JP3501407B2 - 有機シリコーン系樹脂膜の形成方法、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
有機シリコーン系樹脂膜の形成方法、及び半導体装置の製造方法Info
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- JP3501407B2 JP3501407B2 JP34327692A JP34327692A JP3501407B2 JP 3501407 B2 JP3501407 B2 JP 3501407B2 JP 34327692 A JP34327692 A JP 34327692A JP 34327692 A JP34327692 A JP 34327692A JP 3501407 B2 JP3501407 B2 JP 3501407B2
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- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、有機シリコーン系
樹脂膜の形成方法、及び半導体装置の製造方法を提供す
るものである。
樹脂膜の形成方法、及び半導体装置の製造方法を提供す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】有機系のシリコーン樹脂が各種分野で成
膜材料として用いられている。
膜材料として用いられている。
【０００３】例えば、電子材料（半導体装置等）に用い
る塗布型の絶縁膜として、有機シリコーン系樹脂が厚塗
り可能で平坦化に好適であることから、使用されつつあ
る。この有機系シリコーン樹脂（ＳＯＧ、ないし有機Ｓ
ＯＧと称されている）は、一般的には、エッチバックし
て用いられる。このエッチバックに伴い、従来の技術に
あっては、いくつかの問題点が生じている。
る塗布型の絶縁膜として、有機シリコーン系樹脂が厚塗
り可能で平坦化に好適であることから、使用されつつあ
る。この有機系シリコーン樹脂（ＳＯＧ、ないし有機Ｓ
ＯＧと称されている）は、一般的には、エッチバックし
て用いられる。このエッチバックに伴い、従来の技術に
あっては、いくつかの問題点が生じている。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】第１の問題点は、次
のようなものである。エッチバックは、一般に、平行平
板型のプラズマを用いたエッチング装置を使う。使用す
るガスは、ＣＨＦ3 、Ｃ2Ｆ6 等のフッ素系ガス（フッ
化炭素ないしはフッ化炭化水素）である。このガスを用
いると、エッチバック後に有機シリコーン系樹脂の表面
に炭素系のポリマーが付着し、該有機シリコーン系樹脂
の上層に堆積するＣＶＤ膜（一般的には、ＴＥＯＳやＳ
ｉＨ4 を用いた酸化膜）との密着性が劣化する。
のようなものである。エッチバックは、一般に、平行平
板型のプラズマを用いたエッチング装置を使う。使用す
るガスは、ＣＨＦ3 、Ｃ2Ｆ6 等のフッ素系ガス（フッ
化炭素ないしはフッ化炭化水素）である。このガスを用
いると、エッチバック後に有機シリコーン系樹脂の表面
に炭素系のポリマーが付着し、該有機シリコーン系樹脂
の上層に堆積するＣＶＤ膜（一般的には、ＴＥＯＳやＳ
ｉＨ4 を用いた酸化膜）との密着性が劣化する。
【０００５】この対策に、Ａｒスパッタエッチング（半
導体・集積回路技術シンポジウム講演論文集４頁参照）
を用いる方法が提案されているが、この技術を用いる
と、平坦化が劣化するという問題がある。
導体・集積回路技術シンポジウム講演論文集４頁参照）
