JP3381104B2 - 含ｆ材料を含む被エッチング材をエッチングするエッチング方法 - Google Patents
含ｆ材料を含む被エッチング材をエッチングするエッチング方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、含Ｆ材料を含む被エッ
チング材をエッチングするエッチング方法に関する。本
発明は、例えば、半導体装置製造の際の層間絶縁膜のエ
ッチングについて用いることができる。例えば、特に、
低誘電率の層間膜であるＳｉＯＦ膜の加工工程を有する
プロセスに好適に利用できる。
チング材をエッチングするエッチング方法に関する。本
発明は、例えば、半導体装置製造の際の層間絶縁膜のエ
ッチングについて用いることができる。例えば、特に、
低誘電率の層間膜であるＳｉＯＦ膜の加工工程を有する
プロセスに好適に利用できる。
【０００２】
【従来の技術及びその問題点】電子材料、例えば半導体
装置の分野における技術の進展はめざましく、例えばＵ
ＬＳＩの高集積化、高機能化の要求は留まるところを知
らない。その一環である次世代高速デバイスの開発にお
いては、配線の寄生容量や寄生抵抗がデバイスの動作速
度を律速するようになることが予想されており、Ｃｕ等
の低抵抗配線材料の開発と同時に、低誘電率絶縁膜材料
の開発が重要視されている。
装置の分野における技術の進展はめざましく、例えばＵ
ＬＳＩの高集積化、高機能化の要求は留まるところを知
らない。その一環である次世代高速デバイスの開発にお
いては、配線の寄生容量や寄生抵抗がデバイスの動作速
度を律速するようになることが予想されており、Ｃｕ等
の低抵抗配線材料の開発と同時に、低誘電率絶縁膜材料
の開発が重要視されている。
【０００３】このため、低誘電率絶縁膜としてポリイミ
ドや酸素添加ＳｉＢＮ等の新しい材料をはじめとして、
従来のＳｉＯ2 に近いＳｉＯＦ等が精力的に検討されて
いる。
ドや酸素添加ＳｉＢＮ等の新しい材料をはじめとして、
従来のＳｉＯ2 に近いＳｉＯＦ等が精力的に検討されて
いる。
【０００４】ＳｉＯＦ膜はプロセス技術の連続性という
観点からも注目されており、ＴＥＯＳ／Ｏ2 系にＦガス
を添加したプラズマＣＶＤ等が報告されている（Ｔ．Ｆ
ｕｋｕｄａ ｅｔ．ａｌ．，“Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
ｏｆ ＳｉＯＦ Ｆｉｌｍｓ ｗｉｔｈ Ｌｏｗ Ｄ
ｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｓｔａｎｔ ｂｙ ＥＣＲ
Ｐｌａｓｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ”Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃ
ｔｓ ｏｆ ｔｈｅ １９９３ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏ
ｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｏｌｉｄ Ｓ
ｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ
ｓ，Ｍａｋｕｈａｒｉ，１９９３，ｐｐ．１５８−１６
０）。ＳｉＯＦの原子組成は、その形成条件によって異
なり、原子比は必ずしも一定ではない。一方、こういっ
た層間絶縁膜の成膜後には、その加工工程が必要とな
る。
観点からも注目されており、ＴＥＯＳ／Ｏ2 系にＦガス
を添加したプラズマＣＶＤ等が報告されている（Ｔ．Ｆ
ｕｋｕｄａ ｅｔ．ａｌ．，“Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
ｏｆ ＳｉＯＦ Ｆｉｌｍｓ ｗｉｔｈ Ｌｏｗ Ｄ
ｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｓｔａｎｔ ｂｙ ＥＣＲ
Ｐｌａｓｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ”Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃ
ｔｓ ｏｆ ｔｈｅ １９９３ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏ
ｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｏｌｉｄ Ｓ
ｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ
ｓ，Ｍａｋｕｈａｒｉ，１９９３，ｐｐ．１５８−１６
０）。ＳｉＯＦの原子組成は、その形成条件によって異
なり、原子比は必ずしも一定ではない。一方、こういっ
た層間絶縁膜の成膜後には、その加工工程が必要とな
る。
【０００５】従来、通常の層間絶縁膜であるＳｉＯ２を
エッチングするには、ＣＨＦ ３ ，ＣＦ４／Ｈ２やＣ４Ｆ
８等のガスがエッチングガスとして典型的に用いられて
きた。これらはいずれも、Ｃ／Ｆ比（分子内の炭素原子
数とフッ素原子数の比）が０．２５以上のフルオロカー
ボン系ガスを主体としている。
エッチングするには、ＣＨＦ ３ ，ＣＦ４／Ｈ２やＣ４Ｆ
８等のガスがエッチングガスとして典型的に用いられて
きた。これらはいずれも、Ｃ／Ｆ比（分子内の炭素原子
数とフッ素原子数の比）が０．２５以上のフルオロカー
ボン系ガスを主体としている。
【０００６】これらのガス系が使用されるのは、
（ａ）フルオロカーボン系ガスに含まれるＣがＳｉＯ2
層の表面でＣ−Ｏ結合を生成し、Ｓｉ−Ｏ結合を切断し
たり弱めたりする働きがある。 （ｂ）ＳｉＯ2 層の主エッチング種であるＣＦｘイオン
を生成できる。 （ｃ）プラスマ中で相対的に炭素に富む状態が作り出さ
れるので、ＳｉＯ2 中の酸素がＣＯまたはＣＯ2 の形で
炭素を排出する一方、ガス系に含まれるＣ，Ｈ，Ｆ等の
寄与により、シリコン等の下地表面では炭素系のポリマ
ーが堆積してエッチング速度が低下し、対下地選択比を
高くとることができる。 等の理由に基づいている。
層の表面でＣ−Ｏ結合を生成し、Ｓｉ−Ｏ結合を切断し
たり弱めたりする働きがある。 （ｂ）ＳｉＯ2 層の主エッチング種であるＣＦｘイオン
を生成できる。 （ｃ）プラスマ中で相対的に炭素に富む状態が作り出さ
れるので、ＳｉＯ2 中の酸素がＣＯまたはＣＯ2 の形で
炭素を排出する一方、ガス系に含まれるＣ，Ｈ，Ｆ等の
寄与により、シリコン等の下地表面では炭素系のポリマ
ーが堆積してエッチング速度が低下し、対下地選択比を
高くとることができる。 等の理由に基づいている。
【０００７】尚、上記のＨ2 ，Ｏ2 等の添加ガスは選択
比の制御を目的として用いられているものであり、それ
ぞれＦラジカル発生量を低減もしくは増大させることが
できる。つまり、エッチング反応系の見かけ上のＣ／Ｆ
比を制御する効果を有する。
比の制御を目的として用いられているものであり、それ
ぞれＦラジカル発生量を低減もしくは増大させることが
できる。つまり、エッチング反応系の見かけ上のＣ／Ｆ
比を制御する効果を有する。
【０００８】これらのＣ／Ｆ比制御の概念は、Ｊ．Ｗ．
Ｃｏｂｕｒｎ ａｎｄ Ｈ．Ｆ．Ｗｉｎｔｅｒｓ：Ｊ．
Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ １６（２）Ｍａｙ
（１９７９）ｐ３９１等の文献に詳しい。
Ｃｏｂｕｒｎ ａｎｄ Ｈ．Ｆ．Ｗｉｎｔｅｒｓ：Ｊ．
Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ １６（２）Ｍａｙ
（１９７９）ｐ３９１等の文献に詳しい。
【０００９】以上のような原理でエッチング反応が進行
するＳｉＯ2 系膜であるが、通常のＳｉＯ2 エッチング
条件をそのまま低誘電体膜として好適なＳｉＯＦ膜のエ
ッチングに適用すると、いくつかの問題が生じる。本発
明者の知見によれば、問題は、ＳｉＯＦ膜中に含まれる
Ｆに起因するもので、ＳｉＯＦ膜エッチング中に膜中か
ら放出されるＦが、本来ＳｉＯ2 膜をエッチングするた
めに最適化されたＣ／Ｆ比のバランスをくずしてしまう
ことによる。具体的には、プラズマ環境におけるガスを
Ｆリッチなものにしてしまう。
するＳｉＯ2 系膜であるが、通常のＳｉＯ2 エッチング
条件をそのまま低誘電体膜として好適なＳｉＯＦ膜のエ
ッチングに適用すると、いくつかの問題が生じる。本発
明者の知見によれば、問題は、ＳｉＯＦ膜中に含まれる
Ｆに起因するもので、ＳｉＯＦ膜エッチング中に膜中か
