006222156A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- organic film
- gas
- film
- plasma
- ions
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 9
- -1 heavy hydrogen compound Chemical class 0.000 claims abstract description 62
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 19
- 229910052722 tritium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 claims description 35
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 15
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 13
- 101100348566 Arabidopsis thaliana NHD2 gene Proteins 0.000 claims description 4
- 102100031266 Chromodomain-helicase-DNA-binding protein 3 Human genes 0.000 claims description 4
- 101000777071 Homo sapiens Chromodomain-helicase-DNA-binding protein 3 Proteins 0.000 claims description 4
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical group [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 claims description 4
- 101150057480 Cht3 gene Proteins 0.000 claims description 3
- 101100383684 Drosophila melanogaster Cht10 gene Proteins 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 66
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 abstract description 23
- 239000010408 film Substances 0.000 description 129
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 39
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 9
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 8
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 230000005596 ionic collisions Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000000682 scanning probe acoustic microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
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
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76835—Combinations of two or more different dielectric layers having a low dielectric constant
-
- 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
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31127—Etching organic layers
- H01L21/31133—Etching organic layers by chemical means
- H01L21/31138—Etching organic layers by chemical means by dry-etching
-
- 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
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76802—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
- H01L21/76804—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics by forming tapered via holes
-
- 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
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76802—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
- H01L21/76807—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics for dual damascene structures
-
- 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
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76822—Modification of the material of dielectric layers, e.g. grading, after-treatment to improve the stability of the layers, to increase their density etc.
- H01L21/76826—Modification of the material of dielectric layers, e.g. grading, after-treatment to improve the stability of the layers, to increase their density etc. by contacting the layer with gases, liquids or plasmas
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
【課題】 下地膜へのダメージが少ないプラズマエッチングによる有機膜加工方法を提供する。
【解決手段】 内部が減圧可能に構成された容器１１内に、有機膜が形成された基板１２を配置する工程と、容器１１内に重水素化合物または三重水素化合物を含むガス導入し、導入されたガスを電離してプラズマを発生させる工程と、発生したプラズマにより、基板１２上の有機膜をエッチング処理する工程とを具備する。
【選択図】 図１
【解決手段】 内部が減圧可能に構成された容器１１内に、有機膜が形成された基板１２を配置する工程と、容器１１内に重水素化合物または三重水素化合物を含むガス導入し、導入されたガスを電離してプラズマを発生させる工程と、発生したプラズマにより、基板１２上の有機膜をエッチング処理する工程とを具備する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、有機膜加工方法に係り、特にプラズマエッチングによる有機膜加工方法に関する。
半導体基板や半導体基板上に形成された種々の薄膜の加工方法として、プラズマ放電による励起手段を用いたドライエッチングが広く用いられている。
被加工物が有機膜の場合、例えば開口を有する保護膜をマスクとして有機膜に溝を形成する場合に、水素を主成分とするガスを原料ガスとしたプラズマエッチングでは、プラズマにより有機膜の溝の底部に露出した下地膜に発生するダメージが無視できなくなる問題がある。
また、開口を有する有機膜をマスクとして下地膜に溝を形成した後、マスクとした有機膜をエッチングして除去する場合に、水素ガスを主成分とするガスを原料ガスとしたプラズマエッチングでは、プラズマにより下地膜の溝の側壁に発生するダメージが無視できなくなる問題がある。
特に、半導体装置の微細化、高集積化により、下地膜がシリコン酸化膜より誘電率の小さな誘電体膜が用いられるようになるにつれて、上述したダメージの発生が顕在化している。
従来、プラズマを用いたドライエッチングにおいては、シリコン基板に溝を形成するために、重水素（Ｄ２）を主成分とするガスを用いたプラズマエッチング方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１に開示されたプラズマエッチング方法では、シリコン基板にシリコン酸化膜をマスクとし、重水素を主成分とするガスによりプラズマエッチングしてシリコン基板に溝を形成している。これにより水素（Ｈ２）ガスを用いた場合より、１桁大きなエッチング速度を得ている。
然しながら、特許文献１では重水素を主成分とするガスとして重水素の単独ガスが用いられているが、他のガス種については具体的に何ら開示されていない。
特開平６−８４８４１号公報（２頁、図１）
本発明は、下地膜へのダメージが少ないプラズマエッチングによる有機膜加工方法を提供する。
