JP3472196B2 - エッチング方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents
エッチング方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造工
程に用いられる絶縁膜のエッチング方法、特に低誘電率
絶縁膜となる有機絶縁膜のエッチング方法に関する技術
分野に属する。
程に用いられる絶縁膜のエッチング方法、特に低誘電率
絶縁膜となる有機絶縁膜のエッチング方法に関する技術
分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置の高集積化が進展
するに伴い、多層配線構造においては同一配線層内の隣
り合う配線間の層間絶縁膜の幅が狭まるとともに、異な
る配線層間の層間絶縁膜の厚さも薄くなっている。かか
る配線間隔の減少により、配線間容量の上昇が問題とな
りつつある。配線間容量の上昇防止は、高集積度半導体
装置の高速動作、低消費電力および低発熱の諸要請に応
えるためには、是非とも解決しなければならない要素技
術の１つである。
するに伴い、多層配線構造においては同一配線層内の隣
り合う配線間の層間絶縁膜の幅が狭まるとともに、異な
る配線層間の層間絶縁膜の厚さも薄くなっている。かか
る配線間隔の減少により、配線間容量の上昇が問題とな
りつつある。配線間容量の上昇防止は、高集積度半導体
装置の高速動作、低消費電力および低発熱の諸要請に応
えるためには、是非とも解決しなければならない要素技
術の１つである。
【０００３】配線間容量の低減方法として、例えば特開
昭６３−７６５０号公報に開示されているように、低誘
電率材料の層間絶縁膜への採用が有効である。低誘電率
材料としては、フッ素を含む酸化シリコン（ＳｉＯＦ）
等の無機系材料と、シロキサン結合を有する有機高分子
材料である有機ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）
や、ポリイミド、ポリパラキシリレン、ポリナフタレ
ン、フレア（アライドシグナル社商品名）あるいはフッ
素樹脂等の有機高分子材料がある。これら比誘電率が３
以下の低誘電率材料層を、隣り合う配線間はもとより、
異なるレベルの配線層間にも適用し、しかも低誘電率材
料層をＳｉＯ2（比誘電率４）、ＳｉＯＮ（比誘電率４
〜６）やＳｉ3Ｎ4（比誘電率６）等の膜質に優れた絶縁
膜により挟み込む構造の積層絶縁膜が特開平８−１６２
５２８号公報に開示されている。
昭６３−７６５０号公報に開示されているように、低誘
電率材料の層間絶縁膜への採用が有効である。低誘電率
材料としては、フッ素を含む酸化シリコン（ＳｉＯＦ）
等の無機系材料と、シロキサン結合を有する有機高分子
材料である有機ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）
や、ポリイミド、ポリパラキシリレン、ポリナフタレ
ン、フレア（アライドシグナル社商品名）あるいはフッ
素樹脂等の有機高分子材料がある。これら比誘電率が３
以下の低誘電率材料層を、隣り合う配線間はもとより、
異なるレベルの配線層間にも適用し、しかも低誘電率材
料層をＳｉＯ2（比誘電率４）、ＳｉＯＮ（比誘電率４
〜６）やＳｉ3Ｎ4（比誘電率６）等の膜質に優れた絶縁
膜により挟み込む構造の積層絶縁膜が特開平８−１６２
５２８号公報に開示されている。
【０００４】そして、有機絶縁膜にコンタクトホールや
スルーホール或いはヴィアホールと呼ばれる接続用の開
孔を形成する為には、特開平８−３１６２０９号公報に
記載されているような酸素ガスを用いたり、ＣＨＦ3と
ＣＯとの混合ガスを用いたプラズマエッチングが用いら
れる。
スルーホール或いはヴィアホールと呼ばれる接続用の開
孔を形成する為には、特開平８−３１６２０９号公報に
記載されているような酸素ガスを用いたり、ＣＨＦ3と
ＣＯとの混合ガスを用いたプラズマエッチングが用いら
れる。
【０００５】又、特開平１０−１８９５４３号公報には
ＳＯ2ガスを用いたプラズマエッチングが、特開平１０
−１５０１０５号公報にはＣ4Ｆ8とＣＯとＯ2とＡｒと
を用いたプラズマエッチングが開示されている。
ＳＯ2ガスを用いたプラズマエッチングが、特開平１０
−１５０１０５号公報にはＣ4Ｆ8とＣＯとＯ2とＡｒと
を用いたプラズマエッチングが開示されている。
【０００６】図７は。従来の絶縁膜のエッチング方法を
説明するための摸式図である。
説明するための摸式図である。
【０００７】アルミニウムのような導電層４が形成され
ている基体の上には、酸化シリコンのような無機絶縁膜
２及び低誘電率の有機絶縁膜３が形成されている。
ている基体の上には、酸化シリコンのような無機絶縁膜
２及び低誘電率の有機絶縁膜３が形成されている。
【０００８】工程Ｓ１では無機絶縁膜２の上にレジスト
マスクを形成する。
マスクを形成する。
【０００９】工程Ｓ２では、無機絶縁膜２をエッチング
するべく、Ｃ4Ｆ8とＣＯとＯ2とＡｒとの混合ガスを用
いたプラズマエッチングを施す。そうすると、無機絶縁
膜のレジストマスクから露出した部分が除去され溝５が
形成される。
するべく、Ｃ4Ｆ8とＣＯとＯ2とＡｒとの混合ガスを用
いたプラズマエッチングを施す。そうすると、無機絶縁
膜のレジストマスクから露出した部分が除去され溝５が
形成される。
【００１０】工程Ｓ３では、上述した各種ガス即ち、Ｃ
ＨＦ3／ＣＯや、ＳＯ2や、Ｃ4Ｆ8／ＣＯ／Ｏ2／Ａｒ等
を用いてプラズマエッチングを施し、有機絶縁膜３のう
ち無機絶縁膜２から露出した部分が除去されて溝５が深
くなり導電層５を露出させるようになる。
ＨＦ3／ＣＯや、ＳＯ2や、Ｃ4Ｆ8／ＣＯ／Ｏ2／Ａｒ等
を用いてプラズマエッチングを施し、有機絶縁膜３のう
ち無機絶縁膜２から露出した部分が除去されて溝５が深
くなり導電層５を露出させるようになる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】有機物は、酸素イオン
や酸素ラジカルと反応してエッチングされる性質をも
つ。（第５９回応用物理学会学術講演会（１９９８年秋
季）講演予稿集１５ｐ−Ｃ−１０）従って、酸素を主と
するガスを用いたエッチングでは図７に示したように有
機絶縁膜３の側壁がサイドエッチングされ、溝はボーイ
ング形状と呼ばれる樽型の断面を呈する。
や酸素ラジカルと反応してエッチングされる性質をも
つ。（第５９回応用物理学会学術講演会（１９９８年秋
季）講演予稿集１５ｐ−Ｃ−１０）従って、酸素を主と
するガスを用いたエッチングでは図７に示したように有
機絶縁膜３の側壁がサイドエッチングされ、溝はボーイ
ング形状と呼ばれる樽型の断面を呈する。
【００１２】上述したボーイング形状が形成されると、
引き続き行われる工程において溝内への導電体の埋込み
不良が発生する。
引き続き行われる工程において溝内への導電体の埋込み
不良が発生する。
【００１３】又、酸素を吸着した有機絶縁膜や酸素と結
合した変質層が形成された有機絶縁膜は、いわゆる劣化
した膜であり、引き続き行われる工程においてその酸素
の脱離が生じることによって、やはり導電体の埋込み不
良や絶縁不良が生じる。
合した変質層が形成された有機絶縁膜は、いわゆる劣化
した膜であり、引き続き行われる工程においてその酸素
の脱離が生じることによって、やはり導電体の埋込み不
良や絶縁不良が生じる。
【００１４】一方、Ｃ4Ｆ8のようなフルオロカーボンを
主として用いたプラズマエッチングでは、弗化ポリアリ
ールエーテルのようなフッ素含有有機絶縁膜は所望のエ
ッチングレートでエッチングできるものの、ポリアリー
ルエーテルのようなフッ素を含有しない有機絶縁膜に対
するエッチングレートは上記エッチングレートの１０分
の１程と低いものである。
主として用いたプラズマエッチングでは、弗化ポリアリ
ールエーテルのようなフッ素含有有機絶縁膜は所望のエ
ッチングレートでエッチングできるものの、ポリアリー
ルエーテルのようなフッ素を含有しない有機絶縁膜に対
するエッチングレートは上記エッチングレートの１０分
の１程と低いものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の目的は、
ボーイング形状の発生を抑え、悪影響を与える酸素の吸
着を抑え、引き続き行われる工程において溝内への埋込
みが良好に行えるエッチング方法及び半導体装置の製造
方法を提供することにある。
ボーイング形状の発生を抑え、悪影響を与える酸素の吸
着を抑え、引き続き行われる工程において溝内への埋込
みが良好に行えるエッチング方法及び半導体装置の製造
方法を提供することにある。
【００１６】本発明の第２の目的は、非フッ素系有機絶
縁膜であっても、高速にエッチングできる、汎用性に優
れ、大量生産に適したエッチング方法及び半導体装置の
製造方法を提供することにある。
縁膜であっても、高速にエッチングできる、汎用性に優
れ、大量生産に適したエッチング方法及び半導体装置の
製造方法を提供することにある。
【００１７】本発明は、有機絶縁膜のエッチング方法に
おいて、少なくとも炭化水素を含み、酸素原子とフッ素
原子を含まない処理ガスを被処理体が設置された容器内
に導入し、電気エネルギーを供給してプラズマを生成
し、前記被処理体に形成されている有機絶縁膜のエッチ
ングを行うことを特徴とする。
おいて、少なくとも炭化水素を含み、酸素原子とフッ素
原子を含まない処理ガスを被処理体が設置された容器内
に導入し、電気エネルギーを供給してプラズマを生成
し、前記被処理体に形成されている有機絶縁膜のエッチ
ングを行うことを特徴とする。
【００１８】又、本発明は、導電層の形成工程と、有機
絶縁膜を含む層間絶縁膜の形成工程と、該層間絶縁膜の
エッチング工程と、エッチングにより形成された溝内に
導電体を充填する工程とを有する半導体装置の製造方法
において、前記有機絶縁膜のエッチング工程は、少なく
とも炭化水素を含み、酸素原子とフッ素原子を添加しな
い処理ガスを前記有機絶縁膜を有する被処理体が設置さ
れた容器内に導入し、電気エネルギーを供給してプラズ
マを生成し、前記被処理体に形成されている有機絶縁膜
のエッチングを行う工程を含むことを特徴とする。
絶縁膜を含む層間絶縁膜の形成工程と、該層間絶縁膜の
エッチング工程と、エッチングにより形成された溝内に
導電体を充填する工程とを有する半導体装置の製造方法
において、前記有機絶縁膜のエッチング工程は、少なく
とも炭化水素を含み、酸素原子とフッ素原子を添加しな
い処理ガスを前記有機絶縁膜を有する被処理体が設置さ
れた容器内に導入し、電気エネルギーを供給してプラズ
マを生成し、前記被処理体に形成されている有機絶縁膜
のエッチングを行う工程を含むことを特徴とする。
【００１９】（作用）本発明によれば、炭化水素から生
じた炭化水素ラジカルによって有機絶縁膜の溝内の側壁
面に炭化水素系の側壁保護膜が形成されるので、側壁の
サイドエッチングが抑制される。
じた炭化水素ラジカルによって有機絶縁膜の溝内の側壁
面に炭化水素系の側壁保護膜が形成されるので、側壁の
サイドエッチングが抑制される。
