JP2829301B2

JP2829301B2 - 絶縁膜の形成方法

Info

Publication number: JP2829301B2
Application number: JP63151102A
Authority: JP
Inventors: 親市伊藤; 喜夫本間; 英二佐々木; 夏樹横山
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi ULSI Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Solutions Technology Ltd
Priority date: 1988-06-21
Filing date: 1988-06-21
Publication date: 1998-11-25
Anticipated expiration: 2013-11-25
Also published as: KR0124148B1; KR900001011A; JPH01319942A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、多層配線の層間絶縁膜としてシリコーン樹
脂を用いた場合の絶縁膜の形成方法に係り、特LSI等の
微細配線構造の層間絶縁膜の平坦化並びにヴィア形成時
好適なアッシング処理に対して耐性を有する絶縁膜の製
造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、半導体装置に用いる塗布型の絶縁膜としては、
大別して無機系と、有機系との二種類の絶縁膜が知られ
ている。無機系の絶縁膜はシラノールを水、アルコール
に溶解して原料液を半導体基板にスピン塗布し、加熱す
ることにより容易にガラス化する通称SOG（Spin−on−G
lass）と呼ばれている材料である。SOGは耐熱性、化学
的安定性に優れており、また、原液を塗布することによ
り形成できるため、例えば在来のCVDによる無機膜の形
成に比較し平坦化特性にも優れており従来から広く用い
られて来た。しかし、半導体装置の微細化、高密度化が
進むにつれ、サブミクロンオーダの微細加工技術が要求
される今日においては、最早、SOGの平坦化技術では不
十分で、更に平坦化特性を向上させる必要があった。周
知のように微細化構造の半導体装置においては、基板の
表面平坦化が必須で、そのためには絶縁膜を或る程度厚
くする必要があるが、厚みを増加させるとこの種の無機
系絶縁膜の場合、膜自体にクラックが発生することから
高々0.2μｍどまりで、これ以上の膜厚を得るのは困難
であった。

この点有機系の塗布型絶縁膜は膜厚化が可能で、クラ
ックなしで１μｍ程度の厚さを得ることも可能である。
この種の有機系の絶縁物としてシリコーン樹脂が知られ
ている。シリコーン樹脂は、シロキサン結合のくり返し
Si−Ｏ_ｎを主鎖とし、側基としてアルキル、アリー
ル基などをもつ有機重合体を総称するものであるが、平
坦化については前述のとおり無機系絶縁物よりも格段に
優れている。なお、この種のシリコーン樹脂に関連する
ものとして、例えば特開昭62−106632号を挙げることが
できる。さらに、その後に出願公開された先願の特開昭
63−275118号公報（特願昭62−111816号）が挙げられ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記シリコーン樹脂絶縁膜は、無機系
絶縁膜に比べ厚膜化の点では優れているが耐熱性に劣
り、また半導体製造工程にて必須のプロセスであるアッ
シング処理を行なうとクラックが発生するという問題が
あった。

このアッシング処理とは、半導体製造プロセスにおい
て、半導体基板上に形成されるレジスト等の有機物を酸
素プラズマにより酸化し、ガス化することにより除去す
るものであるが、一般にはバレル型のプラズマ装置を用
いて処理される。このアッシング処理で使用されるO₂ガ
ス圧は通常１〜5Torrと比較的高く、平均自由工程が短
いためプラズマの主成分はラジカルである。シリコーン
樹脂をアッシング処理すると急激な酸化作用のため有機
成分が燃焼してSiO₂化する。アッシング処理の際、基板
はプラズマにより加熱され、それにより反応が一層促進
される。ラジカルとの反応により生成したSiO₂はポーラ
スなため、新たなラジカルは表面のSiO₂層を通過して下
層のシリコーン樹脂層と反応する。このような反応が急
速に起り、SiO₂化に伴う収縮作用のためクラックが発生
する。例えば、ここに本発明者らの比較実験した結果に
ついて紹介してみると以下のとおりである。