ら放出されるＦが、本来ＳｉＯ2 膜をエッチングするた
めに最適化されたＣ／Ｆ比のバランスをくずしてしまう
ことによる。具体的には、プラズマ環境におけるガスを
Ｆリッチなものにしてしまう。
【００１０】このため、本発明者らが検討した所では、
ＳｉＯＦエッチング時には、Ｆリッチとなったプラズマ
の影響で対レジスト選択比が低下し（Ｆラジカルは一般
にレジストのエッチャントとなる）、コンタクトホール
形成の場合について言えばレジストが後退してコンタク
トホールの開口径が大きくなってしまう。また、エッチ
ング時に膜中からどんどんＦが放出されることになるの
で、ホール内にＦが滞溜して側壁をアタックし、いわゆ
るボウイング形状を呈してしまう。図をもって説明する
と、図５に示すように下地絶縁膜２０であるＳｉＯ2 上
にバリア層２１であるＴｉ／ＴｉＮを介して配線２２
（ここではＡｌ−Ｃｕ）が形成され、この上に保護層２
３であるＳｉＯ2 を介して含Ｆ材料を含む部分２４であ
るＳｉＯＦが形成されている（その上層保護層２５とし
てＳｉＯ2 がある）構造の含Ｆ材料部２４（ＳｉＯＦ）
をレジスト２６をマスクにエッチングしてホールを形成
しようとすると、含Ｆ材料部２４であるＳｉＯＦからエ
ッチング中に放出されるＦによって、レジスト２６が後
退したり、エッチング後のホール２７の側壁が図６に符
号Ａで示すようにボウイング形状を呈する。
ＳｉＯＦエッチング時には、Ｆリッチとなったプラズマ
の影響で対レジスト選択比が低下し（Ｆラジカルは一般
にレジストのエッチャントとなる）、コンタクトホール
形成の場合について言えばレジストが後退してコンタク
トホールの開口径が大きくなってしまう。また、エッチ
ング時に膜中からどんどんＦが放出されることになるの
で、ホール内にＦが滞溜して側壁をアタックし、いわゆ
るボウイング形状を呈してしまう。図をもって説明する
と、図５に示すように下地絶縁膜２０であるＳｉＯ2 上
にバリア層２１であるＴｉ／ＴｉＮを介して配線２２
（ここではＡｌ−Ｃｕ）が形成され、この上に保護層２
３であるＳｉＯ2 を介して含Ｆ材料を含む部分２４であ
るＳｉＯＦが形成されている（その上層保護層２５とし
てＳｉＯ2 がある）構造の含Ｆ材料部２４（ＳｉＯＦ）
をレジスト２６をマスクにエッチングしてホールを形成
しようとすると、含Ｆ材料部２４であるＳｉＯＦからエ
ッチング中に放出されるＦによって、レジスト２６が後
退したり、エッチング後のホール２７の側壁が図６に符
号Ａで示すようにボウイング形状を呈する。
【００１１】この問題は、含Ｆ材料のエッチングについ
て、いずれの場合でも解決しなければならない課題であ
る。
て、いずれの場合でも解決しなければならない課題であ
る。
【００１２】従って、こういった諸問題を解決できる含
Ｆ材料（ＳｉＯＦ膜等）のエッチング技術を提供するこ
とが、次世代の多層配線技術の確立のために、切望され
ている。
Ｆ材料（ＳｉＯＦ膜等）のエッチング技術を提供するこ
とが、次世代の多層配線技術の確立のために、切望され
ている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、含Ｆ
材料層を保護膜で挟んでなる部分を有する被エッチング
材をエッチングすることにより接続孔を形成するエッチ
ング方法であって、エッチングガスとしてＣ／Ｆ比が
０．２５以上のフルオロカーボン系ガスを含むガスを用
いるとともに、上層の保護層をエッチングした後、含Ｆ
材料層のエッチングの開始をモニタし、このモニタに基
づいて前記エッチングガスにＦを捕捉するガスを添加し
たガスによりエッチングを行い、該含Ｆ材料層のエッチ
ングの終了時点でＦを捕捉するガスの添加のないエッチ
ングガスに戻してエッチングを行う構成としたことを特
徴とするエッチング方法であって、これにより上記目的
を達成するものである。
材料層を保護膜で挟んでなる部分を有する被エッチング
材をエッチングすることにより接続孔を形成するエッチ
ング方法であって、エッチングガスとしてＣ／Ｆ比が
０．２５以上のフルオロカーボン系ガスを含むガスを用
いるとともに、上層の保護層をエッチングした後、含Ｆ
材料層のエッチングの開始をモニタし、このモニタに基
づいて前記エッチングガスにＦを捕捉するガスを添加し
たガスによりエッチングを行い、該含Ｆ材料層のエッチ