上記目的を達成するために、本発明の一態様の有機膜加工方法では、内部が減圧可能に構成された容器内に、保護膜パターンで被覆された有機膜が形成された基板を配置する工程と、前記容器内に重水素化合物または三重水素化合物を含むガスを導入し、前記ガスを電離してプラズマを発生させる工程と、前記プラズマにより、前記保護膜パターンをマスクとして前記有機膜をエッチング処理する工程と、を具備することを特徴としている。
また、本発明の別態様の有機膜加工方法では、内部が減圧可能に構成された容器内に、上面が有機膜で被覆された誘電体膜パターンが形成された基板を配置する工程と、前記容器内に重水素化合物または三重水素化合物を含むガスを導入し、前記ガスを電離してプラズマを発生させる工程と、前記プラズマにより、前記誘電体膜パターン上の前記有機膜をエッチングして除去する工程と、を具備することを特徴としている。
本発明によれば、重水素あるいは三重水素は水素より質量が大きいので、励起エネルギーが等しい場合に、プラズマ中のイオンの速度を低くすることができる。
その結果、イオンの衝突による下地膜のダメージの発生を低減することができる。従って、信頼性が高く、集積度の高い半導体装置を提供することができる。
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施例１に係る有機膜加工方法を、図１および図２を用いて説明する。図１はプラズマエッチング装置の構成を示す図、図２はプラズマエッチングによる有機膜の加工工程を順に示す断面図である。
図１に示すように、本実施例のプラズマエッチング装置１０は、内部を減圧可能に構成された容器１１と、容器１１に収納され有機膜が形成された基板１２を支持する下部電極１３と、基板１２の外周部に配置されたフォーカスリング１４と、基板１２の温度を所定の値に制御する温度調節機構１５とを有している。
更に、容器１１内にエッチングガスを導入するためのノズル１６と、容器１１内にプラズマを発生させるための高周波電源１７と、エッチングガスを供給するガス供給部１８と、容器１１を減圧にするための排気部１９とを有している。
容器１１は、基板１２をエッチング処理するための処理室であり、下部電極１３は容器１１内に設けられたカソード電極であり、ノズル１６は容器１１内に設けられたアノード電極である。
フォーカスリング１４は、例えばシリコンであり、有機膜が形成された基板１２、例えばシリコン基板の外周部に基板１２を取り囲むように配置され、基板１２の外周部のプラズマを制御している。
エッチングガスをエッチングガス供給部１８からノズル１６を介して容器１１内に導入し、排気部１９により減圧状態を保持して高周波電源１７から高周波電力を供給すると、容器１１内にプラズマが発生し基板１２上の有機膜がエッチングされる。
また、容器１１には、容器内部観察用の窓２０、２１が、容器１１の外壁を挟んで相対向するように設けられている。
エッチングガスは、重水素化合物または三重水素化合物を含むガスである。重水素化合物の場合は、Ｄ２Ｏ、ＮＨ２Ｄ、ＮＨＤ２、ＮＤ３、ＣＨ３Ｄ、ＣＨ２Ｄ２、ＣＨＤ３、ＣＤ４（Ｄは重水素）のいずれかのガスであり、三重水素化合物の場合は、Ｔ２Ｏ、ＮＨ２Ｔ、ＮＨＴ２、ＮＴ３、ＣＨ３Ｔ、ＣＨ２Ｔ２、ＣＨＴ３、ＣＴ４（Ｔは三重水素）のいずれかのガスである。
重水素化合物または三重水素化合物を含むガスを容器１１内に導入し、例えば容器１１内の圧力を５〜２５０ｍＴｏｒｒとして、１００〜５０００Ｗの高周波電圧を印加すると、重水素化合物または三重水素化合物を含むガスが励起されてプラズマが発生し、イオンおよびラジカルが生成される。
例えば、重水素化合物が、ＮＤ３の場合にはＮＤ２ラジカルおよびＤラジカル、ＮＤ２イオンおよびＤイオンがそれぞれ生成される。
図２（ａ）に示すように基板１２は、シリコン基板３０上に、下地膜３１と、有機膜３２、および保護膜３３のパターンがこの順に積層されている。
下地膜３１は、例えばシリコン酸化膜であり、有機膜３２は、例えば炭素膜であり、保護膜３３は、例えばシリコン酸化膜である。
保護膜３３にはフォトリソグラフィー法により、例えば溝状の開口部３４を有するパターンが形成されており、有機膜３２をプラズマエッチングする際のマスクとなる。
下地膜３１は、例えばシリコン酸化膜であり、有機膜３２は、例えば炭素膜であり、保護膜３３は、例えばシリコン酸化膜である。
保護膜３３にはフォトリソグラフィー法により、例えば溝状の開口部３４を有するパターンが形成されており、有機膜３２をプラズマエッチングする際のマスクとなる。
次に、図２（ｂ）に示すように、基板１２をプラズマエッチング装置１０の容器１１内に配置し、重水素化合物ガスとしてＮＤ３ガスを容器１１内に導入する。
高周波電源１７によりＮＤ３ガスを励起すると容器１１内にプラズマが発生し、ＮＤ２イオンおよびＤイオン、ＮＤ２ラジカルおよびＤラジカルがそれぞれ生成される。
高周波電源１７によりＮＤ３ガスを励起すると容器１１内にプラズマが発生し、ＮＤ２イオンおよびＤイオン、ＮＤ２ラジカルおよびＤラジカルがそれぞれ生成される。
発生したプラズマにより開口部３４を通して有機膜３２がエッチングされ、溝３５が形成される。
溝３５が下地膜３１に達すると、今度は下地膜３１がＮＤ２イオンおよびＤイオンの照射を受けるようになるので、高周波電源１７による励起が停止されるまでの間ＮＤ２イオンおよびＤイオンが下地膜３１に進入し、イオン進入領域３６にダメージが発生する。