【００２０】又、有機絶縁膜は炭化水素プラズマにより
発生したイオンやラジカルと反応する。有機絶縁膜の構
成元素である炭素、窒素、水素、酸素等は、ＣＨｘ，Ｎ
Ｈｘ，ＣＮ，Ｈ2，Ｈ2Ｏ（ここでｘは正数）等となって
エッチング中に揮発する為、フッ素の存在がなくとも良
好にエッチングがなされる。
発生したイオンやラジカルと反応する。有機絶縁膜の構
成元素である炭素、窒素、水素、酸素等は、ＣＨｘ，Ｎ
Ｈｘ，ＣＮ，Ｈ2，Ｈ2Ｏ（ここでｘは正数）等となって
エッチング中に揮発する為、フッ素の存在がなくとも良
好にエッチングがなされる。
【００２１】
【発明の実施の形態】（実施形態１）図１は本発明によ
るエッチング方法の基本的な一例を説明するための模式
図である。
るエッチング方法の基本的な一例を説明するための模式
図である。
【００２２】アルミニウムのような導電層４が形成され
た気体の上に低誘電率の有機絶縁膜３をＣＶＤ等により
形成する。次に、必要に応じて有機絶縁膜３の上にＣＶ
Ｄ等により酸化シリコンのような無機絶縁膜２を形成す
る。そして、工程Ｓ１１に示すように開口パターンをも
つレジストマスク１を無機絶縁膜２の上に形成する。
た気体の上に低誘電率の有機絶縁膜３をＣＶＤ等により
形成する。次に、必要に応じて有機絶縁膜３の上にＣＶ
Ｄ等により酸化シリコンのような無機絶縁膜２を形成す
る。そして、工程Ｓ１１に示すように開口パターンをも
つレジストマスク１を無機絶縁膜２の上に形成する。
【００２３】工程Ｓ１２に示すように、フルオロカーボ
ンガスを用いてプラズマエッチングを施すと、レジスト
マスク１の開口から露出した無機絶縁膜２がエッチング
除去される。
ンガスを用いてプラズマエッチングを施すと、レジスト
マスク１の開口から露出した無機絶縁膜２がエッチング
除去される。
【００２４】次に工程Ｓ１３に示すように、炭化水素ガ
スを用いてプラズマエッチングを施すと、無機絶縁膜２
に形成された開口（溝５）から露出した有機絶縁膜３が
エッチング除去されて、溝５は導電層４にまで達する。
スを用いてプラズマエッチングを施すと、無機絶縁膜２
に形成された開口（溝５）から露出した有機絶縁膜３が
エッチング除去されて、溝５は導電層４にまで達する。
【００２５】この時、溝５の側面、即ち絶縁膜２、３の
側壁には炭化水素ガスプラズマにより発生した炭化水素
ラジカル（ＣＨｘラジカル）により炭化水素系の重合膜
からなる側壁保護膜６が形成されつつエッチングが進む
ため、有機絶縁膜３及び無機絶縁膜３のサイドエッチン
グが防止される。
側壁には炭化水素ガスプラズマにより発生した炭化水素
ラジカル（ＣＨｘラジカル）により炭化水素系の重合膜
からなる側壁保護膜６が形成されつつエッチングが進む
ため、有機絶縁膜３及び無機絶縁膜３のサイドエッチン
グが防止される。
【００２６】その後、溝５内にＣＶＤやスパッタリング
或いはめっき法により導電体を堆積して、溝内に導電体
を埋め込む。
或いはめっき法により導電体を堆積して、溝内に導電体
を埋め込む。
【００２７】このような工程をくり返し行えば、半導体
装置や表示装置或いは実装モジュール等に用いられる多
層配線が作製できる。
装置や表示装置或いは実装モジュール等に用いられる多
層配線が作製できる。
【００２８】図２は本発明に用いられるエッチング装置
の一例を示す模式的断面図である。
の一例を示す模式的断面図である。
【００２９】１０１は内部が減圧可能に構成された容
器、１０２は被処理体Ｗを保持する保持台、１０３はプ
ラズマ発生用のマイクロ波を供給する為のマイクロ波供
給器、１０４は誘電体窓、１０５はマイクロ波導波管、
１０６はマイクロ波発振器、１０７は処理ガスを供給す
るガス供給手段、１０８は排気路である。
器、１０２は被処理体Ｗを保持する保持台、１０３はプ
ラズマ発生用のマイクロ波を供給する為のマイクロ波供
給器、１０４は誘電体窓、１０５はマイクロ波導波管、
１０６はマイクロ波発振器、１０７は処理ガスを供給す
るガス供給手段、１０８は排気路である。
【００３０】上昇させたリフトピン１１２の上に被処理
体Ｗを置き、その後リフトピン１１２を下降させて、保
持台１０２上に被処理体Ｗを載置する。
体Ｗを置き、その後リフトピン１１２を下降させて、保
持台１０２上に被処理体Ｗを載置する。
【００３１】容器１０１を密閉した後、排気ポンプ１１
８、バルブ１２８を有する排気手段を動作させて容器１
０１内を排気して減圧する。
８、バルブ１２８を有する排気手段を動作させて容器１
０１内を排気して減圧する。
【００３２】所定の真空度に達したら、マスフロコント
ローラー１３７、バルブ１４７、ガスボンベ１５７等を
有するガス源１２７より処理ガスを導入する。本発明に
おいては、この処理ガスとして炭化水素ガスを用いる。
又、無機絶縁膜のエッチングや、有機絶縁膜のエッチン
グに炭化水素以外のガスを用いる場合には、炭化水素ガ
ス以外のガス源も付設しておく。
ローラー１３７、バルブ１４７、ガスボンベ１５７等を
有するガス源１２７より処理ガスを導入する。本発明に
おいては、この処理ガスとして炭化水素ガスを用いる。
又、無機絶縁膜のエッチングや、有機絶縁膜のエッチン
グに炭化水素以外のガスを用いる場合には、炭化水素ガ
ス以外のガス源も付設しておく。
【００３３】ガス放出路１１７よりプラズマ処理室１０
９内に放出されたガスは、マイクロ波供給器１０３より
誘電体窓１０４を透して供給されたマイクロ波エネルギ
ーにより励起されプラズマを発生させる。
９内に放出されたガスは、マイクロ波供給器１０３より
誘電体窓１０４を透して供給されたマイクロ波エネルギ
ーにより励起されプラズマを発生させる。
【００３４】マイクロ波は、マグネトロンのようなマイ
クロ波発振器１０６より矩形導波管１０５を介して、無
終端環状導波路１１３内に伝播していく。環状導波路１
１３内を伝播するマイクロ波は、そのＨ面１３３に形成
されているスロット１２３より放射される。
クロ波発振器１０６より矩形導波管１０５を介して、無
終端環状導波路１１３内に伝播していく。環状導波路１
１３内を伝播するマイクロ波は、そのＨ面１３３に形成
されているスロット１２３より放射される。
【００３５】こうして、スロットより放射されたマイク
ロ波は誘電体窓１０４を透して処理室１０９内に供給さ
れるのである。
ロ波は誘電体窓１０４を透して処理室１０９内に供給さ
れるのである。
【００３６】このようなプラズマ処理装置の詳細につい
ては特開平１１−４０３９７号公報を参照されたい。
ては特開平１１−４０３９７号公報を参照されたい。
【００３７】炭化水素を含む処理ガスのプラズマが発生
すると、プラズマ中には水素イオン、水素ラジカル、Ｃ
Ｈｘイオン、ＣＨｘラジカルが発生する。これらのうち
水素イオンや水素ラジカルは、有機絶縁膜の構成元素と
反応して揮発することによりエッチングが進行する。こ
の時、バイアス電圧印加手段１２２により被処理体にバ
イアス電圧を印加するとよい。又、ＣＨｘラジカルは、
イオン入射の少ない溝内の側壁に付着し側壁保護膜とな
る。
すると、プラズマ中には水素イオン、水素ラジカル、Ｃ
Ｈｘイオン、ＣＨｘラジカルが発生する。これらのうち
水素イオンや水素ラジカルは、有機絶縁膜の構成元素と
反応して揮発することによりエッチングが進行する。こ
の時、バイアス電圧印加手段１２２により被処理体にバ
イアス電圧を印加するとよい。又、ＣＨｘラジカルは、
イオン入射の少ない溝内の側壁に付着し側壁保護膜とな
る。
【００３８】このような装置を用いれば、プラズマ電子
密度が１×１０11ｃｍ-3以上の高密度プラズマを容易に
生成し得る。
密度が１×１０11ｃｍ-3以上の高密度プラズマを容易に
生成し得る。
【００３９】本発明に用いられる有機絶縁膜としては、
比誘電率が酸化シリコンの比誘電率（４〜４．２）より
も低いもの、より好ましくはフッ素含有酸化シリコンの
比誘電率（３．５）より低いものが好ましく用いられ
る。
比誘電率が酸化シリコンの比誘電率（４〜４．２）より
も低いもの、より好ましくはフッ素含有酸化シリコンの
比誘電率（３．５）より低いものが好ましく用いられ
る。
【００４０】具体的には、シロキサン結合を有する高分
子材料、ポリイミド、ポリパラキシリレン、ポリナフタ
レン、ポリアリールエーテル、環状フッ素化合物とシロ
キサンの共重合体、ポリペンタフルオロスチレン、変性
ポリテトラフルオロエチレン、ポリ−１，４−フルオロ
メチルベンゼン、フッ化ポリアリールエーテル、フッ化
ポリイミド、ポリフッ化ナフタレン、ポリ−２，３，
５，６−テトラフルオロパラキシレン及びパークロロシ
クロアルキル系ポリマー等であり、比誘電率が３．０よ
り低い材料を選ぶと尚良い。図３はフッ化ポリアリール
エーテルの構造式を、図４は（非フッ化）ポリアリール
エーテルの構造式を示す。
子材料、ポリイミド、ポリパラキシリレン、ポリナフタ
レン、ポリアリールエーテル、環状フッ素化合物とシロ
キサンの共重合体、ポリペンタフルオロスチレン、変性
ポリテトラフルオロエチレン、ポリ−１，４−フルオロ
メチルベンゼン、フッ化ポリアリールエーテル、フッ化
ポリイミド、ポリフッ化ナフタレン、ポリ−２，３，
５，６−テトラフルオロパラキシレン及びパークロロシ
クロアルキル系ポリマー等であり、比誘電率が３．０よ
り低い材料を選ぶと尚良い。図３はフッ化ポリアリール
エーテルの構造式を、図４は（非フッ化）ポリアリール
エーテルの構造式を示す。
【００４１】又、有機絶縁膜は単層であっても、異なる
材料からなる複数の層であってもよく、膜厚は１０ｎｍ
〜１０μｍ、より好ましくは１０ｎｍ〜２μｍ程度であ
る。
材料からなる複数の層であってもよく、膜厚は１０ｎｍ
〜１０μｍ、より好ましくは１０ｎｍ〜２μｍ程度であ
る。
【００４２】これらの材料は炭化水素ガスのプラズマに
よりエッチングすることができる。
よりエッチングすることができる。
【００４３】本発明に用いられる有機絶縁膜エッチング
用の処理ガスとしては、ＣＨ4，Ｃ2Ｈ6，Ｃ3Ｈ8のよう
なパラフィン系炭化水素（アルカン）、Ｃ2Ｈ4，Ｃ
3Ｈ6，Ｃ4Ｈ8のようなオレフィン系炭化水素（アルケ
ン）、ＣＨ≡ＣＨ，ＣＨ3Ｃ≡ＣＨのようなアセチレン
系炭化水素（アルキン）等の脂肪族炭化水素が好ましく
用いられる。或いは、ベンゼンやトルエン等の芳香族炭
化水素も理論上は使用可能である。
用の処理ガスとしては、ＣＨ4，Ｃ2Ｈ6，Ｃ3Ｈ8のよう
なパラフィン系炭化水素（アルカン）、Ｃ2Ｈ4，Ｃ
3Ｈ6，Ｃ4Ｈ8のようなオレフィン系炭化水素（アルケ
ン）、ＣＨ≡ＣＨ，ＣＨ3Ｃ≡ＣＨのようなアセチレン
系炭化水素（アルキン）等の脂肪族炭化水素が好ましく
用いられる。或いは、ベンゼンやトルエン等の芳香族炭
化水素も理論上は使用可能である。
【００４４】更には、上記炭化水素に窒素，水素，アン
モニア，ヒドラジン等を導入してもよいし、ヘリウム，
ネオン，アルゴン，クリプトン，キセノン，ラドンとい
った希ガスを導入してもよい。但し、上記処理ガスを非
酸素系ガスとする為に、Ｏ2，ＣＯ，ＣＯ2，ＮＯ，Ｎ2
Ｏ，ＮＯ2のような酸素を含むガスは添加しないように
する。
モニア，ヒドラジン等を導入してもよいし、ヘリウム，