を用いる方法が提案されているが、この技術を用いる
と、平坦化が劣化するという問題がある。
【０００６】更に、アッシング装置によるＯ2 プラズマ
（主にＯ2 ラジカル）による処理も考えられるが、この
技術では有機シリコーン系樹脂にクラックが入ってしま
う。
（主にＯ2 ラジカル）による処理も考えられるが、この
技術では有機シリコーン系樹脂にクラックが入ってしま
う。
【０００７】更に、発煙硝酸などによる湿式処理の場
合、有機シリコーン系樹脂膜中の含有水分量が増加する
等の問題が生じる。
合、有機シリコーン系樹脂膜中の含有水分量が増加する
等の問題が生じる。
【０００８】上記のような従来技術については、例え
ば、特開平１−３１９９４２号、プレスジャーナル社
「月刊Ｓｅｍｉｃｏｎｄｒｃｔｏｒ Ｗｏｒｌｄ」１９
９０年１月号１５６頁以下などに記載がある。
ば、特開平１−３１９９４２号、プレスジャーナル社
「月刊Ｓｅｍｉｃｏｎｄｒｃｔｏｒ Ｗｏｒｌｄ」１９
９０年１月号１５６頁以下などに記載がある。
【０００９】次に、有機系シリコーン樹脂膜（有機ＳＯ
Ｇ）には、その組成に有機基（例えば、メチル基）を有
することに由来する問題点がある。この有機基は、４０
０℃以上の熱処理で分解され、ガスとして放出される。
よって、高温に基板を加熱してＡｌ配線を形成する場
合、このガスがＡｌ膜質とコンタクトの埋め込みに影響
を与える。
Ｇ）には、その組成に有機基（例えば、メチル基）を有
することに由来する問題点がある。この有機基は、４０
０℃以上の熱処理で分解され、ガスとして放出される。
よって、高温に基板を加熱してＡｌ配線を形成する場
合、このガスがＡｌ膜質とコンタクトの埋め込みに影響
を与える。
【００１０】これについて図９を用いて説明すると、次
のとおりである。一般的に、半導体装置の配線２（Ａｌ
配線等）は、その下地１（下層）の構造により、図９の
如く高さがそろっていない。更に、有機シリコーン樹脂
４（有機ＳＯＧ）は、これがコンタクト側壁に露出しな
いようにエッチバックする。このとき、配線２の高さが
そろっていないために、図９に示す深い方のコンタクト
ホール（ｂ）では、図の如くその側壁に有機ＳＯＧ４が
露出する（なお、これを避けようとして、深い方のコン
タクトホール（ｂ）で有機ＳＯＧが露出しないようにな
るまでエッチバックすると、平坦度が劣化してしま
う）。
のとおりである。一般的に、半導体装置の配線２（Ａｌ
配線等）は、その下地１（下層）の構造により、図９の
如く高さがそろっていない。更に、有機シリコーン樹脂
４（有機ＳＯＧ）は、これがコンタクト側壁に露出しな
いようにエッチバックする。このとき、配線２の高さが
そろっていないために、図９に示す深い方のコンタクト
ホール（ｂ）では、図の如くその側壁に有機ＳＯＧ４が
露出する（なお、これを避けようとして、深い方のコン
タクトホール（ｂ）で有機ＳＯＧが露出しないようにな
るまでエッチバックすると、平坦度が劣化してしま
う）。
【００１１】この結果、次工程の上層Ａｌ配線形成時
（例えば、基板加熱５００℃のスパッタリング）に、コ
ンタクトホール側壁に露出した有機ＳＯＧから、有機系
のガスが放出され、上層配線の形成の際にボイド（ガス
による中空）などが生じ、コンタクトホール（ｂ）の埋
め込み不良を起こしてしまう。または、コンタクト抵抗
値が上昇してしまう。
（例えば、基板加熱５００℃のスパッタリング）に、コ
ンタクトホール側壁に露出した有機ＳＯＧから、有機系
のガスが放出され、上層配線の形成の際にボイド（ガス
による中空）などが生じ、コンタクトホール（ｂ）の埋
め込み不良を起こしてしまう。または、コンタクト抵抗
値が上昇してしまう。