ングの終了時点でＦを捕捉するガスの添加のないエッチ
ングガスに戻してエッチングを行う構成としたことを特
徴とするエッチング方法であって、これにより上記目的
を達成するものである。
【００１４】請求項２の発明は、Ｃ／Ｆ比が０．２５以
上のフルオロカーボン系ガスが、ＣＨＦ ３ 、ＣＦ ４ 、ま
たはＣ ４ Ｆ ８ であることを特徴とする請求項１に記載の
エッチング方法であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
上のフルオロカーボン系ガスが、ＣＨＦ ３ 、ＣＦ ４ 、ま
たはＣ ４ Ｆ ８ であることを特徴とする請求項１に記載の
エッチング方法であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
【００１５】請求項３の発明は、含Ｆ材料層が、含Ｆ酸
化シリコン層であることを特徴とする請求項１または２
に記載のエッチング方法であって、これにより上記目的
を達成するものである。
化シリコン層であることを特徴とする請求項１または２
に記載のエッチング方法であって、これにより上記目的
を達成するものである。
【００１６】請求項４の発明は、含Ｆ酸化シリコン層
が、ＳｉＨ ４ ／Ｏ ２ 系ガスにＳｉＦ ４ を供給して形成し
たものであることを特徴とする請求項１ないし３のいず
れかに記載のエッチング方法であって、これにより上記
目的を達成するものである。
が、ＳｉＨ ４ ／Ｏ ２ 系ガスにＳｉＦ ４ を供給して形成し
たものであることを特徴とする請求項１ないし３のいず
れかに記載のエッチング方法であって、これにより上記
目的を達成するものである。
【００１７】本出願の請求項５の発明は、Ｆを捕捉する
ガス成分が、Ｈ2 ，ＣＯ，Ｈ2 Ｓの少なくともいずれか
であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに
記載のエッチング方法であって、これにより上記課題を
解決するものである。
ガス成分が、Ｈ2 ，ＣＯ，Ｈ2 Ｓの少なくともいずれか
であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに
記載のエッチング方法であって、これにより上記課題を
解決するものである。
【００１８】本発明は、ＳｉＯＦ膜を含む多層構造の層
間絶縁膜のエッチング工程において、ＳｉＯＦ膜のエッ
チング時のみＦを捕捉するガスの添加量を増やしてドラ
イエッチングする態様で好ましく実施できる。
間絶縁膜のエッチング工程において、ＳｉＯＦ膜のエッ
チング時のみＦを捕捉するガスの添加量を増やしてドラ
イエッチングする態様で好ましく実施できる。
【００１９】本発明において、Ｆを捕捉するガスとして
は、好ましくはＨ2 またはＣＯ、更にはＨ2 Ｓ等が用い
られる。
は、好ましくはＨ2 またはＣＯ、更にはＨ2 Ｓ等が用い
られる。
【００２０】また、ＳｉＯＦ膜等の低誘電体膜は、吸湿
性等の点から単層では使えない場合が多いので、その上
下を例えば耐吸湿性であるＳｉＯ２等でサンドイッチす
る必要がある（図５，図６の保護層をなす絶縁膜２３，
２５であるＳｉＯ２で挟まれた構造参照）。従って、上
層、及び下層のＳｉＯ２膜とＳｉＯＦ膜エッチングの条
件切り換えのタイミングを判断する必要が生じるので、
これを適宜のモニタ、例えばＦの発光スペクトルの変化
で判断し、エッチングを実施することが望ましいのであ
る。
性等の点から単層では使えない場合が多いので、その上
下を例えば耐吸湿性であるＳｉＯ２等でサンドイッチす
る必要がある（図５，図６の保護層をなす絶縁膜２３，
２５であるＳｉＯ２で挟まれた構造参照）。従って、上
層、及び下層のＳｉＯ２膜とＳｉＯＦ膜エッチングの条
件切り換えのタイミングを判断する必要が生じるので、
これを適宜のモニタ、例えばＦの発光スペクトルの変化
で判断し、エッチングを実施することが望ましいのであ
る。
【００２１】
【作用】本発明によれば、含Ｆ材料（例えばＳｉＯＦ
膜）のエッチング時に放出されるＦを、エッチング時に
添加するＨ2 やＣＯ等のＦの捕捉（スカベンジ）用ガス
の流量を増やして除去する。ＳｉＯ2 のエッチングは前
述のように、Ｃ／Ｆ比のコントロールによってポリマー
の堆積とエッチングの競合反応を起こしているので、Ｓ