先ず、RSi（OH）_３、R₂Si（OH）_２及びSi（OH）
_４（ただし、Ｒはメチル基）のモノマ及びオリゴマを適
当な割合でアルコール系溶媒に溶解した市販の塗布液を
半導体基板にスピン塗布して厚さ0.6μｍの塗布膜を得
た。これをN₂気流中で200℃×30分間処理したもの、及
びその後450℃×30分間加熱したものをそれぞれ試料と
してバレル型のプラズマ．アッシャにより、O₂プラズマ
アッシング処理した。O₂ガス圧は5Torr、プラズマ出力
は300Wである。第２図は、上記２種の試料について赤外
線吸収光測定におけるメチル基Ｒのピーク強度の処理時
間依存性を示したものである。なお、同図の縦軸は、絶
縁膜中のメチル基Ｒの吸収強度（Ｉ_メチル）とSi−Ｏ結
合の吸収強度（I_Si-O）との比（％表示）を、横軸は処
理時間（分）を示したものである。この図から、短時間
のO₂プラズマ処理によりメチル基量がほぼゼロにまで急
減し、クラックが全面に発生した。なお、このプラズマ
装置におけるアッシング処理（レジスト剥離等）の標準
条件は、300W、10分である。このようにシリコーン樹脂
塗膜は、加熱以外の処理を何ら施さない場合にはアッシ
ング処理により容易にクラックが発生してしまう。この
現象は、この塗膜に限ったことでなく、その他類似構造
を有する市販のオルガノシロキサン塗膜についても同様
であった。

最近、上記従来の技術の中で紹介した特開昭62−1066
32号の記載によれば、塗膜の耐プラズマエッチング性を
向上させるために125×10^-6Torr（＝0.125mTorr）とい
う低圧下で、５分間のO²プラズマ処理（反応性イオンエ
ッチング）を行なうと重合体塗膜の表面層500Åが無機
化（実質的にSiO₂）し、この変質層の下部層は処理前の
塗膜組成にほぼ均しく、明白な変質層とそうでない部分
との２層に分かれることが述べられている。しかし、こ
の変質層を有する絶縁膜を塗装配線の層間絶縁膜として
用いようとすると、応力がこの変質層とそうでない部分
との界面に集中し、配線構造体の信頼性を著しく低下す
る。また、この塗膜ポリイミド膜の下地に用い、ポリイ
ミド膜のドライエッチング時のストッパー層ならびに接
着層としてごく薄い膜を形成するものであるが、この場
合には、耐ドライエッチング性を有することからストッ
パーとして又接着層として有効と思われるが、多層配線
構造体の層間絶縁膜として平坦化のために用いる場合に
は、少なくとも0.4〜0.6μｍの膜厚は必要となり、この
種の厚い膜厚になると、やはりアッシング処理時におい
てクラックの問題が発生する。特に、シリコーン樹脂膜
（層間絶縁膜）にヴィアとして設けられた開孔側壁をク
ラックが発生しないように改質することが重要な問題で
ある。これらが発明の解決しようとする課題である。

本発明の目的は上記課題を解決することにあり、シリ
コーン樹脂を多層配線構造体の層間絶縁体膜に用いる場
合の改良された絶縁膜の形成方法を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、基板上に多層配線構造体を実現する際の
層間絶縁膜として、少なくともシリコーン樹脂を含む絶
縁膜を形成する方法において、基板上にシリコーン樹脂
を塗布し、この塗膜が熱分解しない温度条件で加熱固化
する塗膜形成工程と；このシリコーン樹脂塗膜上に所定
の回路パターンに応じたレジストパターンを形成し、こ
れをマスクとしてシリコーン樹脂塗膜を選択エッチング
することにより所定の開孔を設け、少なくもこの露出さ
れた開孔内壁面を、酸素ガスを主成分とするガス雰囲気
下で反応性プラズマエッチング処理するヴィア形成工程
とを有して成り、これにより開孔内壁表層を無機化する
と共に、前記内壁表面から内部に行くに従い、有機基の
残基が漸次増大する組成となるよう残存させて膜を変質
させる絶縁膜の形成方法により達成される。