【００１２】上述した問題の解決のための対策として、
有機シリコーン樹脂（有機ＳＯＧ）の表面のみを無機化
することが考えられ、提案されているが、これだけでは
膜内部に残存した有機基からのガスが表面を透過してく
る。また、有機シリコーン樹脂（有機ＳＯＧ）の膜全体
を無機化する方法も考えられるが、膜の収縮が大きく、
クラックが入りやすい。
有機シリコーン樹脂（有機ＳＯＧ）の表面のみを無機化
することが考えられ、提案されているが、これだけでは
膜内部に残存した有機基からのガスが表面を透過してく
る。また、有機シリコーン樹脂（有機ＳＯＧ）の膜全体
を無機化する方法も考えられるが、膜の収縮が大きく、
クラックが入りやすい。
【００１３】有機シリコーン樹脂は、位相シフトマスク
のシフター（位相シフト部）の材料としても用いられ
る。位相シフトマスクのシフターを無機ＳＯＧで作る
と、無機ＳＯＧはストレスが大きく、マスクに歪みが生
じるおそれが大きいが、有機シリコーン樹脂（有機ＳＯ
Ｇ）は低ストレスであるため、有利である。シフターの
パターンは、レジストをマスクとし、ドライエッチング
またはウエットエッチングし、その後レジストを除去す
る必要があるが、この時従来技術では、通常のアッシン
グ（Ｏ2 ラジカルが主反応種）を行いレジストを除去し
ているため、シフターである有機ＳＯＧにクラックが入
ることがあり、更に、有機ＳＯＧが収縮する等の問題が
ある。
のシフター（位相シフト部）の材料としても用いられ
る。位相シフトマスクのシフターを無機ＳＯＧで作る
と、無機ＳＯＧはストレスが大きく、マスクに歪みが生
じるおそれが大きいが、有機シリコーン樹脂（有機ＳＯ
Ｇ）は低ストレスであるため、有利である。シフターの
パターンは、レジストをマスクとし、ドライエッチング
またはウエットエッチングし、その後レジストを除去す
る必要があるが、この時従来技術では、通常のアッシン
グ（Ｏ2 ラジカルが主反応種）を行いレジストを除去し
ているため、シフターである有機ＳＯＧにクラックが入
ることがあり、更に、有機ＳＯＧが収縮する等の問題が
ある。
【００１４】図10ないし図14を用いて、上述の従来技術
について説明すると、次のとおりである。図10は位相シ
フトマスクとなるガラス基板71に光を遮光する遮光部72
（Ｃｒ）が形成されいる図である。図11は、シフターと
なる有機ＳＯＧ４をコーティングした図である。図12
は、シフターとなる有機ＳＯＧ４を所望のパターンにす
るために、レジストパターニングを行った図である。レ
ジストパターン73の形成は、通常の方法をそのまま使用
している。図13は、有機ＳＯＧ４をエッチングしてパタ
ーン形成した図で、ＣＦ系のガスを用いたプラズマエッ
チングを使用している。この時にシフターとなる有機Ｓ
ＯＧ４が、所望のパターンとなる。図14は、レジスト73
をアッシャー（この場合は、バレル型のもの）で剥離し
た図である。この時、ＳＯＧが有機系のＳＯＧであるた
めに、Ｏ2 ラジカルと有機ＳＯＧの有機基が反応し膜収
縮及びクラックが発生する。更に収縮するために、寸法
も変わってしまう。
について説明すると、次のとおりである。図10は位相シ
フトマスクとなるガラス基板71に光を遮光する遮光部72
（Ｃｒ）が形成されいる図である。図11は、シフターと
なる有機ＳＯＧ４をコーティングした図である。図12
は、シフターとなる有機ＳＯＧ４を所望のパターンにす
るために、レジストパターニングを行った図である。レ
ジストパターン73の形成は、通常の方法をそのまま使用
している。図13は、有機ＳＯＧ４をエッチングしてパタ
ーン形成した図で、ＣＦ系のガスを用いたプラズマエッ
チングを使用している。この時にシフターとなる有機Ｓ