ｉＯＦ膜等の含Ｆ材料中から放出されて過剰となる分の
Ｆラジカルを捕捉できるよう、Ｆスカベンジャーとして
機能する例えばＨ2 やＣＯ、Ｈ2 Ｓの流量を増やしてや
ればよい。これによって、含Ｆ材料（ＳｉＯＦ膜等）中
から放出されて過剰となったＦラジカルを排出できるの
で、対レジスト選択比の低下によるレジスト後退や、形
状のボウイング化を防止できる。
膜）のエッチング時に放出されるＦを、エッチング時に
添加するＨ2 やＣＯ等のＦの捕捉（スカベンジ）用ガス
の流量を増やして除去する。ＳｉＯ2 のエッチングは前
述のように、Ｃ／Ｆ比のコントロールによってポリマー
の堆積とエッチングの競合反応を起こしているので、Ｓ
ｉＯＦ膜等の含Ｆ材料中から放出されて過剰となる分の
Ｆラジカルを捕捉できるよう、Ｆスカベンジャーとして
機能する例えばＨ2 やＣＯ、Ｈ2 Ｓの流量を増やしてや
ればよい。これによって、含Ｆ材料（ＳｉＯＦ膜等）中
から放出されて過剰となったＦラジカルを排出できるの
で、対レジスト選択比の低下によるレジスト後退や、形
状のボウイング化を防止できる。
【００２２】
【実施例】以下本発明の実施例について詳述する。但し
当然のことではあるが、本発明は以下の実施例により限
定を受けるものではない。
当然のことではあるが、本発明は以下の実施例により限
定を受けるものではない。
【００２３】実施例１
この実施例は、低誘電率膜として好適である含Ｆ酸化シ
リコン層に接続孔を形成するためにエッチングを行って
半導体装置の配線を形成する場合に本発明を適用したも
のである。
リコン層に接続孔を形成するためにエッチングを行って
半導体装置の配線を形成する場合に本発明を適用したも
のである。
【００２４】本実施例においては、含Ｆ材料を含む部分
であるＳｉＯＦ膜を有する被エッチング材（半導体ウエ
ハー）をエッチングするためのエッチングガスとして、
Ｆを捕捉するガス成分を含むエッチングガスを用いると
ともに、図１ないし図４に示すように、この含Ｆ材料
（ここでは含Ｆ酸化シリコン）を含む層４であるＳｉＯ
Ｆ膜を有する被エッチング材をエッチングする際、含Ｆ
材料（ここでは含Ｆ酸化シリコン）を含む層４をエッチ
ングする時のみ、即ち図２から図３の工程に移った以
降、図３の形状が完成するまでの間、Ｆを捕捉するガス
の添加量を増やす。
であるＳｉＯＦ膜を有する被エッチング材（半導体ウエ
ハー）をエッチングするためのエッチングガスとして、
Ｆを捕捉するガス成分を含むエッチングガスを用いると
ともに、図１ないし図４に示すように、この含Ｆ材料
（ここでは含Ｆ酸化シリコン）を含む層４であるＳｉＯ
Ｆ膜を有する被エッチング材をエッチングする際、含Ｆ
材料（ここでは含Ｆ酸化シリコン）を含む層４をエッチ
ングする時のみ、即ち図２から図３の工程に移った以
降、図３の形状が完成するまでの間、Ｆを捕捉するガス
の添加量を増やす。
【００２５】ここでは配線２であるＡｌ−Ｃｕ合金属層
上の層間膜として成膜したＳｉＯＦ（含Ｆ材料４）をエ
ッチングする例である。以下図１〜図４を参照して更に
詳しく説明する。
上の層間膜として成膜したＳｉＯＦ（含Ｆ材料４）をエ
ッチングする例である。以下図１〜図４を参照して更に
詳しく説明する。
【００２６】Ｓｉ等の半導体基板１０上に、図１に示す
ようにＳｉＯ2 からなる下地絶縁膜（層間絶縁膜）１
１、Ｔｉ／ＴｉＮからなる密着層兼バリア（メタル）層
１、配線層２であるＡｌ−Ｃｕ金属、ＳｉＯ2 からなる
保護膜３、及び含Ｆ材料４であるＳｉＯＦ膜、そして上
層の保護膜（ＳｉＯ2 ）５、レジストマスク６をこの順
に形成する。
ようにＳｉＯ2 からなる下地絶縁膜（層間絶縁膜）１
１、Ｔｉ／ＴｉＮからなる密着層兼バリア（メタル）層
１、配線層２であるＡｌ−Ｃｕ金属、ＳｉＯ2 からなる
保護膜３、及び含Ｆ材料４であるＳｉＯＦ膜、そして上
層の保護膜（ＳｉＯ2 ）５、レジストマスク６をこの順
に形成する。
【００２７】層間膜をこのようなＳｉＯ2 （保護膜３，
５）でＳｉＯＦ（含Ｆ材料４）を挟んだサンドイッチ構
造にするのは、含Ｆ材料４であるＳｉＯＦが膜中のＦの
影響で吸湿性が高いためである。この構造を得るため本
実施例では上下を通常のＳｉＨ4 ／Ｏ2 系のプラズマＣ
ＶＤで成膜してＳｉＯ2 を形成し、含Ｆ材料４であるＳ
ｉＯＦ膜はバイアスＥＣＲ装置を用いて、ＳｉＨ4 ／Ｏ