ダメージ領域は、ＳＩＭＳ分析（Secondary Ion Mass Spectroscopy）またはオージェ電子分析（Auger Electron Spectroscopy）により、ＮＤ２イオンおよびＤイオンの進入深さを調べることにより求めている。
例えば、イオンのエネルギーが２００〜１０００ｅＶ、下地膜がシリコン酸化膜の場合、Ｄイオンの進入深さは６〜２０ｎｍ程度、ＮＤ２イオンの進入深さは１．５〜５ｎｍ程度である。
図３は、ダメージ領域を従来例と比較して模式的に示す断面図で、図３（ａ）が本実施例の場合、図３（ｂ）が従来例の場合である。
図３（ａ）に示すように、ＮＤ２イオンおよびＤイオンが下地膜３１に照射されると、ＮＤ２イオンの進入領域４０、Ｄイオンの進入領域４１がそれぞれ形成される。
ＮＤ２イオンとＤイオンでは質量が異なるので、同じイオンエネルギーでは質量の小さいＤイオンの速度が大きくなる。
その結果、ＮＤ２イオンは距離Ｘ１まで進入するのに対し、Ｄイオンは距離Ｘ２までより深く進入し、下地膜３１にダメージを発生させる。
その結果、ＮＤ２イオンは距離Ｘ１まで進入するのに対し、Ｄイオンは距離Ｘ２までより深く進入し、下地膜３１にダメージを発生させる。
同様に、図３（ｂ）に示すように、従来のＮＨ２イオンおよびＨイオンが下地膜４２に照射されると、ＮＨ２イオンの進入領域４３、Ｈイオンの進入領域４４がそれぞれ形成される。
ＮＨ２イオンとＨイオンでは質量が異なるので、同じイオンエネルギーでは質量の小さいＨイオンの速度が大きくなる。
その結果、ＮＨ２イオンは距離Ｘ３まで進入するのに対し、Ｈイオンは距離Ｘ４までより深く進入し、下地膜４２にダメージを発生させる。
その結果、ＮＨ２イオンは距離Ｘ３まで進入するのに対し、Ｈイオンは距離Ｘ４までより深く進入し、下地膜４２にダメージを発生させる。
然しながら、ＮＨ２イオンは質量がＮＤ２イオンより小さいので、ＮＨ２イオンの進入距離Ｘ３はＮＤ２イオンの進入距離Ｘ１より大きくなる。
また、Ｈイオンは質量がＤイオンより小さいので、Ｈイオンの進入距離Ｘ４はＤイオンの進入距離Ｘ２より大きくなる。
また、Ｈイオンは質量がＤイオンより小さいので、Ｈイオンの進入距離Ｘ４はＤイオンの進入距離Ｘ２より大きくなる。
その結果、下地膜３１のダメージ領域は距離Ｘ２までであるのに対して、下地膜４２のダメージ領域は距離Ｘ４までとなり、下地膜４２には下地膜３１より大きなダメージが発生する。
実験によれば、Ｄイオンの下地膜３１への侵入距離Ｘ２はＨイオンの下地膜４２への進入距離Ｘ４の約１／１．５に減少していることが確かめられた。
従って、ＮＤ３ガスを用いたプラズマエッチングによれば、従来のＮＨ３ガスを用いたプラズマエッチングに比べて下地膜のダメージ領域の深さを約１／１．５に低減することが可能である。
更に、ＮＤ３ガスではＤ２単独ガスよりも有機膜のエッチング速度が２倍程度速い効果があるので、下地膜のダメージを低減し、且つ高速なエッチング速度を得ることが可能である。
以上説明したように、本発明の実施例１に係る有機膜加工方法では、重水素化合物ガスを用いたので、Ｄイオンの速度をＨイオンより小さくすることができる。
その結果、下地膜にＤイオンが照射されることにより、下地膜に発生するダメージを低減することができる。従って、デバイス特性が安定し、信頼性が高く、集積度の高い半導体装置を提供することができる。
ここでは、重水素化合物ガスとして、ＮＤ３を用いた場合について説明したが、重水素化合物ガスがＤ２Ｏ、ＮＨ２Ｄ、ＮＨＤ２、ＣＨ３Ｄ、ＣＨ２Ｄ２、ＣＨＤ３、ＣＤ４のいずれかであっても構わない。
即ち、水素化合物ガス中の水素の一部を重水素に置換した重水素化合物ガスであっても、重水素による水素の置換比率に応じて、下地膜のダメージ領域の深さを低減することが可能となる。
また、下地膜および保護膜がシリコン酸化膜の場合について説明したが、下地膜がシリコンまたはシリコン窒化膜であり、保護膜がシリコン窒化膜、シリコン炭化膜または金属膜などでも構わない。
図４は、本発明の実施例２に係る有機膜の加工工程を順に示す断面図である。本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
本実施例が実施例１と異なる点は、プラズマエッチングにより有機膜をエッチング除去するようにしたことにある。
即ち、図４（ａ）に示すように基板１２は、シリコン基板５０上に、下地膜５１と、シリコン酸化膜より誘電率の小さい誘電体膜５２のパターン、および有機膜５３の保護マスクがこの順に積層されている。
下地膜５１は、例えばシリコン酸化膜であり、誘電体膜５２は、例えば炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）を主成分とする所謂Ｌｏｗ−Ｋ膜と称される膜であり、有機膜５３は、例えばフォトレジストである。
下地膜５１は、例えばシリコン酸化膜であり、誘電体膜５２は、例えば炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）を主成分とする所謂Ｌｏｗ−Ｋ膜と称される膜であり、有機膜５３は、例えばフォトレジストである。