ネオン，アルゴン，クリプトン，キセノン，ラドンとい
った希ガスを導入してもよい。但し、上記処理ガスを非
酸素系ガスとする為に、Ｏ2，ＣＯ，ＣＯ2，ＮＯ，Ｎ2
Ｏ，ＮＯ2のような酸素を含むガスは添加しないように
する。
【００４５】又、本発明に用いられるプラズマ処理装置
としては図２に示したような表面波干渉プラズマを用い
た装置以外にも、周知の平行平板型ＲＦプラズマ，ＥＣ
Ｒプラズマ，ヘリコン波プラズマ，ＲＬＳＡ（ラジアル
ラインスロットアンテナ）プラズマ，ＩＣＰ等を用いた
プラズマ処理装置を用いることもできる。
としては図２に示したような表面波干渉プラズマを用い
た装置以外にも、周知の平行平板型ＲＦプラズマ，ＥＣ
Ｒプラズマ，ヘリコン波プラズマ，ＲＬＳＡ（ラジアル
ラインスロットアンテナ）プラズマ，ＩＣＰ等を用いた
プラズマ処理装置を用いることもできる。
【００４６】又、エッチングモードとしては、反応性イ
オンエッチングモードを採用するとよい。
オンエッチングモードを採用するとよい。
【００４７】本発明において、有機絶縁膜と無機絶縁膜
との積層膜を用いる場合には、上述した処理ガスとは異
なる処理ガスを用いて無機絶縁膜をエッチングする必要
がある。
との積層膜を用いる場合には、上述した処理ガスとは異
なる処理ガスを用いて無機絶縁膜をエッチングする必要
がある。
【００４８】この場合、無機絶縁膜としては、ＣＶＤ
法，塗布法，スパッタリング法等により形成される酸化
シリコン，窒化シリコン，窒化酸化シリコンが好ましく
用いられる。膜厚は１０ｎｍ〜１０μｍ程である。又、
必要に応じてこれらの材料にフッ素を添加してもよい。
法，塗布法，スパッタリング法等により形成される酸化
シリコン，窒化シリコン，窒化酸化シリコンが好ましく
用いられる。膜厚は１０ｎｍ〜１０μｍ程である。又、
必要に応じてこれらの材料にフッ素を添加してもよい。
【００４９】上記無機絶縁膜のエッチングに用いられる
処理ガスとしては、ＣＦ4，Ｃ2Ｆ6，Ｃ3Ｆ8，Ｃ4Ｆ8，
ＣＨＦ3等のフルオロカーボンガスが好ましく用いられ
る。又、必要に応じて水素，酸素，炭素，希ガスの群か
ら選択される少なくとも一種を添加することも好ましい
ものである。
処理ガスとしては、ＣＦ4，Ｃ2Ｆ6，Ｃ3Ｆ8，Ｃ4Ｆ8，
ＣＨＦ3等のフルオロカーボンガスが好ましく用いられ
る。又、必要に応じて水素，酸素，炭素，希ガスの群か
ら選択される少なくとも一種を添加することも好ましい
ものである。
【００５０】無機絶縁膜のエッチングの場合も、有機絶
縁膜のエッチングと同じプラズマ処理装置を用いればよ
い。
縁膜のエッチングと同じプラズマ処理装置を用いればよ
い。
【００５１】（実施形態２）次に、本発明による別のエ
ッチング方法について説明する。
ッチング方法について説明する。
【００５２】図５は上記エッチング方法を説明する為の
模式図であり、図１に示した方法と異なる点は、導電層
４と有機絶縁膜３との間に、無機絶縁膜が形成されてい
る点である。その他の点は前出の実施形態１の方法に準
ずる。
模式図であり、図１に示した方法と異なる点は、導電層
４と有機絶縁膜３との間に、無機絶縁膜が形成されてい
る点である。その他の点は前出の実施形態１の方法に準
ずる。
【００５３】工程Ｓ２１に示すように、導電層４が形成
された基体の上に酸化シリコン等の無機絶縁膜２を形成
する。その後、低誘電率の有機絶縁膜３を形成し、再び
無機絶縁膜２を形成し、開口パターンをもつレジストマ
スク１を形成する。
された基体の上に酸化シリコン等の無機絶縁膜２を形成
する。その後、低誘電率の有機絶縁膜３を形成し、再び
無機絶縁膜２を形成し、開口パターンをもつレジストマ
スク１を形成する。
【００５４】次に、工程Ｓ２２に示すように、フルオロ
カーボンガスを用いたプラズマエッチングにより、無機
絶縁膜２をエッチングして、開口（溝）５を形成する。
カーボンガスを用いたプラズマエッチングにより、無機
絶縁膜２をエッチングして、開口（溝）５を形成する。
【００５５】そして、炭化水素を含む処理ガスを用い
て、有機絶縁膜３をプラズマエッチングする。この時、
溝５の側壁には炭化水素の側壁保護膜が形成される。
て、有機絶縁膜３をプラズマエッチングする。この時、
溝５の側壁には炭化水素の側壁保護膜が形成される。
【００５６】再び、フルオロカーボンガスを用いたプラ
ズマエッチングにより工程Ｓ２４に示すように下方の無
機絶縁膜２に開口を形成し、下地の導電層４を部分的に
露出させる。この時、有機絶縁膜３の側壁には側壁保護
膜６が付着している。よって、これが耐酸素ラジカル膜
又は耐フッ素ラジカル膜として機能するため、下方の無
機絶縁膜２のエッチングにフッ素ガスや酸素系ガスを用
いたとしてもボーイング形状にサイドエッチされない。
ズマエッチングにより工程Ｓ２４に示すように下方の無
機絶縁膜２に開口を形成し、下地の導電層４を部分的に
露出させる。この時、有機絶縁膜３の側壁には側壁保護
膜６が付着している。よって、これが耐酸素ラジカル膜
又は耐フッ素ラジカル膜として機能するため、下方の無
機絶縁膜２のエッチングにフッ素ガスや酸素系ガスを用
いたとしてもボーイング形状にサイドエッチされない。
【００５７】或いはこの下方の無機絶縁膜２にフッ素含
有材料を用いたとしても、有機絶縁膜３の側壁はサイド
エッチされない。
有材料を用いたとしても、有機絶縁膜３の側壁はサイド
エッチされない。
【００５８】その後は、溝内に導電体を充てんすればよ
い。
い。
【００５９】（実施形態３）図６は本発明の更に別のエ
ッチング方法を説明する為の模式図である。
ッチング方法を説明する為の模式図である。
【００６０】工程Ｓ３１では、基体の導電層４の表面上
に例えば、フッ素含有酸化シリコンのような無機絶縁膜
２とポリアリールエーテルのような有機絶縁膜３とを交
互に積層する。
に例えば、フッ素含有酸化シリコンのような無機絶縁膜
２とポリアリールエーテルのような有機絶縁膜３とを交
互に積層する。
【００６１】ホール形成用のレジストマスク１を形成し
た後、フルオロカーボンを含む処理ガスを用いたプラズ
マエッチングにより無機絶縁膜２をエッチングし、炭化
水素を含む処理ガスを用いたプラズマエッチングにより
有機絶縁膜３をエッチングする。こうして、工程Ｓ３２
では、導電層４を部分的に露出するホール用の溝１５を
形成する。この時、溝の側壁には炭化水素から形成され
た側壁保護膜６が堆積している。
た後、フルオロカーボンを含む処理ガスを用いたプラズ
マエッチングにより無機絶縁膜２をエッチングし、炭化
水素を含む処理ガスを用いたプラズマエッチングにより
有機絶縁膜３をエッチングする。こうして、工程Ｓ３２
では、導電層４を部分的に露出するホール用の溝１５を
形成する。この時、溝の側壁には炭化水素から形成され
た側壁保護膜６が堆積している。
【００６２】配線溝形成用のレジストマスク１１を用い
て、フルオロカーボンを含む処理ガスを用いたプラズマ
エッチングにより溝１５より大きな開口面積をもつ開口
を最上層の無機絶縁膜２に形成し、続いて、炭化水素を
含む処理ガスを用いたプラズマエッチングにより、大き
な溝２５を有機絶縁膜３に形成する。この時、炭化水素
に因り側壁保護膜６が大きな溝２５の側壁に堆積する。
て、フルオロカーボンを含む処理ガスを用いたプラズマ
エッチングにより溝１５より大きな開口面積をもつ開口
を最上層の無機絶縁膜２に形成し、続いて、炭化水素を
含む処理ガスを用いたプラズマエッチングにより、大き
な溝２５を有機絶縁膜３に形成する。この時、炭化水素
に因り側壁保護膜６が大きな溝２５の側壁に堆積する。
【００６３】また、有機絶縁膜３のエッチングにおい
て、フルオロカーボン系ガスを用いていないので、この
エッチングは中央の無機絶縁膜２の上面において停止す
る。こうして、工程Ｓ３３では、小溝１５と大溝２５と
の複合溝が形成される。
て、フルオロカーボン系ガスを用いていないので、この
エッチングは中央の無機絶縁膜２の上面において停止す
る。こうして、工程Ｓ３３では、小溝１５と大溝２５と
の複合溝が形成される。
【００６４】溝１５、２５の内部をドライクリーニング
及び／又はウエットクリーニングした後、ＣＶＤ又はス
パッタリングによりバリアメタル７を形成し、続いてＣ
ＶＤ、スパッタリング、メッキ等により導電体８を形成
する。最上層の無機絶縁膜２より上方に突出したパリア
メタルや導電体があれば、それはエッチング又は研磨に
よって除去し、工程Ｓ３４に示すような構造体を得るこ
とができる。
及び／又はウエットクリーニングした後、ＣＶＤ又はス
パッタリングによりバリアメタル７を形成し、続いてＣ
ＶＤ、スパッタリング、メッキ等により導電体８を形成
する。最上層の無機絶縁膜２より上方に突出したパリア
メタルや導電体があれば、それはエッチング又は研磨に
よって除去し、工程Ｓ３４に示すような構造体を得るこ
とができる。
【００６５】本発明に用いられる導電層４としては、ア
ルミニウム、銅を含むアルミニウム、シリコンを含むア
ルミニウム、銅、チタン、タングステン、モリブデン、
クロム、タンタル、ニッケル、コバルト、プラチナ、
金、銀等の金属や合金が挙げられる。或いは、チタンシ
リサイド、タングステンシリサイド、モリブデンシリサ
イド、タンタルシリサイド、ニッケルシリサイド、コバ
ルトシリサイド、プラチナシリサイド等のシリサイドを
用いることもできる。更には、チタンナイトライド、タ
ンタルナイトライド、タンタルシリコンナイトライド、
チタンシリコンナイトライド等の窒化物を用いることも
できる。勿論、ドープドポリシリコンのような低抵抗半
導体やＩＴＯ、ＳｎＯ2，ＺｎＯのような導電性酸化物
であってもよい。
ルミニウム、銅を含むアルミニウム、シリコンを含むア
ルミニウム、銅、チタン、タングステン、モリブデン、
クロム、タンタル、ニッケル、コバルト、プラチナ、
金、銀等の金属や合金が挙げられる。或いは、チタンシ
リサイド、タングステンシリサイド、モリブデンシリサ
イド、タンタルシリサイド、ニッケルシリサイド、コバ
ルトシリサイド、プラチナシリサイド等のシリサイドを
用いることもできる。更には、チタンナイトライド、タ
ンタルナイトライド、タンタルシリコンナイトライド、
チタンシリコンナイトライド等の窒化物を用いることも
できる。勿論、ドープドポリシリコンのような低抵抗半
導体やＩＴＯ、ＳｎＯ2，ＺｎＯのような導電性酸化物
であってもよい。
【００６６】本発明の溝内を埋める導電体としては、導
電層４として使用可能な材料と同じ材料が用いられる。
バリアメタルと共に充てんする場合には、バリアメタル
として、チタン、タングステン、モリブデン、タンタ
ル、ニッケル、コバルト、プラチナ、クロム等の金属や
これらの合金或いはこれらの窒化物やこれらのシリサイ
ドを用いればよい。この場合、導電体８としては、銅，
金，アルミニウム合金が好ましく用いられる。
電層４として使用可能な材料と同じ材料が用いられる。
バリアメタルと共に充てんする場合には、バリアメタル
として、チタン、タングステン、モリブデン、タンタ
ル、ニッケル、コバルト、プラチナ、クロム等の金属や
これらの合金或いはこれらの窒化物やこれらのシリサイ