また、上記目的は、基板上に多層配線構造体を実現す
る際の層間絶縁膜として、少なくともシリコーン樹脂を
含む絶縁膜を形成する方法において、基板上にシリコー
ン樹脂を塗布し、この塗膜が熱分解をしない温度条件下
で加熱固化する塗膜形成工程と；このシリコーン樹脂塗
膜表面を、酸素ガスを主成分とするガス雰囲気下で反応
性プラズマエッチング処理する工程と；プラズマ処理さ
れたシリコーン樹脂塗膜上に所定の回路パターンに応じ
たレジストパターンを形成し、これをマスクとしてシリ
コーン樹脂塗膜を選択エッチングすることにより所定の
開孔を設け、少なくともこの露出された開孔内壁面を酸
素ガスを主成分とするガス雰囲気下で反応性プラズマエ
ッチング処理するヴィア形成工程とを有して成る絶縁膜
の形成方法によっても達成される。

上記シリコーン樹脂塗膜の開孔部は通常、基板上に設
けられた内部配線導体を露出する位置に形成される。ま
た、上記反応性プラズマエッチング処理する際のガス雰
囲気を、酸素ガスを主成分とするガス雰囲気にすると云
うことは、酸素ガス単独か、もしくは酸素ガスの一部を
炭素、窒素及びフッ素から成る群の少なくとも１種を成
分元素とするガスの副成分で置き換えることができると
いう意味である。そして、好ましくは上記反応性プラズ
マエッチング処理する際のガス雰囲気を、10〜400mTorr
の酸素ガスを主成分とするガス雰囲気とすることであ
り、また、上記プラズマエッチング処理時に基板を保持
するサセプタを、少なくとも炭素を含む材料で構成する
ことである。

上記酸素ガス含有反応性プラズマエッチング処理は、
以後省略してO₂RIE処理と呼ぶか、ガス圧10〜400mTorr
のO₂を主成分とするガスのプラズマに晒す処理を云う。

本発明においては、上述のとおり、O₂RIE処理によ
り、処理された塗膜の表面は無機化され殆んどSiO₂に近
い状態に改質されているが、内部に行くに従がい漸次ア
ルキル基やアリール基等の有機基の濃度が高くなる分布
で残存し、膜の全体が改質されている。O₂RIE処理に
は、通常平行平板電極のプラズマ発生装置を用いるが、
プラズマ発生手段としてその他マイクロ波を用いた電子
サイクロトロン共鳴によるプラズマ発生装置を用いても
よい。本発明においては、上記のように塗膜の処理表面
から内部方向に有機基の残基の濃度分布を持たせること
が重要であるが、これを実現するために上記のようなO₂
ガス圧が必要であり、10mTorrより低いガス圧でも、400
mTorrより高いガス圧でも改質効果はあまり認められな
い。また、O₂ガスの他副成分となる炭素、窒素、フッ素
を成分元素とするガスの例としては、例えばCO、CO₂、N
O、NO₂、CF₄等が挙げられ、これらは改質反応を促進す
る効果を有している。さらにまた、O₂RIE処理において
は、処理時の基板の保持温度も重要であり、通常150℃
以下が実用的であり、好ましくは50〜80℃である。温度
が高いと急激に進み好ましくない。したがって、基板温
度を好ましい状態に維持するために通常は冷却すること
になる。

なお、本発明に用いるシリコーン樹脂については、従
来から定義されているもので、シロキサン結合のくり返
しSi−Ｏ_ｎを主鎖とし、側基としてアルキル基、ア
リール基などをもつ有機重合体を総称して呼ばれている
ものである。

〔作用〕プラズマの構成要素のうち作用を及ぼすものはイオン
とラジカルである。イオンはプラズマ中で電界中で加速
され大きな運動エネルギーを有する一方、ラジカルは励
起された原子あるいは分子であり運動エネルギは大きく
ないが化学的には活性である。先に、O₂プラズマによる
アッシング処理は、このラジカル反応を利用して、レジ
スト等の有機膜を除去する処理であることを述べた。本
発明のO₂プラズマ処理は前述のとおりO₂RIE処理であ
り、同じO₂プラズマ処理ではあるが、アッシング処理と
は本質的に異なる。つまり、本発明のO₂RIEプラズマ処
理の場合はO₂ガス圧が遥かに低いので、イオンの割合が
多く、平行平板型電極を用いた場合にはこのイオンの入
射方向は基板に垂直な成分が多い。この傾向はガス圧が
低いほど顕著になる。また、ガス圧が低くなるとイオン
の運動エネルギは増加する。