有機膜５３にはフォトリソグラフィー法により、例えば溝状の開口部５４が形成されており、誘電体膜５２には開口部５４を有する有機膜５３をマスクとして、例えばプラズマエッチング法により溝５５が予めパターン形成されている。
次に、図４（ｂ）に示すように、基板１２をプラズマエッチング装置１０の容器１１内に配置し、重水素化合物ガスとしてＮＤ３ガスを容器１１内に導入する。
高周波電源１７によりＮＤ３ガスを励起すると容器１１内にプラズマが発生し、ＮＤ２イオンおよびＤイオン、ＮＤ２ラジカルおよびＤラジカルがそれぞれ生成される。
生成したプラズマにより有機膜５３がエッチング除去され、誘電体膜５２が表出したところで、高周波電源１７による励起が停止される。
一方、誘電体膜５２の溝５５の側壁５６は有機膜５３がエッチングされている間、ＮＤ２ラジカルおよびＤラジカルに曝されているので、側壁５６には主にＤラジカルと誘電体膜５２中の炭素（Ｃ）が反応して炭素が抜けたダメージが発生する。
ダメージ領域は、誘電体膜５２の溝５５の側壁５６を、例えばフッ酸を含む液でエッチングすると炭素が抜けた領域が除去されるので、エッチング前後の溝５５の幅を計測することにより求めている。
図５は、ダメージ領域の深さを従来例と比較して模式的に示す断面図で、図５（ａ）が本実施例の場合、図５（ｂ）が従来例の場合である。
即ち、図５（ａ）に示すように、誘電体膜５２の溝５５の側壁５６がＮＤ２ラジカルおよびＤラジカルに曝されると、ＤラジカルはＮＤ２ラジカルより活性なため主にＤラジカルが誘電体膜５２中の炭素（Ｃ）と反応し、反応生成物である炭化重水素（ＣＤ）が抜けたダメージ領域６０が形成される。
同様に、図５（ｂ）に示すように、誘電体膜６１の溝６２の側壁６３がＮＨ２ラジカルおよびＨラジカルに曝されると、ＨラジカルはＮＨ２ラジカルより活性なため主にＨラジカルが誘電体膜６１中の炭素（Ｃ）と反応し、反応生成物である炭化水素（ＣＨ）が抜けたダメージ領域６４が形成される。
ＤラジカルとＨラジカルでは質量が異なるので、同じ励起エネルギーでは質量の小さいＨラジカルの温度が高くなる。
その結果、Ｄラジカルは深さＸ５まで進入するのに対し、Ｈラジカルは深さＸ６までより深く進入し、溝６２の側壁６３により深いダメージ領域６４を形成する。
その結果、Ｄラジカルは深さＸ５まで進入するのに対し、Ｈラジカルは深さＸ６までより深く進入し、溝６２の側壁６３により深いダメージ領域６４を形成する。
実験によれば、溝５５、６２の幅がそれぞれ１００ｎｍのとき、Ｈラジカルによる側壁６３へのダメージの深さＸ６は１０ｎｍ程度であったのに対して、Ｄラジカルによる側壁５６へのダメージの深さＸ５は３ｎｍ程度であり、約１／３に減少していることが確かめられた。
従って、ＮＤ３ガスを用いたプラズマエッチングによれば、従来のＮＨ３ガスを用いたプラズマエッチングに比べて誘電体膜５２の側壁５６のダメージの深さを約１／３に低減することが可能である。
また、有機膜５３のエッチング除去が終了すると、今度は誘電体膜５２の上面がＮＤ２イオンおよびＤイオンの照射を受けるが、実施例１と同様にＮＨ２イオンおよびＨイオンに比べて誘電体膜５２の上面が受けるダメージを低減することが可能である。
更に、ＮＤ３ガスではＮＤ３ガスに含まれる窒素（Ｎ）により、誘電体膜５２の側壁５６にＮを含む薄い保護膜が形成されるので、Ｄ２単独ガスに比べて側壁のダメージをさらに低減することが可能であり、特に好ましい。
以上説明したように、本発明の実施例２に係る有機膜加工方法では、重水素化合物ガスを用いているので、Ｄラジカルの温度をＨラジカルより低くすることができる。
その結果、誘電体膜５２の側壁５６がＤラジカルに曝されることにより、側壁５６に発生するダメージを低減することができる。従って、デバイス特性が安定し、信頼性が高く、集積度の高い半導体装置を提供することができる。
なおここでは、アンモニア系のＮＤ３ガスを用いた場合について説明したが、メタン系の重水素化合物ガス、例えばＣＤ４ガスを用いてもＣＤ４ガスに含まれる炭素（Ｃ）により、誘電体膜５２の側壁５６にＣを含む薄い保護膜が形成され得る。
このため、ＮＤ３ガスを用いた場合と同様、Ｄ２単独ガスに比べて側壁５６のダメージをさらに低減することが可能となり好ましい。
またこれ以外にも、重水素化合物ガスがＤ２Ｏ、ＮＨ２Ｄ、ＮＨＤ２、ＣＨ３Ｄ、ＣＨ２Ｄ２、ＣＨＤ３のいずれかであれば、少なくとも誘電体膜５２の上面が受けるダメージを低減することが可能である。
また、下地膜がシリコン酸化膜の場合について説明したが、下地膜がシリコンまたはシリコン窒化膜であっても構わない。
上述した各実施例においては、原料ガスとして重水素化合物ガスを用いる場合について説明したが、三重水素化合物ガスを用いても構わない。
三重水素化合物ガスとしては、Ｔ２Ｏ、ＮＨ２Ｔ、ＮＨＴ２、ＮＴ３、ＣＨ３Ｔ、ＣＨ２Ｔ２、ＣＨＴ３、ＣＴ４のいずれであっても構わない。
三重水素（Ｔ）は重水素より質量が大きいので、プラズマエッチングにおける有機膜３２の下地膜３１のダメージ、あるいは誘電体膜５２の溝５５の側壁５６のダメージを更に低減できる利点がある。