ドを用いればよい。この場合、導電体８としては、銅，
金，アルミニウム合金が好ましく用いられる。
【００６７】（実施形態４）図１の工程Ｓ１１に示した
ような構造の被処理体を作製した後、有機絶縁膜のエッ
チング用処理ガスとして炭化水素に少なくとも一種の水
素及び／又は窒素を含むガスを添加することにより、エ
ッチング速度の制御性を良くし、或いは側壁保護膜の組
成を制御し易くする形態について述べる。
ような構造の被処理体を作製した後、有機絶縁膜のエッ
チング用処理ガスとして炭化水素に少なくとも一種の水
素及び／又は窒素を含むガスを添加することにより、エ
ッチング速度の制御性を良くし、或いは側壁保護膜の組
成を制御し易くする形態について述べる。
【００６８】まず、図１の工程Ｓ１１に示すような被処
理体を作製する。次に、工程Ｓ１２のようにフルオロカ
ーボンを含むガスを用いて、無機絶縁膜２をエッチング
する。そして、図１の工程Ｓ１３に示すように、Ｃ
Ｈ4，Ｃ2Ｈ6，Ｃ3Ｈ8，Ｃ2Ｈ4のような炭化水素の群か
ら選択された少なくとも一種のガスに、Ｈ2，Ｎ2，ＮＨ
3，Ｎ2Ｈ4のような水素及び／又は窒素を含むガスを添
加して、これらの混合ガス中でプラズマを発生させる。
このプラズマによるイオンやラジカルを利用して無機絶
縁膜をエッチングする。
理体を作製する。次に、工程Ｓ１２のようにフルオロカ
ーボンを含むガスを用いて、無機絶縁膜２をエッチング
する。そして、図１の工程Ｓ１３に示すように、Ｃ
Ｈ4，Ｃ2Ｈ6，Ｃ3Ｈ8，Ｃ2Ｈ4のような炭化水素の群か
ら選択された少なくとも一種のガスに、Ｈ2，Ｎ2，ＮＨ
3，Ｎ2Ｈ4のような水素及び／又は窒素を含むガスを添
加して、これらの混合ガス中でプラズマを発生させる。
このプラズマによるイオンやラジカルを利用して無機絶
縁膜をエッチングする。
【００６９】こうして、被処理体に溝５を形成すること
ができる。
ができる。
【００７０】（実施形態５）実施形態４では、図１に示
した構造の被処理体をエッチングする形態について述べ
たが、実施形態４の方法は図５や図６に示したような被
処理体に適用することもできる。
した構造の被処理体をエッチングする形態について述べ
たが、実施形態４の方法は図５や図６に示したような被
処理体に適用することもできる。
【００７１】（実施形態６）実施形態４では、有機絶縁
膜のエッチング用の炭化水素ガスに添加するガスとして
水素及び／又は窒素を含むガスを用いたが、プラズマ密
度の向上、エッチング効率の向上を目的として、希ガス
を添加する。より好ましくは、水素及び／又は窒素を含
むガスと希ガスとの両者を炭化水素と混合したガスを用
いるとよい。
膜のエッチング用の炭化水素ガスに添加するガスとして
水素及び／又は窒素を含むガスを用いたが、プラズマ密
度の向上、エッチング効率の向上を目的として、希ガス
を添加する。より好ましくは、水素及び／又は窒素を含
むガスと希ガスとの両者を炭化水素と混合したガスを用
いるとよい。
【００７２】以上、各実施形態のエッチング方法は、良
好な開孔や配線溝を形成できるので、一辺が０．２５μ
ｍ以下又は直径が０．２５μｍ以下の開孔が必要とされ
る半導体装置の製造方法に好適に用いられる。
好な開孔や配線溝を形成できるので、一辺が０．２５μ
ｍ以下又は直径が０．２５μｍ以下の開孔が必要とされ
る半導体装置の製造方法に好適に用いられる。
【００７３】
【実施例】（実施例１）まず、シリコン基板の表面に膜
厚１μｍの酸化シリコン膜をテトラエチルオルソシリケ
ート（ＴＥＯＳ）を用いたプラズマＣＶＤにて形成し、
その上に膜厚５００ｎｍのＡｌ−Ｃｕからなる導電膜を
スパッタリングにより形成した。
厚１μｍの酸化シリコン膜をテトラエチルオルソシリケ
ート（ＴＥＯＳ）を用いたプラズマＣＶＤにて形成し、
その上に膜厚５００ｎｍのＡｌ−Ｃｕからなる導電膜を
スパッタリングにより形成した。
【００７４】回転塗布法によりポリアリールエーテル
（構造式を図４に示す。）からなる膜厚８００ｎｍの低
誘電率の有機絶縁膜を形成し、その上に膜厚２００ｎｍ
の酸化シリコンからなる無機絶縁膜をＴＥＯＳを用いた
プラズマＣＶＤにて形成した。このポリアリールエーテ
ルの比誘電率は約２．８である。
（構造式を図４に示す。）からなる膜厚８００ｎｍの低
誘電率の有機絶縁膜を形成し、その上に膜厚２００ｎｍ
の酸化シリコンからなる無機絶縁膜をＴＥＯＳを用いた
プラズマＣＶＤにて形成した。このポリアリールエーテ
ルの比誘電率は約２．８である。
【００７５】ホトリソグラフィーにより開口が形成され
たレジストマスクを無機絶縁膜上に形成した。
たレジストマスクを無機絶縁膜上に形成した。
【００７６】こうして得られた被処理体を、ＥＣＲ型プ
ラズマエッチング装置の反応容器内の基板支持台上に設
置し、ターボ分子ポンプを用いて、１．３３×１０-4Ｐ
ａの圧力となるまで容器内を排気した。次に、以下の条
件にてプラズマを生成し、酸化シリコンからなる無機絶
縁膜の反応性イオンエッチングを行った。
ラズマエッチング装置の反応容器内の基板支持台上に設
置し、ターボ分子ポンプを用いて、１．３３×１０-4Ｐ
ａの圧力となるまで容器内を排気した。次に、以下の条
件にてプラズマを生成し、酸化シリコンからなる無機絶
縁膜の反応性イオンエッチングを行った。
【００７７】ガス種、流量：Ｃ4Ｆ8／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ2
＝１５／１５０／２００／５ｓｃｃｍ 圧力：５．３２Ｐａ 基板温度：４０℃ 磁場：８７５Ｇａｕｓｓ マイクロ波パワー：１ｋＷ 基板ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、４００Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−２０
０Ｖであった。
＝１５／１５０／２００／５ｓｃｃｍ 圧力：５．３２Ｐａ 基板温度：４０℃ 磁場：８７５Ｇａｕｓｓ マイクロ波パワー：１ｋＷ 基板ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、４００Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−２０
０Ｖであった。
【００７８】以上のエッチング処理を２０秒間行い、下
地の有機絶縁膜が露出するまでレジストマスクから露出
する無機絶縁膜を除去した。無機絶縁膜のエッチングの
終点は、プラズマの発光強度モニタを用い、ＳｉＦ（波
長６４０ｎｍ）の発光強度の変化で判定した。
地の有機絶縁膜が露出するまでレジストマスクから露出
する無機絶縁膜を除去した。無機絶縁膜のエッチングの
終点は、プラズマの発光強度モニタを用い、ＳｉＦ（波
長６４０ｎｍ）の発光強度の変化で判定した。
【００７９】次に、上記容器内を３０秒間排気した後、
以下の条件にてプラズマを生成し、有機絶縁膜の反応性
イオンのエッチングを行った。
以下の条件にてプラズマを生成し、有機絶縁膜の反応性
イオンのエッチングを行った。
【００８０】ガス種、流量：ＣＨ4＝２００ｓｃｃｍ
圧力：１．３３Ｐａ
基板温度：４０℃
磁場：８７５Ｇａｕｓｓ
マイクロ波パワー：１ｋＷ
ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、２５０Ｗ
この時、基板支持台に生じるバイアス電圧は約−１１０
Ｖであった。
Ｖであった。
【００８１】以上のエッチング処理を５分間行い、側壁
保護膜を形成しつつ、エッチングされた無機絶縁膜から
露出した有機絶縁膜を除去した。有機絶縁膜のエッチン
グの終点は、プラズマの発光強度モニタを用い、Ｈ（波
長４３４ｎｍ）の発光強度の変化で判定した。エッチン
グ時間より算出した膜のエッチング速度は、約１６０ｎ
ｍ／ｍｉｎであった。
保護膜を形成しつつ、エッチングされた無機絶縁膜から
露出した有機絶縁膜を除去した。有機絶縁膜のエッチン
グの終点は、プラズマの発光強度モニタを用い、Ｈ（波
長４３４ｎｍ）の発光強度の変化で判定した。エッチン
グ時間より算出した膜のエッチング速度は、約１６０ｎ
ｍ／ｍｉｎであった。
【００８２】以上の処理が全て終了した後、レジストマ
スクの除去、洗浄した後、チタンと窒化チタンとからな
るバリアメタルをスパッタリングにて成膜し、その後、
ＷＦ6を用いたＣＶＤによりタングステンを堆積し、開
孔溝内に導電体プラグを形成した。
スクの除去、洗浄した後、チタンと窒化チタンとからな
るバリアメタルをスパッタリングにて成膜し、その後、
ＷＦ6を用いたＣＶＤによりタングステンを堆積し、開
孔溝内に導電体プラグを形成した。
【００８３】こうして得られた被処理体の断面をＳＥＭ
で観察したが、溝の形状に、ボーイング等の形状異常は
なく、またタングステンも正常に埋め込まれていること
が確認された。
で観察したが、溝の形状に、ボーイング等の形状異常は
なく、またタングステンも正常に埋め込まれていること
が確認された。
【００８４】（実施例２）まず、シリコン基板の表面に
膜厚１μｍの酸化シリコン膜をＴＥＯＳを用いたプラズ
マＣＶＤにて形成し、その上に膜厚５００ｎｍのＡｌ−
Ｃｕからなる導電膜をスパッタリングにより形成した。
膜厚１μｍの酸化シリコン膜をＴＥＯＳを用いたプラズ
マＣＶＤにて形成し、その上に膜厚５００ｎｍのＡｌ−
Ｃｕからなる導電膜をスパッタリングにより形成した。
【００８５】回転塗布法によりポリアリールエーテルか
らなる膜厚８００ｎｍの低誘電率の有機絶縁膜を形成
し、その上に膜厚２００ｎｍの酸化シリコンからなる無
機絶縁膜をＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤにて形成し
た。
らなる膜厚８００ｎｍの低誘電率の有機絶縁膜を形成
し、その上に膜厚２００ｎｍの酸化シリコンからなる無
機絶縁膜をＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤにて形成し
た。
【００８６】ホトリソグラフィーにより開口が形成され
たレジストマスクを無機絶縁膜上に形成した。
たレジストマスクを無機絶縁膜上に形成した。
【００８７】こうして得られた被処理体を、図２に示し
たプラズマエッチング装置の反応容器内の基板支持台上
に設置し、ターボ分子ポンプを用いて、１．３３×１０
-4Ｐａの圧力となるまで容器内を排気した。次に、以下
の条件にて１×１０11ｃｍ-3以上の電子密度のプラズマ
を生成し、上層酸化シリコンからなる無機絶縁膜の反応
性イオンエッチングを行った。
たプラズマエッチング装置の反応容器内の基板支持台上
に設置し、ターボ分子ポンプを用いて、１．３３×１０
-4Ｐａの圧力となるまで容器内を排気した。次に、以下
の条件にて１×１０11ｃｍ-3以上の電子密度のプラズマ
を生成し、上層酸化シリコンからなる無機絶縁膜の反応
性イオンエッチングを行った。
【００８８】ガス種、流量：Ｃ4Ｆ8／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ2