2 系ガスに、プラズマソース側から、ＳｉＦ4 を供給し
て形成するようにした。
５）でＳｉＯＦ（含Ｆ材料４）を挟んだサンドイッチ構
造にするのは、含Ｆ材料４であるＳｉＯＦが膜中のＦの
影響で吸湿性が高いためである。この構造を得るため本
実施例では上下を通常のＳｉＨ4 ／Ｏ2 系のプラズマＣ
ＶＤで成膜してＳｉＯ2 を形成し、含Ｆ材料４であるＳ
ｉＯＦ膜はバイアスＥＣＲ装置を用いて、ＳｉＨ4 ／Ｏ
2 系ガスに、プラズマソース側から、ＳｉＦ4 を供給し
て形成するようにした。
【００２８】配線層２であるＡｕ−Ｃｕ層の厚さは、一
例として５００ｎｍであり、スパッタリングにより形成
する。レジストマスク６は化学増幅レジストを用いてこ
れをＫｒＦエキシマレーザーリソグラフィ技術により、
０．３５μｍのコンタクトホール用パターンとして形成
する。この状態を示したのが図１である。
例として５００ｎｍであり、スパッタリングにより形成
する。レジストマスク６は化学増幅レジストを用いてこ
れをＫｒＦエキシマレーザーリソグラフィ技術により、
０．３５μｍのコンタクトホール用パターンとして形成
する。この状態を示したのが図１である。
【００２９】上記サンプルをマグネトロンＲＩＥ装置を
用いて、以下のような３ステップの条件でエッチングし
た。
用いて、以下のような３ステップの条件でエッチングし
た。
【００３０】ステップ１
ガス ＣＨＦ3 ＝３０ｓｃｃｍ
圧力 ５Ｐａ
ＲＦパワー １５００Ｗ
ステージ温度 ２０℃
【００３１】ステップ２
ガス ＣＨＦ3 ／Ｈ2 ＝３０／１０ｓｃｃｍ
圧力 ５Ｐａ
ＲＦパワー １５００Ｗ
ステージ温度 ２０℃
【００３２】ステップ３
ガス ＣＨＦ3 ＝３０ｓｃｃｍ
圧力 ５Ｐａ
ＲＦパワー １５００Ｗ
ステージ温度 ２０℃
【００３３】ステップ１では、まず上層の保護膜５であ
るＳｉＯ2 膜を標準的なＳｉＯ2 エッチングの条件で加
工する（図２）。
るＳｉＯ2 膜を標準的なＳｉＯ2 エッチングの条件で加
工する（図２）。
【００３４】本実施例においては、エッチング中の発光
スペクトルをモニターできるようにした。これにより、
エッチング中にＦの発光スペクトルをモニターすると、
含Ｆ材料４であるＳｉＯＦ膜にさしかかったところで、
膜中から放出されるＦの影響でＦのスペクトルの発光強
度が高くなる。よって、エッチング条件をステップ２の
ように切り替える。このステップ２では、Ｆをスカベン
ジする機能を有するＨ2 添加によって、膜中から放出さ
れるＦを捕捉できる。このため、膜中から放出されるＦ
の影響でレジストが後退して寸法変換差が大きくなった
り、側壁がボウイング形状を呈するのを防止できる（図
３）。
スペクトルをモニターできるようにした。これにより、
エッチング中にＦの発光スペクトルをモニターすると、
含Ｆ材料４であるＳｉＯＦ膜にさしかかったところで、
膜中から放出されるＦの影響でＦのスペクトルの発光強
度が高くなる。よって、エッチング条件をステップ２の
ように切り替える。このステップ２では、Ｆをスカベン
ジする機能を有するＨ2 添加によって、膜中から放出さ
れるＦを捕捉できる。このため、膜中から放出されるＦ
の影響でレジストが後退して寸法変換差が大きくなった
り、側壁がボウイング形状を呈するのを防止できる（図
３）。
【００３５】含Ｆ材料４であるＳｉＯＦ層の加工が終わ
ったら、条件を再びステップ３のように、標準条件に切
り替えて、下地保護層３であるＳｉＯ2 をエッチングす
る。最終的には図４のように良好なコンタクトホール７
の加工を実現できた。
ったら、条件を再びステップ３のように、標準条件に切
り替えて、下地保護層３であるＳｉＯ2 をエッチングす
る。最終的には図４のように良好なコンタクトホール７
の加工を実現できた。
【００３６】本実施例によれば、通常なら膜中から放出
されるＦの影響で、レジストが後退して寸法変換差が大
きくなったり、側壁がボウイング形状を呈するおそれが
大きかった含Ｆ材料４であるＳｉＯＦ膜の加工を、良好
な形状で、寸法変換を生ずることなく実現できた。
されるＦの影響で、レジストが後退して寸法変換差が大
きくなったり、側壁がボウイング形状を呈するおそれが
大きかった含Ｆ材料４であるＳｉＯＦ膜の加工を、良好
な形状で、寸法変換を生ずることなく実現できた。
【００３７】実施例２