ＯＧ４が、所望のパターンとなる。図14は、レジスト73
をアッシャー（この場合は、バレル型のもの）で剥離し
た図である。この時、ＳＯＧが有機系のＳＯＧであるた
めに、Ｏ2 ラジカルと有機ＳＯＧの有機基が反応し膜収
縮及びクラックが発生する。更に収縮するために、寸法
も変わってしまう。
【００１５】本発明は、上述した問題点を解決して、有
機シリコーン系樹脂を用いる技術における問題点を解決
することを目的とする。第１の目的は、有機シリコーン
樹脂をエッチングして使用する場合も、表面の炭素系ポ
リマーに起因すると考えられる上層膜（ＣＶＤ膜等）と
の密着性の劣化を防止し、しかもこの効果を、平坦性の
劣化なく、有機シリコーン系樹脂の膜質の劣化なく（含
有水分量の増加なく）、かつ膜にクラックが入るような
おそれなく、実現することができる有機シリコーン系樹
脂膜の形成方法、及びこれを用いた半導体装置の製造方
法を提供することである。
機シリコーン系樹脂を用いる技術における問題点を解決
することを目的とする。第１の目的は、有機シリコーン
樹脂をエッチングして使用する場合も、表面の炭素系ポ
リマーに起因すると考えられる上層膜（ＣＶＤ膜等）と
の密着性の劣化を防止し、しかもこの効果を、平坦性の
劣化なく、有機シリコーン系樹脂の膜質の劣化なく（含
有水分量の増加なく）、かつ膜にクラックが入るような
おそれなく、実現することができる有機シリコーン系樹
脂膜の形成方法、及びこれを用いた半導体装置の製造方
法を提供することである。
【００１６】第２の目的は、有機シリコーン樹脂を用い
る場合もガス発生に基づくボイド発生などの問題がな
く、よって上層配線を形成する場合も不都合の生じない
有機シリコーン樹脂膜の形成方法を提供することであ
る。
る場合もガス発生に基づくボイド発生などの問題がな
く、よって上層配線を形成する場合も不都合の生じない
有機シリコーン樹脂膜の形成方法を提供することであ
る。
【００１７】
【００１８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、有機
シリコーン系樹脂を成膜し、該有機シリコーン系樹脂を
フッ化炭素またはフッ化炭化水素系ガスでエッチングし
て平坦化する工程を有する有機シリコーン系樹脂膜の処
理方法において、前記フッ化炭素またはフッ化炭化水素
系ガスでエッチングして平坦化する工程は、該処理によ
り処理後の前記有機シリコーン系樹脂の表面に炭素系ポ
リマーが付着する場合であり、かつ前記エッチング工程
の後、ホローカソード処理または平行平板型ＲＩＥ処理
を行うことにより、前記有機シリコーン系樹脂の表面に
付着した炭素系ポリマーを、主反応種を酸素イオンとす
る反応で除去しつつ、該有機シリコーン系樹脂の表面に
緻密な無機化層を形成して、炭素系ポリマーが除去され
た表面を得ることによりＣＶＤ絶縁膜との密着性を良く
し、その後該無機化層表面上にＣＶＤ絶縁膜を形成する
ことを特徴とする有機シリコーン系樹脂膜の処理方法で
あって、これにより上記目的を達成するものである。
シリコーン系樹脂を成膜し、該有機シリコーン系樹脂を
フッ化炭素またはフッ化炭化水素系ガスでエッチングし
て平坦化する工程を有する有機シリコーン系樹脂膜の処
理方法において、前記フッ化炭素またはフッ化炭化水素
系ガスでエッチングして平坦化する工程は、該処理によ
り処理後の前記有機シリコーン系樹脂の表面に炭素系ポ
リマーが付着する場合であり、かつ前記エッチング工程
の後、ホローカソード処理または平行平板型ＲＩＥ処理
を行うことにより、前記有機シリコーン系樹脂の表面に
付着した炭素系ポリマーを、主反応種を酸素イオンとす