＝１５／１５０／２００／５ｓｃｃｍ 圧力：３．９９Ｐａ 基板温度：３０℃ マイクロ波パワー：１．５ｋＷ 基板ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、３５０Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−１５
０Ｖであった。
＝１５／１５０／２００／５ｓｃｃｍ 圧力：３．９９Ｐａ 基板温度：３０℃ マイクロ波パワー：１．５ｋＷ 基板ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、３５０Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−１５
０Ｖであった。
【００８９】以上のエッチング処理を１２秒間行い、下
地の有機絶縁膜が露出するまでレジストマスクから露出
する無機絶縁膜を除去した。無機絶縁膜のエッチングの
終点は、プラズマの発光強度モニタを用い、ＳｉＦ（波
長６４０ｎｍ）の発光強度の変化で判定した。
地の有機絶縁膜が露出するまでレジストマスクから露出
する無機絶縁膜を除去した。無機絶縁膜のエッチングの
終点は、プラズマの発光強度モニタを用い、ＳｉＦ（波
長６４０ｎｍ）の発光強度の変化で判定した。
【００９０】次に、上記容器内を３０秒間排気した後、
以下の条件にてプラズマを生成し、有機絶縁膜の反応性
イオンエッチングを行った。
以下の条件にてプラズマを生成し、有機絶縁膜の反応性
イオンエッチングを行った。
【００９１】ガス種、流量：ＣＨ4＝２５０ｓｃｃｍ
圧力：０．６７Ｐａ
基板温度：３０℃
マイクロ波パワー：１．５ｋＷ
ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、２５０Ｗ
この時、基板支持台に生じるバイアス電圧は約−１００
Ｖであった。
Ｖであった。
【００９２】以上のエッチング処理を２分間行い、側壁
保護膜を形成しつつエッチングされた無機絶縁膜から露
出した有機絶縁膜を除去した。有機絶縁膜のエッチング
の終点は、プラズマの発光強度モニタを用い、Ｈ（波長
４３４ｎｍ）の発光強度の変化で判定した。エッチング
時間より算出した膜のエッチング速度は、約４００ｎｍ
／ｍｉｎと大きかった。
保護膜を形成しつつエッチングされた無機絶縁膜から露
出した有機絶縁膜を除去した。有機絶縁膜のエッチング
の終点は、プラズマの発光強度モニタを用い、Ｈ（波長
４３４ｎｍ）の発光強度の変化で判定した。エッチング
時間より算出した膜のエッチング速度は、約４００ｎｍ
／ｍｉｎと大きかった。
【００９３】以上の処理が全て終了した後、レジストマ
スクの除去、洗浄した後、チタンと窒化チタンとからな
るバリアメタルをスパッタリングにて成膜し、その後、
ＷＦ6を用いたＣＶＤによりタングステンを堆積し、開
孔溝内に導電体プラグを形成した。
スクの除去、洗浄した後、チタンと窒化チタンとからな
るバリアメタルをスパッタリングにて成膜し、その後、
ＷＦ6を用いたＣＶＤによりタングステンを堆積し、開
孔溝内に導電体プラグを形成した。
【００９４】こうして得られた被処理体の断面をＳＥＭ
で観察したが、溝の形状に、ボーイング等の形状異常は
なく、またタングステンも正常に埋め込まれていること
が確認された。
で観察したが、溝の形状に、ボーイング等の形状異常は
なく、またタングステンも正常に埋め込まれていること
が確認された。
【００９５】（実施例３）まず、シリコン基板の表面に
膜厚１μｍの酸化シリコン膜をＴＥＯＳを用いたプラズ
マＣＶＤにて形成し、その上に膜厚５００ｎｍのＡｌ−
Ｃｕからなる導電膜をスパッタリングにより形成した。
膜厚１μｍの酸化シリコン膜をＴＥＯＳを用いたプラズ
マＣＶＤにて形成し、その上に膜厚５００ｎｍのＡｌ−
Ｃｕからなる導電膜をスパッタリングにより形成した。
【００９６】回転塗布法によりポリアリールエーテルか
らなる膜厚８００ｎｍの低誘電率の有機絶縁膜を形成
し、その上に膜厚２００ｎｍの酸化シリコンからなる無
機絶縁膜をＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤにて形成し
た。
らなる膜厚８００ｎｍの低誘電率の有機絶縁膜を形成
し、その上に膜厚２００ｎｍの酸化シリコンからなる無
機絶縁膜をＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤにて形成し
た。
【００９７】ホトリソグラフィーにより開口が形成され
たレジストマスクを無機絶縁膜上に形成した。
たレジストマスクを無機絶縁膜上に形成した。
【００９８】こうして得られた被処理体を、図２に示し
たようなプラズマエッチング装置の反応容器内の基板支
持台上に設置し、ターボ分子ポンプを用いて、１．３３
×１０-4Ｐａの圧力となるまで容器内を排気した。次
に、以下の条件にて高密度プラズマを生成し、上層酸化
シリコンからなる無機絶縁膜のエッチングを行った。
たようなプラズマエッチング装置の反応容器内の基板支
持台上に設置し、ターボ分子ポンプを用いて、１．３３
×１０-4Ｐａの圧力となるまで容器内を排気した。次
に、以下の条件にて高密度プラズマを生成し、上層酸化
シリコンからなる無機絶縁膜のエッチングを行った。
【００９９】ガス種、流量：Ｃ4Ｆ8／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ2
＝１５／１５０／２００／５ｓｃｃｍ 圧力：３．９９Ｐａ 基板温度：３０℃ マイクロ波パワー：１．５ｋＷ 基板ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、３５０Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−１５
０Ｖであった。
＝１５／１５０／２００／５ｓｃｃｍ 圧力：３．９９Ｐａ 基板温度：３０℃ マイクロ波パワー：１．５ｋＷ 基板ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、３５０Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−１５
０Ｖであった。
【０１００】以上のエッチング処理を１２秒間行い、下
地の有機絶縁膜が露出するまでレジストマスクから露出
する無機絶縁膜を除去した。無機絶縁膜のエッチングの
終点は、プラズマの発光強度モニタを用い、ＳｉＦ（波
長６４０ｎｍ）の発光強度の変化で判定した。
地の有機絶縁膜が露出するまでレジストマスクから露出
する無機絶縁膜を除去した。無機絶縁膜のエッチングの
終点は、プラズマの発光強度モニタを用い、ＳｉＦ（波
長６４０ｎｍ）の発光強度の変化で判定した。
【０１０１】次に、上記容器内を３０秒間排気した後、
以下の条件にてプラズマを生成し、有機絶縁膜のエッチ
ングを行った。
以下の条件にてプラズマを生成し、有機絶縁膜のエッチ
ングを行った。
【０１０２】
ガス種、流量：ＣＨ4／Ｈ2＝１００／１５０ｓｃｃｍ
圧力：０．６７Ｐａ
基板温度：３０℃
磁場：８７５Ｇａｕｓｓ
マイクロ波パワー：１．５ｋＷ
ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、２５０Ｗ
この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−１０
０Ｖであった。
０Ｖであった。
【０１０３】以上のエッチング処理を１１０秒間行い、
エッチングされた無機絶縁膜から露出した有機絶縁膜を
除去した。有機絶縁膜のエッチングの終点は、プラズマ
の発光強度モニタを用い、Ｈ（波長４３４ｎｍ）の発光
強度の変化で判定した。エッチング時間より算出した膜
のエッチング速度は、約４３０ｎｍ／ｍｉｎと大きかっ
た。
エッチングされた無機絶縁膜から露出した有機絶縁膜を
除去した。有機絶縁膜のエッチングの終点は、プラズマ
の発光強度モニタを用い、Ｈ（波長４３４ｎｍ）の発光
強度の変化で判定した。エッチング時間より算出した膜
のエッチング速度は、約４３０ｎｍ／ｍｉｎと大きかっ
た。
【０１０４】以上の処理が全て終了した後、レジストマ
スクの除去、洗浄した後、チタンと窒化チタンとからな
るバリアメタルをスパッタリングにて成膜し、その後、
ＷＦ6を用いたＣＶＤによりタングステンを堆積し、開
孔溝内に導電体プラグを形成した。
スクの除去、洗浄した後、チタンと窒化チタンとからな
るバリアメタルをスパッタリングにて成膜し、その後、
ＷＦ6を用いたＣＶＤによりタングステンを堆積し、開
孔溝内に導電体プラグを形成した。
【０１０５】こうして得られた被処理体の断面をＳＥＭ
で観察したが、溝の形状に、ボーイング等の形状異常は
なく、またタングステンも正常に埋め込まれていること
が確認された。
で観察したが、溝の形状に、ボーイング等の形状異常は
なく、またタングステンも正常に埋め込まれていること
が確認された。
【０１０６】（実施例４）まず、シリコン基板の表面に
膜厚１μｍの酸化シリコン膜をＴＥＯＳを用いたプラズ
マＣＶＤにて形成し、その上に膜厚５００ｎｍのＡｌ−
Ｃｕからなる導電膜をスパッタリングにより形成した。
膜厚１μｍの酸化シリコン膜をＴＥＯＳを用いたプラズ
マＣＶＤにて形成し、その上に膜厚５００ｎｍのＡｌ−
Ｃｕからなる導電膜をスパッタリングにより形成した。
【０１０７】回転塗布法によりポリアリールエーテルか
らなる膜厚８００ｎｍの低誘電率の有機絶縁膜を形成
し、その上に膜厚２００ｎｍの酸化シリコンからなる無
機絶縁膜をＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤにて形成し
た。
らなる膜厚８００ｎｍの低誘電率の有機絶縁膜を形成
し、その上に膜厚２００ｎｍの酸化シリコンからなる無
機絶縁膜をＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤにて形成し
た。
【０１０８】ホトリソグラフィーにより開口が形成され
たレジストマスクを無機絶縁膜上に形成した。
たレジストマスクを無機絶縁膜上に形成した。
【０１０９】こうして得られた被処理体を、図２に示し
たようなプラズマエッチング装置の反応容器内の基板支
持台上に設置し、ターボ分子ポンプを用いて、１．３３
×１０-4Ｐａの圧力となるまで容器内を排気した。次
に、以下の条件にて高密度プラズマを生成し、上層酸化
シリコンからなる無機絶縁膜のエッチングを行った。
たようなプラズマエッチング装置の反応容器内の基板支
持台上に設置し、ターボ分子ポンプを用いて、１．３３
×１０-4Ｐａの圧力となるまで容器内を排気した。次
に、以下の条件にて高密度プラズマを生成し、上層酸化
シリコンからなる無機絶縁膜のエッチングを行った。
【０１１０】ガス種、流量：Ｃ4Ｆ8／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ2
＝１５／１５０／２００／５ｓｃｃｍ 圧力：３．９９Ｐａ 基板温度：３０℃ マイクロ波パワー：１．５ｋＷ 基板ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、３５０Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−１５