実施例１同様のサンプルを、Ｆをスカベンジするための
添加ガスをＣＯとする以下のような条件で加工した。
添加ガスをＣＯとする以下のような条件で加工した。
【００３８】ステップ１
ガス ＣＨＦ3 ＝３０ｓｃｃｍ
圧力 ５Ｐａ
ＲＦパワー １５００Ｗ
ステージ温度 ２０℃
【００３９】ステップ２
ガス ＣＨＦ3 ／ＣＯ＝３０／１００ｓｃｃｍ
圧力 ５Ｐａ
ＲＦパワー １５００Ｗ
ステージ温度 ２０℃
【００４０】ステップ３
ガス ＣＨＦ3 ＝３０ｓｃｃｍ
圧力 ５Ｐａ
ＲＦパワー １５００Ｗ
ステージ温度 ２０℃
【００４１】ステップ１では、まず上層の保護膜３であ
るＳｉＯ2 膜を標準的なＳｉＯ2 エッチングの条件で加
工する（図２）。
るＳｉＯ2 膜を標準的なＳｉＯ2 エッチングの条件で加
工する（図２）。
【００４２】本実施例でも実施例１と同様、エッチング
中にＦの発光スペクトルをモニターすると、含Ｆ材料４
であるＳｉＯＦ膜にさしかかったところで、膜中から放
出されるＦの影響で発光強度が高くなるので、エッチン
グ条件をステップ２のように切り替える。ＣＯ添加によ
って、膜中から放出されるＦを捕捉できる。よってこの
実施例も、膜中から放出されるＦの影響でレジストが後
退して寸法変換差が大きくなったり、側壁がボウイング
形状を呈するのを防止できる（図３）。
中にＦの発光スペクトルをモニターすると、含Ｆ材料４
であるＳｉＯＦ膜にさしかかったところで、膜中から放
出されるＦの影響で発光強度が高くなるので、エッチン
グ条件をステップ２のように切り替える。ＣＯ添加によ
って、膜中から放出されるＦを捕捉できる。よってこの
実施例も、膜中から放出されるＦの影響でレジストが後
退して寸法変換差が大きくなったり、側壁がボウイング
形状を呈するのを防止できる（図３）。
【００４３】含Ｆ材料４であるＳｉＯＦ層の加工が終わ
ったら、条件をまたステップ３のように標準条件に切り
替える。最終的には図４のように良好なコンタクトホー
ル７の加工を実現できた。
ったら、条件をまたステップ３のように標準条件に切り
替える。最終的には図４のように良好なコンタクトホー
ル７の加工を実現できた。
【００４４】以上、本発明を２つの実施例に基づいて説
明したが、本発明は当然のことながら前記実施例に限定
されるものではなく、装置、サンプル等発明の主旨を逸
脱しない範囲で適宜選択可能なことは言うまでもない。
例えば、別途Ｈ2 ＳをＦスカベンジ用のガスとして、上
記実施例１，２と同様の構成で実施したが、同様の効果
を得ることができた。
明したが、本発明は当然のことながら前記実施例に限定
されるものではなく、装置、サンプル等発明の主旨を逸
脱しない範囲で適宜選択可能なことは言うまでもない。
例えば、別途Ｈ2 ＳをＦスカベンジ用のガスとして、上
記実施例１，２と同様の構成で実施したが、同様の効果
を得ることができた。
【００４５】
【発明の効果】本発明によれば、含Ｆ材料（ＳｉＯＦ
等）を含む部分を有する被エッチング剤をエッチングす
る場合も、含Ｆ材料から放出されるＦの影響を防止で
き、よって寸法変換差を小さくでき、かつボウイング形
状などの生じない良好な加工形状でエッチングすること
が可能ならしめられた。
等）を含む部分を有する被エッチング剤をエッチングす
る場合も、含Ｆ材料から放出されるＦの影響を防止で
き、よって寸法変換差を小さくでき、かつボウイング形
状などの生じない良好な加工形状でエッチングすること
が可能ならしめられた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の工程を順に断面図で示すものである
（１）。
（１）。
【図２】実施例の工程を順に断面図で示すものである
（２）。
（２）。
【図３】実施例の工程を順に断面図で示すものである
（３）。
（３）。
【図４】実施例の工程を順に断面図で示すものである
（４）。
（４）。
【図５】従来技術の問題を示す図である（１）。
【図６】従来技術の問題を示す図である（２）。
１０ 基板
１１，２０ 下地絶縁膜（ＳｉＯ2 ）
１，２１ バリア層（Ｔｉ／ＴｉＮ層）
２，２２ 配線層（Ａｌ−Ｃｕ金属）
３，２３ 保護層（ＳｉＯ2 ）
４，２４ 含Ｆ材料（ＳｉＯＦ膜）
５，２５ 上層の保護膜（ＳｉＯ2 ）
６，２６ レジストマスク