る反応で除去しつつ、該有機シリコーン系樹脂の表面に
緻密な無機化層を形成して、炭素系ポリマーが除去され
た表面を得ることによりＣＶＤ絶縁膜との密着性を良く
し、その後該無機化層表面上にＣＶＤ絶縁膜を形成する
ことを特徴とする有機シリコーン系樹脂膜の処理方法で
あって、これにより上記目的を達成するものである。
【００１９】 請求項２の発明は、有機シリコーン系樹
脂を成膜し、該有機シリコーン系樹脂をフッ化炭素また
はフッ化炭化水素系ガスでエッチングして平坦化する処
理を行うことによりシリコーン系絶縁膜を形成する工程
を有する半導体装置の製造方法において、前記フッ化炭
素またはフッ化炭化水素系ガスでエッチングして平坦化
する工程は、該処理により処理後の前記有機シリコーン
系樹脂の表面に炭素系ポリマーが付着する場合であり、
かつ前記エッチング工程の後、ホローカソード処理また
は平行平板型ＲＩＥ処理を行うことにより、前記有機シ
リコーン系樹脂の表面に付着した炭素系ポリマーを、主
反応種を酸素イオンとする反応で除去しつつ、該有機シ
リコーン系樹脂の表面に緻密な無機化層を形成して、炭
素系ポリマーが除去された表面を得ることによりＣＶＤ
絶縁膜との密着性を良くし、その後該無機化層表面上に
ＣＶＤ絶縁膜を形成して、シリコーン系絶縁膜を形成す
る工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法
であって、これにより上記目的を達成するものである。
脂を成膜し、該有機シリコーン系樹脂をフッ化炭素また
はフッ化炭化水素系ガスでエッチングして平坦化する処
理を行うことによりシリコーン系絶縁膜を形成する工程
を有する半導体装置の製造方法において、前記フッ化炭
素またはフッ化炭化水素系ガスでエッチングして平坦化
する工程は、該処理により処理後の前記有機シリコーン
系樹脂の表面に炭素系ポリマーが付着する場合であり、
かつ前記エッチング工程の後、ホローカソード処理また
は平行平板型ＲＩＥ処理を行うことにより、前記有機シ
リコーン系樹脂の表面に付着した炭素系ポリマーを、主
反応種を酸素イオンとする反応で除去しつつ、該有機シ
リコーン系樹脂の表面に緻密な無機化層を形成して、炭
素系ポリマーが除去された表面を得ることによりＣＶＤ
絶縁膜との密着性を良くし、その後該無機化層表面上に
ＣＶＤ絶縁膜を形成して、シリコーン系絶縁膜を形成す
る工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法
であって、これにより上記目的を達成するものである。
【００２０】本明細書中において、有機シリコーン系樹
脂とは、ＳｉにＯＨ基及びアルキル基（メチル基）等の
有機基が結合して成るものを言う。これは一般に、有機
溶剤に溶解して塗布・焼成し、成膜される。
脂とは、ＳｉにＯＨ基及びアルキル基（メチル基）等の
有機基が結合して成るものを言う。これは一般に、有機
溶剤に溶解して塗布・焼成し、成膜される。
【００２１】上記発明は、本発明者による以下の知見に
より完成されたものである。即ち、同じプラズマ処理装
置であるＵＮＡ−２０００を用い、μ波ダウンフロー方
式で有機シリコーン系樹脂を処理した場合（ラジカル主
体の処理）と、ＲＦホローカソードを用いて処理した場
合（イオンリッチな処理）とを実験し、その減少膜厚を
調べた。また、そのときのクラックの発生の有無を調べ
た。次の表１に×で示すように、μ波ダウンフロー方式
ではクラックが生じたが、ホローカソードではそれがな
かった。かつ、ＩＲスペクトルにより、イオンリッチな
Ｏ2 プラズマ処理では、シリコーン系樹脂の表面が緻密
な無機化層となり、それ以上内部まで無機化されない