０Ｖであった。
＝１５／１５０／２００／５ｓｃｃｍ 圧力：３．９９Ｐａ 基板温度：３０℃ マイクロ波パワー：１．５ｋＷ 基板ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、３５０Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−１５
０Ｖであった。
【０１１１】以上のエッチング処理を１２秒間行い、下
地の有機絶縁膜が露出するまでレジストマスクから露出
する無機絶縁膜を除去した。無機絶縁膜のエッチングの
終点は、プラズマの発光強度モニタを用い、ＳｉＦ（波
長６４０ｎｍ）の発光強度の変化で判定した。
地の有機絶縁膜が露出するまでレジストマスクから露出
する無機絶縁膜を除去した。無機絶縁膜のエッチングの
終点は、プラズマの発光強度モニタを用い、ＳｉＦ（波
長６４０ｎｍ）の発光強度の変化で判定した。
【０１１２】次に、上記容器内を３０秒間排気した後、
以下の条件にてプラズマを生成し、有機絶縁膜のエッチ
ングを行った。
以下の条件にてプラズマを生成し、有機絶縁膜のエッチ
ングを行った。
【０１１３】ガス種、流量：ＣＨ4／Ｈ2／Ｎ2＝８０／
１５０／５０ｓｃｃｍ 圧力：０．６７Ｐａ 基板温度：３０℃ マイクロ波パワー：１．５ｋＷ ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、２５０Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−１０
０Ｖであった。
１５０／５０ｓｃｃｍ 圧力：０．６７Ｐａ 基板温度：３０℃ マイクロ波パワー：１．５ｋＷ ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、２５０Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−１０
０Ｖであった。
【０１１４】以上のエッチング処理を９５分間行い、エ
ッチングされた無機絶縁膜から露出した有機絶縁膜を除
去した。有機絶縁膜のエッチングの終点は、プラズマの
発光強度モニタを用い、Ｈ（波長４３４ｎｍ）の発光強
度の変化で判定した。エッチング時間より算出した膜の
エッチング速度は、約５０５ｎｍ／ｍｉｎと大きかっ
た。
ッチングされた無機絶縁膜から露出した有機絶縁膜を除
去した。有機絶縁膜のエッチングの終点は、プラズマの
発光強度モニタを用い、Ｈ（波長４３４ｎｍ）の発光強
度の変化で判定した。エッチング時間より算出した膜の
エッチング速度は、約５０５ｎｍ／ｍｉｎと大きかっ
た。
【０１１５】以上の処理が全て終了した後、レジストマ
スクの除去、洗浄した後、チタンと窒化チタンとからな
るバリアメタルをスパッタリングにて成膜し、その後、
ＷＦ6を用いたＣＶＤによりタングステンを堆積し、開
孔溝内に導電体プラグを形成した。
スクの除去、洗浄した後、チタンと窒化チタンとからな
るバリアメタルをスパッタリングにて成膜し、その後、
ＷＦ6を用いたＣＶＤによりタングステンを堆積し、開
孔溝内に導電体プラグを形成した。
【０１１６】こうして得られた被処理体の断面をＳＥＭ
で観察したが、溝の形状に、ボーイング等の形状異常は
なく、またタングステンも正常に埋め込まれていること
が確認された。
で観察したが、溝の形状に、ボーイング等の形状異常は
なく、またタングステンも正常に埋め込まれていること
が確認された。
【０１１７】（実施例５）まず、シリコン基板の表面に
膜厚１μｍの酸化シリコン膜をＴＥＯＳを用いたプラズ
マＣＶＤにて形成し、その上に膜厚５００ｎｍのＡｌ−
Ｃｕからなる導電膜をスパッタリングにより形成した。
膜厚１μｍの酸化シリコン膜をＴＥＯＳを用いたプラズ
マＣＶＤにて形成し、その上に膜厚５００ｎｍのＡｌ−
Ｃｕからなる導電膜をスパッタリングにより形成した。
【０１１８】回転塗布法によりポリアリールエーテルか
らなる膜厚８００ｎｍの低誘電率の有機絶縁膜を形成
し、その上に膜厚２００ｎｍの酸化シリコンからなる無
機絶縁膜をＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤにて形成し
た。
らなる膜厚８００ｎｍの低誘電率の有機絶縁膜を形成
し、その上に膜厚２００ｎｍの酸化シリコンからなる無
機絶縁膜をＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤにて形成し
た。
【０１１９】ホトリソグラフィーにより開口が形成され
たレジストマスクを無機絶縁膜上に形成した。
たレジストマスクを無機絶縁膜上に形成した。
【０１２０】こうして得られた被処理体を、図２に示し
たようなプラズマエッチング装置の反応容器内の基板支
持台上に設置し、ターボ分子ポンプを用いて、１．３３
×１０-4Ｐａの圧力となるまで容器内を排気した。次
に、以下の条件にて高密度プラズマを生成し、上層酸化
シリコンからなる無機絶縁膜のエッチングを行った。
たようなプラズマエッチング装置の反応容器内の基板支
持台上に設置し、ターボ分子ポンプを用いて、１．３３
×１０-4Ｐａの圧力となるまで容器内を排気した。次
に、以下の条件にて高密度プラズマを生成し、上層酸化
シリコンからなる無機絶縁膜のエッチングを行った。
【０１２１】ガス種、流量：Ｃ4Ｆ8／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ2
＝１５／１５０／２００／５ｓｃｃｍ 圧力：３．９９Ｐａ 基板温度：３０℃ マイクロ波パワー：１．５ｋＷ 基板ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、３５０Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−１５
０Ｖであった。
＝１５／１５０／２００／５ｓｃｃｍ 圧力：３．９９Ｐａ 基板温度：３０℃ マイクロ波パワー：１．５ｋＷ 基板ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、３５０Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−１５
０Ｖであった。
【０１２２】以上のエッチング処理を１２秒間行い、下
地の有機絶縁膜が露出するまでレジストマスクから露出
する無機絶縁膜を除去した。無機絶縁膜のエッチングの
終点は、プラズマの発光強度モニタを用い、ＳｉＦ（波
長６４０ｎｍ）の発光強度の変化で判定した。
地の有機絶縁膜が露出するまでレジストマスクから露出
する無機絶縁膜を除去した。無機絶縁膜のエッチングの
終点は、プラズマの発光強度モニタを用い、ＳｉＦ（波
長６４０ｎｍ）の発光強度の変化で判定した。
【０１２３】次に、上記容器内を３０秒間排気した後、
以下の条件にてプラズマを生成し、有機絶縁膜のエッチ
ングを行った。
以下の条件にてプラズマを生成し、有機絶縁膜のエッチ
ングを行った。
【０１２４】
ガス種、流量：ＣＨ4／ＮＨ3＝８０／２００ｓｃｃｍ
圧力：０．６７Ｐａ
基板温度：３０℃
マイクロ波パワー：１．５ｋＷ
ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、２５０Ｗ
この時、基板支持台に生じるバイアス電圧は約−１００
Ｖであった。
Ｖであった。
【０１２５】以上のエッチング処理を９５秒間行い、エ
ッチングされた無機絶縁膜から露出した有機絶縁膜を除
去した。有機絶縁膜のエッチングの終点は、プラズマの
発光強度モニタを用い、Ｈ（波長４３４ｎｍ）の発光強
度の変化で判定した。エッチング時間より算出した膜の
エッチング速度は、約５０５ｎｍ／ｍｉｎと大きかっ
た。
ッチングされた無機絶縁膜から露出した有機絶縁膜を除
去した。有機絶縁膜のエッチングの終点は、プラズマの
発光強度モニタを用い、Ｈ（波長４３４ｎｍ）の発光強
度の変化で判定した。エッチング時間より算出した膜の
エッチング速度は、約５０５ｎｍ／ｍｉｎと大きかっ
た。
【０１２６】以上の処理が全て終了した後、レジストマ
スクの除去、洗浄した後、チタンと窒化チタンとからな
るバリアメタルをスパッタリングにて成膜し、その後、
ＷＦ6を用いたＣＶＤによりタングステンを堆積し、開
孔溝内に導電体プラグを形成した。
スクの除去、洗浄した後、チタンと窒化チタンとからな
るバリアメタルをスパッタリングにて成膜し、その後、
ＷＦ6を用いたＣＶＤによりタングステンを堆積し、開
孔溝内に導電体プラグを形成した。
【０１２７】こうして得られた被処理体の断面をＳＥＭ
で観察したが、溝の形状に、ボーイング等の形状異常は
なく、またタングステンも正常に埋め込まれていること
が確認された。
で観察したが、溝の形状に、ボーイング等の形状異常は
なく、またタングステンも正常に埋め込まれていること
が確認された。
【０１２８】（実施例６）まず、シリコン基板の表面に
膜厚１μｍの酸化シリコン膜をＴＥＯＳを用いたプラズ
マＣＶＤにて形成し、その上に膜厚５００ｎｍのＡｌ−
Ｃｕからなる導電膜をスパッタリングにより形成した。
膜厚１μｍの酸化シリコン膜をＴＥＯＳを用いたプラズ
マＣＶＤにて形成し、その上に膜厚５００ｎｍのＡｌ−
Ｃｕからなる導電膜をスパッタリングにより形成した。
【０１２９】回転塗布法によりポリアリールエーテルか
らなる膜厚８００ｎｍの低誘電率の有機絶縁膜を形成
し、その上に膜厚２００ｎｍの酸化シリコンからなる無
機絶縁膜をＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤにて形成し
た。
らなる膜厚８００ｎｍの低誘電率の有機絶縁膜を形成
し、その上に膜厚２００ｎｍの酸化シリコンからなる無
機絶縁膜をＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤにて形成し
た。
【０１３０】ホトリソグラフィーにより開口が形成され
たレジストマスクを無機絶縁膜上に形成した。
たレジストマスクを無機絶縁膜上に形成した。
【０１３１】こうして得られた被処理体を、図２に示す
プラズマエッチング装置の反応容器内の基板支持台上に
設置し、ターボ分子ポンプを用いて、１．３３×１０-4
Ｐａの圧力となるまで容器内を排気した。次に、以下の
条件にて高密度プラズマを生成し、上層酸化シリコンか
らなる無機絶縁膜のエッチングを行った。
プラズマエッチング装置の反応容器内の基板支持台上に
設置し、ターボ分子ポンプを用いて、１．３３×１０-4
Ｐａの圧力となるまで容器内を排気した。次に、以下の
条件にて高密度プラズマを生成し、上層酸化シリコンか
らなる無機絶縁膜のエッチングを行った。
【０１３２】ガス種、流量：Ｃ4Ｆ8／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ2