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/3065
C01B 33/10
C23F 4/00
Claims (5)
- 【請求項１】含Ｆ材料層を保護膜で挟んでなる部分を有
する被エッチング材をエッチングすることにより接続孔
を形成するエッチング方法であって、エッチングガスとしてＣ／Ｆ比が０．２５以上のフルオ
ロカーボン系ガスを含むガスを用いるとともに、 上層の保護層をエッチングした後、含Ｆ材料層のエッチ
ングの開始をモニタし、このモニタに基づいて前記エッ
チングガスにＦを捕捉するガスを添加したガスによりエ
ッチングを行い、該含Ｆ材料層のエッチングの終了時点
でＦを捕捉するガスの添加のないエッチングガスに戻し
てエッチングを行う 構成としたことを特徴とするエッチ
ング方法。 - 【請求項２】Ｃ／Ｆ比が０．２５以上のフルオロカーボ
ン系ガスが、ＣＨＦ ３ 、ＣＦ ４ 、またはＣ ４ Ｆ ８ である
ことを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法。 - 【請求項３】含Ｆ材料層が、含Ｆ酸化シリコン層である
ことを特徴とする請求項１または２に記載のエッチング
方法。 - 【請求項４】含Ｆ酸化シリコン層が、ＳｉＨ ４ ／Ｏ ２ 系
ガスにＳｉＦ ４ を供給して形成したものであることを特
徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のエッチン
グ方法。 - 【請求項５】Ｆを捕捉するガス成分が、Ｈ２，ＣＯ，Ｈ
２Ｓの少なくともいずれかであることを特徴とする請求
項１ないし４のいずれかに記載のエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26368794A JP3381104B2 (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 含ｆ材料を含む被エッチング材をエッチングするエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26368794A JP3381104B2 (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 含ｆ材料を含む被エッチング材をエッチングするエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08124910A JPH08124910A (ja) | 1996-05-17 |
| JP3381104B2 true JP3381104B2 (ja) | 2003-02-24 |
Family
ID=17392950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26368794A Expired - Fee Related JP3381104B2 (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 含ｆ材料を含む被エッチング材をエッチングするエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3381104B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2739853B2 (ja) * | 1995-11-28 | 1998-04-15 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法及びエッチング方法 |
| JP3877109B2 (ja) | 1998-12-02 | 2007-02-07 | 富士通株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
-
1994
- 1994-10-27 JP JP26368794A patent/JP3381104B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08124910A (ja) | 1996-05-17 |
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