O₂RIEプラズマ処理を受けたシリコーン樹脂膜の表面
には高エネルギのイオンの衝突により緻密なSiO₂層が形
成される。表面層の緻密化の為にイオンの膜内部への浸
入は妨げられ、表面のSiO₂層の厚さはある上限値より大
きくはならない。但しこの表面のSiO₂層の厚さおよび緻
密度はプラズマのガス種およびガス圧に大きく依存す
る。O₂100％の場合にはガス圧が低いとき厚く、ガス圧
が高くなるに従い薄くなる傾向がある。しかしガス圧が
低いときは高エネルギイオンのスパッタ効果の為に膜厚
減少が著しい。従ってO₂RIEプラズマ処理時の膜厚減少
が少なく、しかもアッシング処理時のプラズマ浸入を防
ぐのに充分な厚さの表面SiO₂層を形成する為に最適なガ
ス圧範囲が存在する。

特にパターン加工によりシリコーン樹脂膜に設けられ
た開孔側壁を改質する為に有効なプラズマ圧力は限定さ
れる。低圧では粒子のエネルギは高くSiO₂表面層を緻密
化する能力は高いが運動方向が基板面に垂直であるので
基板面に垂直な面からなる側壁の改質には役立たない。
一方、高圧では粒子のエネルギが低いので表面SiO₂層の
緻密化には役立たない。中間の気圧で水平方向のベクト
ル成分も有するイオンの数が増加し、しかも側壁表面層
の緻密化に充分なエネルギを有する圧力範囲が存在す
る。

本発明では詳細な実験の結果この圧力範囲は10〜400m
Torrであることが分った。

〔実施例〕

実施例１第１図は、半導体基板１上にあらかじめ第１層の配線
パターン２が形成されたものを基板として用い、その上
にシリコーン樹脂絶縁膜層３を形成し、それに開孔４を
設けたのち第２の配線層５を形成して、シリコーン樹脂
絶縁膜３を層間絶縁膜とする２層配線構造体を実現する
工程図を示したものである。以下、この工程に本発明の
O₂RIE処理を施したシリコーン樹脂絶縁膜の形成方法に
実施例につき第１図を用いて工程順に説明する。

先ず第１図（ａ）に示す断面図は、その内部に半導体
装置（図面省略）が組み込まれ、その表面に予め0.7μ
ｍ幅の配線パターン２の形成された基板１を示す。

第１図（ｂ）は、上記基板上にRSi（OH）_３、R₂Si（O
H）_２、及びSi（OH）_４（ただしＲはメチル基CH₃）のモ
ノマ及びオリゴマを適当な割合でアルコール系溶液に溶
解した市販のポリメチルシロキサン塗布液を塗布して1.
0μｍの塗膜３を形成し、次いでN₂気流中で200℃×30分
のベーキングを行ない塗膜を固化した状態を示す図であ
る。

第１図（ｃ）は、上記第１図（ｂ）の塗膜３にO₂RIE
プラズマ処理６を施した状態を示したものである。処理
条件としては、O₂圧力50mTorr、500Wで30分間処理、サ
セプタはグラファイト（Ｃ）サセプタ使用である。この
O₂RIEプラズマ処理済みの塗膜はその表面層がほとんどS
iO₂に無機化され、その無機化された表層部に続いてそ
の内部深さ方向には、メチル基が深さに比例して漸次そ
の濃度が増加して残存していた。なお、このO₂RIEプラ
ズマ処理済みの上記試料をアッシング処理装置にてO₂ガ
ス圧7Torr、10分にて通常のアッシング処理を行なった
ところ、メチル基含有量にはほとんど変化が見られず、
クラックも発生しなかった。