が、ラジカルを主とする場合は、無機化層がポーラスに
なって、内部まで無機化反応が進行してしまう傾向があ
ることがわかった（有機ＳＯＧの表面無機化処理技術に
ついては、本出願人により、特願平３−４５８７２にお
いて提案がなされている）。
より完成されたものである。即ち、同じプラズマ処理装
置であるＵＮＡ−２０００を用い、μ波ダウンフロー方
式で有機シリコーン系樹脂を処理した場合（ラジカル主
体の処理）と、ＲＦホローカソードを用いて処理した場
合（イオンリッチな処理）とを実験し、その減少膜厚を
調べた。また、そのときのクラックの発生の有無を調べ
た。次の表１に×で示すように、μ波ダウンフロー方式
ではクラックが生じたが、ホローカソードではそれがな
かった。かつ、ＩＲスペクトルにより、イオンリッチな
Ｏ2 プラズマ処理では、シリコーン系樹脂の表面が緻密
な無機化層となり、それ以上内部まで無機化されない
が、ラジカルを主とする場合は、無機化層がポーラスに
なって、内部まで無機化反応が進行してしまう傾向があ
ることがわかった（有機ＳＯＧの表面無機化処理技術に
ついては、本出願人により、特願平３−４５８７２にお
いて提案がなされている）。
【００２２】
【表１】
固定条件：μ波ダウンフロー μ波１０００Ｗ，
２．０Ｔｏｒｒ，Ｏ2 ５０００ＳＣＣＭ，ピンダウン ＲＦホローカソード ＲＦ２００Ｗ，０．１Ｔｏｒ
ｒ，Ｏ2 １０００ＳＣＣＭ，ピンアップ ＊１：Ｎ2 Ｈ2 ３００ＳＣＣＭ ＊２：Ｎ2 Ｈ2 ３０ＳＣＣＭ ×はクラックが発生
２．０Ｔｏｒｒ，Ｏ2 ５０００ＳＣＣＭ，ピンダウン ＲＦホローカソード ＲＦ２００Ｗ，０．１Ｔｏｒ
ｒ，Ｏ2 １０００ＳＣＣＭ，ピンアップ ＊１：Ｎ2 Ｈ2 ３００ＳＣＣＭ ＊２：Ｎ2 Ｈ2 ３０ＳＣＣＭ ×はクラックが発生
【００２３】また、図３に、ホローカソード処理、μ波
ダウンフロー処理、ＴＣＡ処理の各処理後における減少
膜厚の比較を示す。
ダウンフロー処理、ＴＣＡ処理の各処理後における減少
膜厚の比較を示す。
【００２４】上記本出願の請求項１，２の発明によれ
ば、ホローカソード処理または平行平板型ＲＩＥ処理に
より、有機シリコーン系樹脂表面の炭素系ポリマーが除
去されると考えられる。この結果、その上層に成膜する
場合も、良好な接着性をもって、膜形成することが可能
となる。
ば、ホローカソード処理または平行平板型ＲＩＥ処理に
より、有機シリコーン系樹脂表面の炭素系ポリマーが除
去されると考えられる。この結果、その上層に成膜する
場合も、良好な接着性をもって、膜形成することが可能
となる。
【００２５】かつ、この場合、上記したようにクラック
の発生や膜減りなどの劣化が小さく、悪影響をもたらさ
れない処理が達成され、これにより良好な有機シリコー
ン樹脂膜が得られる。また、かかる有機シリコーン樹脂
を有する半導体装置が得られる。
の発生や膜減りなどの劣化が小さく、悪影響をもたらさ
れない処理が達成され、これにより良好な有機シリコー
ン樹脂膜が得られる。また、かかる有機シリコーン樹脂
を有する半導体装置が得られる。
【００２６】 請求項３の発明は、基板上に下層配線及
び絶縁層が形成された下地上に有機シリコーン系樹脂を
成膜してシリコーン系樹脂絶縁膜を形成し、その後下層
配線との接続のためのコンタクトホールを形成する工程
を有する半導体装置の製造方法において、前記有機シリ
コーン系樹脂の熱処理後にエッチバックを施し、その後
前記コンタクトホールを形成するようにし、該有機シリ
コーン系樹脂の熱処理は、該有機シリコーン系樹脂を基
板の深さ方向に酸素雰囲気中で熱処理を行うものであ
り、これによって、後に形成するコンタクトホールの側