更に、重水素化合物または三重水素化合物系のその他のガスであっても、いずれも同様に下地膜のダメージ低減等の効果を期待でき、このような重水素化合物または三重水素化合物系のガスは二種以上を混合して用いることも可能である。
また、原料ガスが重水素化合物または三重水素化合物ガスに他のガス、例えば希釈用の希ガス、窒素ガスまたは酸素ガス等を添加した混合ガスであっても構わない。
窒素ガスまたは酸素ガスを添加した混合ガスであれば、誘電体膜５２の側壁５６の保護膜の形成を促進し、あるいは抑制することができる利点がある。
窒素ガスまたは酸素ガスを添加した混合ガスであれば、誘電体膜５２の側壁５６の保護膜の形成を促進し、あるいは抑制することができる利点がある。
更に、各実施例においては開口部３４、５４が溝の場合について説明したが、孔であってもよく、そのパターン形状については特に限定されない。
１０ プラズマエッチング装置
１１ 容器
１２ 基板
１３ 下部電極
１４ フォーカスリング
１５ 温度調節機構
１６ ノズル
１７ 高周波電源
１８ ガス供給部
１９ 排気部
２０、２１ 窓
３０、５０ シリコン基板
３１、４２、５１ 下地膜
３２、５３ 有機膜
３３ 保護膜
３４、５４ 開口部
３５、５５、６２ 溝
３６ イオン進入領域
４０ ＮＤ２イオンの進入領域
４１ Ｄイオンの進入領域
４３ ＮＨ２イオンの進入領域
４４ Ｈイオンの進入領域
５２、６１ 誘電体膜
５６、６３ 側壁
６０ Ｄラジカルによるダメージ領域
６４ Ｈラジカルによるダメージ領域
１１ 容器
１２ 基板
１３ 下部電極
１４ フォーカスリング
１５ 温度調節機構
１６ ノズル
１７ 高周波電源
１８ ガス供給部
１９ 排気部
２０、２１ 窓
３０、５０ シリコン基板
３１、４２、５１ 下地膜
３２、５３ 有機膜
３３ 保護膜
３４、５４ 開口部
３５、５５、６２ 溝
３６ イオン進入領域
４０ ＮＤ２イオンの進入領域
４１ Ｄイオンの進入領域
４３ ＮＨ２イオンの進入領域
４４ Ｈイオンの進入領域
５２、６１ 誘電体膜
５６、６３ 側壁
６０ Ｄラジカルによるダメージ領域
６４ Ｈラジカルによるダメージ領域
Claims (5)
- 内部が減圧可能に構成された容器内に、有機膜が形成された基板を配置する工程と、
前記容器内に重水素化合物または三重水素化合物を含むガスを導入し、前記ガスを電離してプラズマを発生させる工程と、
前記プラズマにより、前記有機膜をエッチング処理する工程と、
を具備することを特徴とする有機膜加工方法。 - 内部が減圧可能に構成された容器内に、保護膜パターンで被覆された有機膜が形成された基板を配置する工程と、
前記容器内に重水素化合物または三重水素化合物を含むガスを導入し、前記ガスを電離してプラズマを発生させる工程と、
前記プラズマにより、前記保護膜パターンをマスクとして前記有機膜をエッチング処理する工程と、
を具備することを特徴とする有機膜加工方法。 - 内部が減圧可能に構成された容器内に、上面が有機膜で被覆された誘電体膜パターンが形成された基板を配置する工程と、
前記容器内に重水素化合物または三重水素化合物を含むガスを導入し、前記ガスを電離してプラズマを発生させる工程と、
前記プラズマにより、前記誘電体膜パターン上の前記有機膜をエッチングして除去する工程と、
を具備することを特徴とする有機膜加工方法。 - 前記重水素化合物が、Ｄ２Ｏ、ＮＨ２Ｄ、ＮＨＤ２、ＮＤ３、ＣＨ３Ｄ、ＣＨ２Ｄ２、ＣＨＤ３、ＣＤ４（Ｄは重水素）のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の有機膜加工方法。
- 前記三重水素化合物が、Ｔ２Ｏ、ＮＨ２Ｔ、ＮＨＴ２、ＮＴ３、ＣＨ３Ｔ、ＣＨ２Ｔ２、ＣＨＴ３、ＣＴ４（Ｔは三重水素）のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の有機膜加工方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005032169A JP2006222156A (ja) | 2005-02-08 | 2005-02-08 | 有機膜加工方法 |
| US11/348,239 US7658859B2 (en) | 2005-02-08 | 2006-02-07 | Method of processing organic film using plasma etching and method of manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005032169A JP2006222156A (ja) | 2005-02-08 | 2005-02-08 | 有機膜加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006222156A true JP2006222156A (ja) | 2006-08-24 |
Family