一方、比較のために本発明のO₂RIEプラズマ処理を施
さなかった試料及びO₂RIEプラズマ処理は行なったがO₂
ガス圧を１樅低下させて0.5mTorrで処理した試料につい
ては、いずれもクラックが発生し、その後の２層配線形
成の試料としては不適であった。

第１図（ｄ）は、上記第１図（ｃ）でのO₂RIEプラズ
マ処理した試料にホトレジスト７を塗布し、所定の回路
パターンのマスクを介し、C₂F₆によるプラズマエッチン
グによる、いわゆる通常のドライエッチング方法で開孔
４を配線パターン２の表面が露出する深さまで設け、こ
のあと上記第１図（ｃ）と同様のO₂RIEプラズマ処理を
繰返した状態を示したものである。

第１図（ｅ）は、第１図（ｃ）に引続き、図面は省略
したが、いわゆるO₂アッシャにより、上記ホトレジスト
７を除去し、その後周知の蒸着法法により基板１全表面
に第２の配線層５としてAl層を設け、周知の選択エッチ
ングにより上記第１の配線パターン２に電気的に接続さ
れた第２の配線パターン５を形成した状態を示す図であ
る。また、図面は省略しているが、この第２の配線層５
の選択エッチング時にもホトレジストマスクパターンを
用い、選択エッチング終了後このレジストマスクをアッ
シャで除去するが、その際にも塗膜３内のメチル基残存
量にはほとんど変化なく、クラックの発生も全く見られ
なかった。

上記のようにこの実施例では、O₂50mTorrのRIEプラズ
マ処理を第１図（ｃ）と第１図（ｄ）（この場合は開孔
４の内部側壁処理）との２回にわたり施したが、開孔内
壁の処理は絶縁膜層３が比較的厚い場合に特に有効であ
る。なお、絶縁膜３の厚みとレジスト除去のプロセスの
種類によっては、第１図（ｃ）のO₂RIEプラズマ処理を
省略し、開孔４を設けた状態でのO₂RIEプラズマ処理の
みでも効果がある。

実施例２ RSi（OH）_３、R₂Si（OH）_２、およびSi（OH）_４（こ
こでR:メチル基）のモノマおよびオリゴマを適当な割合
でアルコール系溶媒に溶解した市販のポリメチルシロキ
サン塗布液をSi基板に塗布して、0.3μｍ〜1.2μｍの間
の種々の膜厚のポリメチルシロキサン塗布膜を得た。N₂
中200℃×30分間のキュアをおこなった。これらの膜に
つき平行平板のRIE（反応性イオンエッチング）装置を
用いてO₂プラズマ処理を行なった。O₂圧力は10〜400mTo
rr、出力は200〜500W、処理時間は20〜160分と変化させ
た。サセプタにはグラファイトあるいはSiO₂を用いた。

上記の処理を行なった塗布膜においては全てその後の
アッシング処理においてクラックの発生はなかった。し
かし、上記処理後、孔明け加工を行なった膜において
は、その後のアッシング処理によりクラックが発生する
場合が有った。第３図に上記処理を行なった膜における
クラック発生状況を示す。図においては、膜厚が薄く、
メチル基濃度の低い膜でクラック発生がないことがわか
る。図中の一点鎖線は赤外吸光測定におけるメチル基吸
収帯とSi−Ｏ結合の吸収帯の吸収強度の比をｙ（％、Ｉ
_メチル基/I_Si-O）、膜厚をｘ（μｍ）とすると xy＝2.4 であらわされ、クラック発生の有無を別ける境界線とな
っている。なお、○印はグラファイトサセプタ、□印は
SiO₂サセプタをもちいた場合をそれぞれ示している。ま
た、○や□はクラックなし、○や□は低密度のクラック
発生を、●や■は高低密度のクラック発生を示してい
る。

第３図において、クラック発生の無い○や□は 1.0≦ｙ≦4.5 範囲に有ることが分かる。

一方、バレル型のO₂プラズマ装置（アッシャ）により
処理した膜は前述の第２図で示したと同様メチル基濃度
が急速に低下し（O₂5Torr、300Wで10分以内に0.5％にな
る）、同時に高密度のクラックが発生することが分かっ
た。