＝１５／１５０／２００／５ｓｃｃｍ 圧力：３．９９Ｐａ 基板温度：３０℃ マイクロ波パワー：１．５ｋＷ 基板ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、３５０Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−１５
０Ｖであった。
＝１５／１５０／２００／５ｓｃｃｍ 圧力：３．９９Ｐａ 基板温度：３０℃ マイクロ波パワー：１．５ｋＷ 基板ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、３５０Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−１５
０Ｖであった。
【０１３３】以上のエッチング処理を１２秒間行い、下
地の有機絶縁膜が露出するまでレジストマスクから露出
する無機絶縁膜を除去した。無機絶縁膜のエッチングの
終点は、プラズマの発光強度モニタを用い、ＳｉＦ（波
長６４０ｎｍ）の発光強度の変化で判定した。
地の有機絶縁膜が露出するまでレジストマスクから露出
する無機絶縁膜を除去した。無機絶縁膜のエッチングの
終点は、プラズマの発光強度モニタを用い、ＳｉＦ（波
長６４０ｎｍ）の発光強度の変化で判定した。
【０１３４】次に、上記容器内を３０秒間排気した後、
以下の条件にてプラズマを生成し、有機絶縁膜のエッチ
ングを行った。
以下の条件にてプラズマを生成し、有機絶縁膜のエッチ
ングを行った。
【０１３５】ガス種、流量：ＣＨ4／Ｈ2／Ｎ2／Ａｒ＝
４０／７５／２５／１４０ｓｃｃｍ 圧力：０．６７Ｐａ 基板温度：３０℃ マイクロ波パワー：１．５ｋＷ ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、２５０Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−９５
Ｖであった。
４０／７５／２５／１４０ｓｃｃｍ 圧力：０．６７Ｐａ 基板温度：３０℃ マイクロ波パワー：１．５ｋＷ ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、２５０Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−９５
Ｖであった。
【０１３６】以上のエッチング処理を７０秒間行い、エ
ッチングされた無機絶縁膜から露出した有機絶縁膜を除
去した。有機絶縁膜のエッチングの終点は、プラズマの
発光強度モニタを用い、Ｈ（波長４３４ｎｍ）の発光強
度の変化で判定した。エッチング時間より算出した膜の
エッチング速度は、約６８５ｎｍ／ｍｉｎと大きかっ
た。
ッチングされた無機絶縁膜から露出した有機絶縁膜を除
去した。有機絶縁膜のエッチングの終点は、プラズマの
発光強度モニタを用い、Ｈ（波長４３４ｎｍ）の発光強
度の変化で判定した。エッチング時間より算出した膜の
エッチング速度は、約６８５ｎｍ／ｍｉｎと大きかっ
た。
【０１３７】以上の処理が全て終了した後、レジストマ
スクの除去、洗浄した後、チタンと窒化チタンとからな
るバリアメタルをスパッタリングにて成膜し、その後、
ＷＦ6を用いたＣＶＤによりタングステンを堆積し、開
孔溝内に導電体プラグを形成した。
スクの除去、洗浄した後、チタンと窒化チタンとからな
るバリアメタルをスパッタリングにて成膜し、その後、
ＷＦ6を用いたＣＶＤによりタングステンを堆積し、開
孔溝内に導電体プラグを形成した。
【０１３８】こうして得られた被処理体の断面をＳＥＭ
で観察したが、溝の形状に、ボーイング等の形状異常は
なく、またタングステンも正常に埋め込まれていること
が確認された。
で観察したが、溝の形状に、ボーイング等の形状異常は
なく、またタングステンも正常に埋め込まれていること
が確認された。
【０１３９】（実施例７）まず、シリコン基板の表面に
膜厚１μｍの酸化シリコン膜をＴＥＯＳを用いたプラズ
マＣＶＤにて形成し、その上に膜厚５００ｎｍのＡｌ−
Ｃｕからなる導電膜をスパッタリングにより形成した。
膜厚１μｍの酸化シリコン膜をＴＥＯＳを用いたプラズ
マＣＶＤにて形成し、その上に膜厚５００ｎｍのＡｌ−
Ｃｕからなる導電膜をスパッタリングにより形成した。
【０１４０】回転塗布法によりポリアリールエーテルか
らなる膜厚８００ｎｍの低誘電率の有機絶縁膜を形成
し、その上に膜厚２００ｎｍの酸化シリコンからなる無
機絶縁膜をＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤにて形成し
た。
らなる膜厚８００ｎｍの低誘電率の有機絶縁膜を形成
し、その上に膜厚２００ｎｍの酸化シリコンからなる無
機絶縁膜をＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤにて形成し
た。
【０１４１】ホトリソグラフィーにより開口が形成され
たレジストマスクを無機絶縁膜上に形成した。
たレジストマスクを無機絶縁膜上に形成した。
【０１４２】こうして得られた被処理体を、図２に示し
たようなプラズマエッチング装置の反応容器内の基板支
持台上に設置し、ターボ分子ポンプを用いて、１．３３
×１０-4Ｐａの圧力となるまで容器内を排気した。次
に、以下の条件にてプラズマを生成し、上層酸化シリコ
ンからなる無機絶縁膜のエッチングを行った。
たようなプラズマエッチング装置の反応容器内の基板支
持台上に設置し、ターボ分子ポンプを用いて、１．３３
×１０-4Ｐａの圧力となるまで容器内を排気した。次
に、以下の条件にてプラズマを生成し、上層酸化シリコ
ンからなる無機絶縁膜のエッチングを行った。
【０１４３】ガス種、流量：Ｃ4Ｆ8／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ2
＝１５／１５０／２００／５ｓｃｃｍ 圧力：３．９９Ｐａ 基板温度：３０℃ マイクロ波パワー：１．５ｋＷ 基板ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、３５０Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−１５
０Ｖであった。
＝１５／１５０／２００／５ｓｃｃｍ 圧力：３．９９Ｐａ 基板温度：３０℃ マイクロ波パワー：１．５ｋＷ 基板ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、３５０Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−１５
０Ｖであった。
【０１４４】以上のエッチング処理を１２秒間行い、下
地の有機絶縁膜が露出するまでレジストマスクから露出
する無機絶縁膜を除去した。無機絶縁膜のエッチングの
終点は、プラズマの発光強度モニタを用い、ＳｉＦ（波
長６４０ｎｍ）の発光強度の変化で判定した。
地の有機絶縁膜が露出するまでレジストマスクから露出
する無機絶縁膜を除去した。無機絶縁膜のエッチングの
終点は、プラズマの発光強度モニタを用い、ＳｉＦ（波
長６４０ｎｍ）の発光強度の変化で判定した。
【０１４５】次に、上記容器内を３０秒間排気した後、
以下の条件にてプラズマを生成し、有機絶縁膜のエッチ
ングを行った。
以下の条件にてプラズマを生成し、有機絶縁膜のエッチ
ングを行った。
【０１４６】ガス種、流量：ＣＨ4／Ｈ2／Ｎ2／Ｘｅ＝
４０／７５／２５／１４０ｓｃｃｍ 圧力：０．６７Ｐａ 基板温度：３０℃ マイクロ波パワー：１．５ｋＷ ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、２５０Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−９５
Ｖであった。
４０／７５／２５／１４０ｓｃｃｍ 圧力：０．６７Ｐａ 基板温度：３０℃ マイクロ波パワー：１．５ｋＷ ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、２５０Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−９５
Ｖであった。
【０１４７】以上のエッチング処理を６０秒間行い、エ
ッチングされた無機絶縁膜から露出した有機絶縁膜を除
去した。有機絶縁膜のエッチングの終点は、プラズマの
発光強度モニタを用い、Ｈ（波長４３４ｎｍ）の発光強
度の変化で判定した。エッチング時間より算出した膜の
エッチング速度は、約８００ｎｍ／ｍｉｎと大きかっ
た。
ッチングされた無機絶縁膜から露出した有機絶縁膜を除
去した。有機絶縁膜のエッチングの終点は、プラズマの
発光強度モニタを用い、Ｈ（波長４３４ｎｍ）の発光強
度の変化で判定した。エッチング時間より算出した膜の
エッチング速度は、約８００ｎｍ／ｍｉｎと大きかっ
た。
【０１４８】以上の処理が全て終了した後、レジストマ
スクの除去、洗浄した後、チタンと窒化チタンとからな
るバリアメタルをスパッタリングにて成膜し、その後、
ＷＦ6を用いたＣＶＤによりタングステンを堆積し、開
孔溝内に導電体プラグを形成した。
スクの除去、洗浄した後、チタンと窒化チタンとからな
るバリアメタルをスパッタリングにて成膜し、その後、
ＷＦ6を用いたＣＶＤによりタングステンを堆積し、開
孔溝内に導電体プラグを形成した。
【０１４９】こうして得られた被処理体の断面をＳＥＭ
で観察したが、溝の形状に、ボーイング等の形状異常は
なく、またタングステンも正常に埋め込まれていること
が確認された。
で観察したが、溝の形状に、ボーイング等の形状異常は
なく、またタングステンも正常に埋め込まれていること
が確認された。
【０１５０】（実施例８）まず、シリコン基板の表面に
膜厚１μｍの酸化シリコン膜をＴＥＯＳを用いたプラズ
マＣＶＤにて形成し、その上に膜厚５００ｎｍのＡｌ−
Ｃｕからなる導電膜をスパッタリングにより形成した。
膜厚１μｍの酸化シリコン膜をＴＥＯＳを用いたプラズ
マＣＶＤにて形成し、その上に膜厚５００ｎｍのＡｌ−
Ｃｕからなる導電膜をスパッタリングにより形成した。
【０１５１】回転塗布法によりポリアリールエーテルか
らなる膜厚８００ｎｍの低誘電率の有機絶縁膜を形成
し、その上に膜厚２００ｎｍの酸化シリコンからなる無
機絶縁膜をＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤにて形成し
た。
らなる膜厚８００ｎｍの低誘電率の有機絶縁膜を形成
し、その上に膜厚２００ｎｍの酸化シリコンからなる無
機絶縁膜をＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤにて形成し
た。
【０１５２】ホトリソグラフィーにより開口が形成され
たレジストマスクを無機絶縁膜上に形成した。
たレジストマスクを無機絶縁膜上に形成した。
【０１５３】こうして得られた被処理体を、図２に示し
たようなプラズマエッチング装置の反応容器内の基板支
持台上に設置し、ターボ分子ポンプを用いて、１．３３
×１０-4Ｐａの圧力となるまで容器内を排気した。次
に、以下の条件にてプラズマを生成し、上層酸化シリコ