ID=36931094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005032169A Pending JP2006222156A (ja) | 2005-02-08 | 2005-02-08 | 有機膜加工方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7658859B2 (ja) |
| JP (1) | JP2006222156A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7434719B2 (en) * | 2005-12-09 | 2008-10-14 | Air Products And Chemicals, Inc. | Addition of D2 to H2 to detect and calibrate atomic hydrogen formed by dissociative electron attachment |
| US20070232070A1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-04 | Stephan Wege | Method and device for depositing a protective layer during an etching procedure |
| KR20210055148A (ko) * | 2019-11-06 | 2021-05-17 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치 및 그 제조방법 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3155085B2 (ja) | 1992-09-03 | 2001-04-09 | 新電元工業株式会社 | シリコン基板の溝形成方法 |
| US5872387A (en) * | 1996-01-16 | 1999-02-16 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Deuterium-treated semiconductor devices |
| US5730808A (en) * | 1996-06-27 | 1998-03-24 | Amoco/Enron Solar | Producing solar cells by surface preparation for accelerated nucleation of microcrystalline silicon on heterogeneous substrates |
| US7001848B1 (en) * | 1997-11-26 | 2006-02-21 | Texas Instruments Incorporated | Hydrogen plasma photoresist strip and polymeric residue cleanup process for oxygen-sensitive materials |
| US6635185B2 (en) * | 1997-12-31 | 2003-10-21 | Alliedsignal Inc. | Method of etching and cleaning using fluorinated carbonyl compounds |
| US6696366B1 (en) | 1998-08-17 | 2004-02-24 | Lam Research Corporation | Technique for etching a low capacitance dielectric layer |
| US6277733B1 (en) * | 1998-10-05 | 2001-08-21 | Texas Instruments Incorporated | Oxygen-free, dry plasma process for polymer removal |
| US6599829B2 (en) * | 1998-11-25 | 2003-07-29 | Texas Instruments Incorporated | Method for photoresist strip, sidewall polymer removal and passivation for aluminum metallization |
| JP2002093778A (ja) | 2000-09-11 | 2002-03-29 | Toshiba Corp | 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 |
| US6743713B2 (en) * | 2002-05-15 | 2004-06-01 | Institute Of Microelectronics | Method of forming dual damascene pattern using dual bottom anti-reflective coatings (BARC) |
| WO2004027826A2 (en) | 2002-09-18 | 2004-04-01 | Mattson Technology, Inc. | System and method for removing material |