つぎに、第３図において○や□で示したシロキサン膜
につき膜厚を変化させて赤外吸光測定を行なった。測定
結果の代表例を第４図に示す。この場合、O₂50mTorr、2
00W、グラファイトサセプタ使用の処理条件である。メ
チル基吸収帯の吸収強度Ｉ_メチル基はＩ_メチル基＝I₀｛１−EXP（−μｔ）｝で示され、第４図の測定値を近似すると上式のμ（吸収
係数）はほぼ膜厚（ｔ）に比例することが分かった。す
なわち、 μ＝μ₀t で表わされる。μはメチル基の濃度に比例すると考えら
れるので第４図の結果はメチル基の濃度が膜の深さに比
例して分布するシロキサン膜において耐クラック性が優
れていることが分かる。

なお、第３図においてｙの値が1.0〜4.5％の範囲にあ
るにもかかわらずクラックが発生したのは開孔部側壁を
新たな表面としたとき側壁表面に垂直な方向の残基メチ
ル基濃度の分布が表面が無機化されほとんどゼロで内部
に行くに従い高くなる条件とはかけ離れたためである。

上記条件は上記実施例で示したように開孔加工後に前
記O₂RIE処理を再度施すことにより達成される。

実施例３熱酸化のSiO₂膜を形成したSi基板上に0.2μｍのプラ
ズマCVDSiO膜／平坦部で0.4〜0.8μｍの実施例１と同じ
ポリメチルシロキサン塗膜/0.2μｍのプラズマCVDSiO膜
の３層積層膜を形成した。ポリメチルシロキサン塗布膜
（以下シリコーン樹脂膜と呼ぶ）形成後上層のプラズマ
SiO膜形成前にシリコーン樹脂膜にO₂RIEプラズマ処理を
施した。処理条件はグラファイトサセプタ、O₂50mTor
r、500W×30分である。上記３層膜にアッシング処理を
行なったがクラック発生はなかった。上記３層膜に配線
接続の為のヴィア孔を開孔した。ヴィア孔加工の際マス
クとして用いたレジストをアッシング処理により除去し
た。この際O₂RIE処理を施さない比較の試料については
ヴィア孔の側壁を基点としてクラックが発生した。一
方、アッシング処理の前に上記にように予めO₂RIEプラ
ズマ処理を施した試料についてはヴィア孔側壁でのクラ
ック発生はなかった。O₂圧力を種々変化させてみたが10
mTorr〜400mTorrでのO₂RIEプラズマ処理がクラック発生
防止に特に効果のあることが実施例１と同様に確認され
た。また、SiO₂サセプタよりもグラファイトサセプタの
方がクラック防止効果が大きかった。上記の効果はガス
種としてO₂の一部をN₂、NO、N₂O、CO、CO₂の少なくとも
１種で置換え併用しても認められた。さらにCF₄を加え
ると耐クラック性、耐湿性および金属との接着性の向上
等の効果が認められた。

なお、本実施例に於けるO₂RIE処理を行なわないとき
には時々ヴィア孔部の上層配線材料が劣化するという問
題点が有った。これは上層配線材料をスパッタ法等によ
り形成する際のプラズマの効果によりヴィア孔側壁に露
出するシロキサン膜が変化しその際発生するガスが上層
配線材料の材質を劣化させるものと考えられる。上記の
本実施例に於けるO₂RIE処理のうち特にヴィア孔加工後
の処理を行なうことにより、上記配線材料を劣化させる
反応を、抑制する効果があることがわかった。