ンからなる無機絶縁膜のエッチングを行った。
たようなプラズマエッチング装置の反応容器内の基板支
持台上に設置し、ターボ分子ポンプを用いて、１．３３
×１０-4Ｐａの圧力となるまで容器内を排気した。次
に、以下の条件にてプラズマを生成し、上層酸化シリコ
ンからなる無機絶縁膜のエッチングを行った。
【０１５４】ガス種、流量：Ｃ4Ｆ8／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ2
＝１５／１５０／２００／５ｓｃｃｍ 圧力：３．９９Ｐａ 基板温度：３０℃ マイクロ波パワー：１．５ｋＷ 基板ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、３５０Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−１５
０Ｖであった。
＝１５／１５０／２００／５ｓｃｃｍ 圧力：３．９９Ｐａ 基板温度：３０℃ マイクロ波パワー：１．５ｋＷ 基板ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、３５０Ｗ この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−１５
０Ｖであった。
【０１５５】以上のエッチング処理を１２秒間行い、下
地の有機絶縁膜が露出するまでレジストマスクから露出
する無機絶縁膜を除去した。無機絶縁膜のエッチングの
終点は、プラズマの発光強度モニタを用い、ＳｉＦ（波
長６４０ｎｍ）の発光強度の変化で判定した。
地の有機絶縁膜が露出するまでレジストマスクから露出
する無機絶縁膜を除去した。無機絶縁膜のエッチングの
終点は、プラズマの発光強度モニタを用い、ＳｉＦ（波
長６４０ｎｍ）の発光強度の変化で判定した。
【０１５６】次に、上記容器内を３０秒間排気した後、
以下の条件にてプラズマを生成し、有機絶縁膜のエッチ
ングを行った。
以下の条件にてプラズマを生成し、有機絶縁膜のエッチ
ングを行った。
【０１５７】
ガス種、流量：ＣＨ4／Ｘｅ＝１４０／１４０ｓｃｃｍ
圧力：０．６７Ｐａ
基板温度：３０℃
マイクロ波パワー：１．５ｋＷ
ＲＦ周波数、パワー：１３．５６ＭＨｚ、２５０Ｗ
この時、基板支持台に印加するバイアス電圧は約−９５
Ｖであった。
Ｖであった。
【０１５８】以上のエッチング処理を９０秒間行い、エ
ッチングされた無機絶縁膜から露出した有機絶縁膜を除
去した。有機絶縁膜のエッチングの終点は、プラズマの
発光強度モニタを用い、Ｈ（波長４３４ｎｍ）の発光強
度の変化で判定した。エッチング時間より算出した膜の
エッチング速度は、約５３０ｎｍ／ｍｉｎと大きかっ
た。
ッチングされた無機絶縁膜から露出した有機絶縁膜を除
去した。有機絶縁膜のエッチングの終点は、プラズマの
発光強度モニタを用い、Ｈ（波長４３４ｎｍ）の発光強
度の変化で判定した。エッチング時間より算出した膜の
エッチング速度は、約５３０ｎｍ／ｍｉｎと大きかっ
た。
【０１５９】以上の処理が全て終了した後、レジストマ
スクの除去、洗浄した後、チタンと窒化チタンとからな
るバリアメタルをスパッタリングにて成膜し、その後、
ＷＦ6を用いたＣＶＤによりタングステンを堆積し、開
孔溝内に導電体プラグを形成した。
スクの除去、洗浄した後、チタンと窒化チタンとからな
るバリアメタルをスパッタリングにて成膜し、その後、
ＷＦ6を用いたＣＶＤによりタングステンを堆積し、開
孔溝内に導電体プラグを形成した。
【０１６０】こうして得られた被処理体の断面をＳＥＭ
で観察したが、溝の形状に、ボーイング等の形状異常は
なく、またタングステンも正常に埋め込まれていること
が確認された。
で観察したが、溝の形状に、ボーイング等の形状異常は
なく、またタングステンも正常に埋め込まれていること
が確認された。
【０１６１】
【発明の効果】本発明によれば、ボーイング形状を呈す
ることなく良好な形状の溝を有機絶縁膜に形成すること
ができる。
ることなく良好な形状の溝を有機絶縁膜に形成すること
ができる。
【図１】本発明によるエッチング方法を説明する為の模
式図。
式図。
【図２】本発明に用いられるプラズマ処理装置の模式
図。
図。
【図３】本発明に用いられる有機絶縁膜の材料の構造式
を示す図。
を示す図。
【図４】本発明に用いられる別の有機絶縁膜の材料の構
造式を示す図。
造式を示す図。
【図５】本発明による別のエッチング方法を説明する為
の模式図。
の模式図。
【図６】本発明による更に別のエッチング方法を説明す
る為の模式図。
る為の模式図。
【図７】従来のエッチング方法を説明する為の模式図。
１ レジストマスク
２ 無機絶縁膜
３ 有機絶縁膜
４ 導電層
５ 溝
６ 側壁保護膜
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−217957（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−67909（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−186335（ＪＰ，Ａ)
徳山 巍，半導体ドライエッチング技
術，日本，産業図書，1992年10月 ６
日，初版，ｐ229−233
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/3065
G03F 7/40 521
H01L 21/28
H01L 21/768
Claims (15)
- 【請求項１】 有機絶縁膜のエッチング方法において、
少なくとも炭化水素を含み、酸素原子とフッ素原子を添
加しない処理ガスを被処理体が設置された容器内に導入
し、電気エネルギーを供給してプラズマを生成し、前記
被処理体に形成されている有機絶縁膜のエッチングを行
うことを特徴とするエッチング方法。 - 【請求項２】 前記処理ガスは、窒素又は水素を有する
ガスを含む請求項１に記載のエッチング方法。 - 【請求項３】 前記炭化水素は、炭素の１重結合、２重
結合または３重結合を持ち、且つ、常温で気体或いは液
体の化合物である請求項１に記載のエッチング方法。 - 【請求項４】 前記炭化水素は、パラフィン系、オレフ
ィン系炭化水素又はアセチレン系炭化水素である請求項
１に記載のエッチング方法。 - 【請求項５】 前記処理ガスは、希ガスを含む請求項１
に記載のエッチング方法。 - 【請求項６】 前記処理ガスは、Ｈ２，Ｎ２，ＮＨ３，
Ｎ２Ｈ４の群から選択される少なくとも一種のガスを含
む請求項１に記載のエッチング方法。 - 【請求項７】 前記有機絶縁膜が、フッ素を含まない高
分子化合物である請求項１に記載のエッチング方法。 - 【請求項８】 前記有機絶縁膜が、ポリアリールエーテ
ルまたはフッ素化ポリアリールエーテルである請求項１
に記載のエッチング方法。 - 【請求項９】 前記被処理体は、前記有機絶縁膜の上部
及び／又は下部に無機絶縁膜が配されている請求項１に
記載のエッチング方法。 - 【請求項１０】 前記被処理体は、前記有機絶縁膜の上
部及び／又は下部に配された無機絶縁膜を有しており、
フッ素を含む処理ガスにより該無機絶縁膜のエッチング
がなされる請求項１に記載のエッチング方法。 - 【請求項１１】 エッチングとともに、炭化水素を含む
側壁保護膜をエッチングにより形成された溝の側壁面に
形成する請求項１に記載のエッチング方法。 - 【請求項１２】 前記電気エネルギーにより、電子密度
が１０１１ｃｍ−３以上の高密度プラズマを発生させる
請求項１に記載のエッチング方法。 - 【請求項１３】 導電層の形成工程と、有機絶縁膜を含
む層間絶縁膜の形成工程と、該層間絶縁膜のエッチング
工程と、エッチングにより形成された溝内に導電体を充
填する工程とを有する半導体装置の製造方法において、 前記有機絶縁膜のエッチング工程は、少なくとも炭化水
素を含み、酸素原子とフッ素原子を添加しない処理ガス
を前記有機絶縁膜を有する被処理体が設置された容器内
に導入し、電気エネルギーを供給してプラズマを生成
し、前記被処理体に形成されている有機絶縁膜のエッチ
ングを行う工程を含むことを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項１４】 前記層間絶縁膜の形成工程は無機絶縁
膜の形成工程を含み、前記層間絶縁膜のエッチング工程
は前記無機絶縁膜をフッ素を含む処理ガスを用いてエッ
チングする工程を含む請求項１３に記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項１５】 前記電気エネルギーにより、電気密度
が１０１１ｃｍ−３以上の高密度プラズマを発生させる
請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15369599A JP3472196B2 (ja) | 1999-06-01 | 1999-06-01 | エッチング方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15369599A JP3472196B2 (ja) | 1999-06-01 | 1999-06-01 | エッチング方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000340549A JP2000340549A (ja) | 2000-12-08 |
| JP3472196B2 true JP3472196B2 (ja) | 2003-12-02 |
Family
ID=15568119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15369599A Expired - Fee Related JP3472196B2 (ja) | 1999-06-01 | 1999-06-01 | エッチング方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法 |
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| JP2006517342A (ja) * | 2003-02-03 | 2006-07-20 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 半導体装置の製造方法とそのような方法により得られる半導体装置 |
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-
1999
- 1999-06-01 JP JP15369599A patent/JP3472196B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 徳山 巍，半導体ドライエッチング技術，日本，産業図書，１９９２年１０月 ６日，初版，ｐ２２９−２３３ |
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