| KR20040048019A (ko) * | 2002-12-02 | 2004-06-07 | 주성엔지니어링(주) | 실리콘 에피텍셜층 형성방법 |
| US7413994B2 (en) * | 2005-06-08 | 2008-08-19 | Texas Instruments Incorporated | Hydrogen and oxygen based photoresist removal process |
-
2005
- 2005-02-08 JP JP2005032169A patent/JP2006222156A/ja active Pending
-
2006
- 2006-02-07 US US11/348,239 patent/US7658859B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20060191867A1 (en) | 2006-08-31 |
| US7658859B2 (en) | 2010-02-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9443701B2 (en) | Etching method | |
| US9859126B2 (en) | Method for processing target object | |
| US7887711B2 (en) | Method for etching chemically inert metal oxides | |
| JP5931063B2 (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
| CN101546709B (zh) | 蚀刻方法以及半导体器件的制造方法 | |
| KR102403856B1 (ko) | 에칭 층을 에칭하기 위한 방법 | |
| US4615764A (en) | SF6/nitriding gas/oxidizer plasma etch system | |
| TW200539239A (en) | Method of cleaning an interior of a remote plasma generating tube and apparatus and method for processing a substrate using the same | |
| KR101028625B1 (ko) | 기판의 질화 처리 방법 및 절연막의 형성 방법 | |
| TW201405656A (zh) | 具有高選擇性之多晶矽及原生氧化層的移除 | |
| KR102192281B1 (ko) | 순수 환원성 플라즈마에서 높은 종횡비 포토레지스트 제거를 위한 방법 | |
| TW200818315A (en) | Method of plasma oxidation processing | |
| JP4252749B2 (ja) | 基板処理方法および基板処理装置 | |
| US9805945B2 (en) | Etching method | |
| JPH11340211A (ja) | 基板処理方法および基板処理装置 | |
| JP4504684B2 (ja) | エッチング方法 | |
| JP2006222156A (ja) | 有機膜加工方法 | |
| JP5041696B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP2018190955A (ja) | エッチング方法 | |
| JPS6113634A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP4540368B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US8198195B2 (en) | Plasma processing method and plasma processing apparatus | |
| KR20240040525A (ko) | 기판 처리 방법 | |
| JP2005166838A (ja) | プラズマエッチング方法 | |
| US20230197412A1 (en) | Apparatus and method for processing substrate using plasma |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080703 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081104 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090105 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090127 |