以上の実施例においてはいずれもシリコーン樹脂塗膜
として、RSi（OH）_３、R₂Si（OH）_２及びSi（OH）_４か
らなる市販の塗布液を塗布し、200℃で固化したものに
ついて述べたが、この効果はその他の市販のオルガシロ
キサンにおいても同様で、いわゆるシリコーン樹脂と総
称されるSiの有機化合物に共通に適用できるものであ
る。また、固化温度も200℃に限らず、塗膜の分解しな
い温度に適宜選定し得ることは云うまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば半導体処理プロセスに耐えるより厚い
塗布膜絶縁層の形成が可能となるので、半導体装置にお
ける配線層間の平坦化絶縁膜として好適な、特にヴィア
孔側壁にクラック発生のない塗布膜を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す２層配線構造体を製
造する工程図を示した要部断面図、第２図は、比較のた
めに示したアッシング処理によるメチル基含有量の変化
とクラックの発生状況とを示した特性図、第３図は本発
明実施例におけるO₂RIEプラズマ処理後の膜厚と塗膜の
赤外吸収によるメチル基強度との関係をクラックの発生
状況と共に示した分布図、そして第４図は、O₂RIEプラ
ズマ処理後の塗膜の表面から深さ方向の残存メチル基量
（濃度分布）を赤外吸収によるメチル基帯吸収強度で表
示した本発明実施例の特性図である。図において、１……基板２……第１の配線層パターン３……シリコーン樹脂塗膜４……開孔５……第２の配線層パターン６……O₂RIEプラズマ７……レジストパターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐々木英二東京都小平市上水本町1448番地日立超エル・エス・アイ・エンジニアリング株式会社内 (72)発明者横山夏樹東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献特開昭56−125855（ＪＰ，Ａ) 第32回応用物理学関係連合講演会講演予稿集（1985年）春季ｐ．375 Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．（Ｏｃｔｏｂｅｒ 1984）ｐ．2402 −2406 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/312 H01L 21/3065 H01L 21/768

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に多層配線構造体を実現する際の層
間絶縁膜として、少なくともシリコーン樹脂を含む絶縁
膜を形成する方法において、前記基板上にシリコーン樹
脂を塗布し、この塗膜が熱分解しない温度条件下で加熱
固化する塗膜形成工程と；前記シリコーン樹脂塗膜上に
所定の回路パターンに応じたレジストパターンを形成
し、これをマスクとして前記シリコーン樹脂塗膜を選択
エッチングすることにより所定の開孔を設けた後に、少
なくともこの露出された開孔内壁面を、酸素ガスを主成
分とするガス雰囲気下で反応性プラズマエッチング処理
するヴィア形成工程とを有して成り、これにより前記開
孔内壁表層を無機化すると共に、前記内壁表面から内部
に行くに従い有機基の残基が漸次増大する組成となるよ
う残存させて膜を変質させて成る絶縁膜の形成方法。
【請求項２】基板上に多層配線構造体を実現する際の層
間絶縁膜として、少なくともシリコーン樹脂を含む絶縁
膜を形成する方法において、前記基板上にシリコーン樹
脂を塗布し、その塗膜が熱分解しない温度条件下で加熱
固化する塗膜形成工程と；前記シリコーン樹脂塗膜面
を、酸素ガスを主成分とするガス雰囲気下で反応性プラ
ズマエッチング処理する工程と；前記プラズマ処理され
たシリコーン樹脂塗膜上に所定の回路パターンに応じた
レジストパターンを形成し、これをマスクとして前記シ
リコーン樹脂塗膜を選択エッチングすることにより所定
の開孔を設け、少なくともこの露出された開孔内壁面を
酸素ガスを主成分とするガス雰囲気下で反応性プラズマ
エッチング処理するヴィア形成工程とを有して成る絶縁
膜の形成方法。
【請求項３】上記反応性プラズマエッチング処理するガ
ス雰囲気を、10〜400mTorrの酸素を主成分とする雰囲気
として成る請求項１もしくは２記載の絶縁膜の形成方
法。
【請求項４】上記シリコーン樹脂塗膜の開孔部を、上記
基板上に設けられた内部配線導体を露出する位置に形成
して成る請求項１乃至３いずれか一つに記載の絶縁膜の
形成方法。
【請求項５】上記プラズマエッチング処理のガス雰囲気
として酸素ガスを主成分とすると共に炭素、窒素及びフ
ッ素から成る群の少なくとも１種を成分元素とするガス
を副成分として成る請求項１乃至４いずれか一つに記載
の絶縁膜の形成方法。
【請求項６】上記プラズマエッチング処理時に上記基板
を保持するサセプタを、少なくとも炭素を含む材料で構
成して成る請求項１乃至５いずれか一つに記載の絶縁膜
の形成方法。