壁に露出する位置に対応する有機シリコーン系樹脂が無
機化されるまで該酸素雰囲気中での熱処理を行って、該
有機シリコーン系樹脂を、無機化された層と、無機化さ
れずに有機基が残っている層とにし、これにより、当該
熱処理工程後に前記コンタクトホールを形成する工程を
行うことにより、前記有機シリコーン系樹脂の該コンタ
クトホール側壁部に該当するコンタクトホールに対して
露出する部分が無機化された層になるものとしたことを
特徴とする半導体装置の製造方法であって、これにより
上記目的を達成するものである。
び絶縁層が形成された下地上に有機シリコーン系樹脂を
成膜してシリコーン系樹脂絶縁膜を形成し、その後下層
配線との接続のためのコンタクトホールを形成する工程
を有する半導体装置の製造方法において、前記有機シリ
コーン系樹脂の熱処理後にエッチバックを施し、その後
前記コンタクトホールを形成するようにし、該有機シリ
コーン系樹脂の熱処理は、該有機シリコーン系樹脂を基
板の深さ方向に酸素雰囲気中で熱処理を行うものであ
り、これによって、後に形成するコンタクトホールの側
壁に露出する位置に対応する有機シリコーン系樹脂が無
機化されるまで該酸素雰囲気中での熱処理を行って、該
有機シリコーン系樹脂を、無機化された層と、無機化さ
れずに有機基が残っている層とにし、これにより、当該
熱処理工程後に前記コンタクトホールを形成する工程を
行うことにより、前記有機シリコーン系樹脂の該コンタ
クトホール側壁部に該当するコンタクトホールに対して
露出する部分が無機化された層になるものとしたことを
特徴とする半導体装置の製造方法であって、これにより
上記目的を達成するものである。
【００２７】この発明によれば、酸素雰囲気中で熱処理
を行うことにより、後に形成するコンタクトホールの側
壁に露出する位置に対応する有機シリコーン系樹脂が無
機化されるまで該酸素雰囲気中での熱処理を行うので、
クラックが入りにくい。また、コンタクト側壁には無機
化されたＳＯＧが露出するため、高温スパッタ時に有機
基の分解したガスが放出されず、コンタクトの埋め込み
を劣化させることがない。かつ有機ＳＯＧからの放出ガ
ス量が低減し、Ａｌ配線の膜質劣化が軽減される。５０
０℃以下の温度で行えるため、下層にあるＡｌ配線への
影響（消失）が少ない。
を行うことにより、後に形成するコンタクトホールの側
壁に露出する位置に対応する有機シリコーン系樹脂が無
機化されるまで該酸素雰囲気中での熱処理を行うので、
クラックが入りにくい。また、コンタクト側壁には無機
化されたＳＯＧが露出するため、高温スパッタ時に有機
基の分解したガスが放出されず、コンタクトの埋め込み
を劣化させることがない。かつ有機ＳＯＧからの放出ガ
ス量が低減し、Ａｌ配線の膜質劣化が軽減される。５０
０℃以下の温度で行えるため、下層にあるＡｌ配線への
影響（消失）が少ない。
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。本実施例は、有機シリコーン系樹脂により
絶縁膜を形成して半導体装置を得る場合について、本発
明を適用したものである。本実施例では、図１に示した
処理装置を用いた。
て説明する。本実施例は、有機シリコーン系樹脂により
絶縁膜を形成して半導体装置を得る場合について、本発
明を適用したものである。本実施例では、図１に示した
処理装置を用いた。
【００３１】半導体基板１上にあらかじめ第１の配線パ
ターン２（第１層アルミニウム）が形成されたもの（図
２）を基板として用い、その上にＣＶＤ絶縁膜３を形成
し（図３）、更に平坦化のために有機シリコーン系樹脂
絶縁膜４をスピンコートし（図４）、エッチバックし
（図５）、その後、ホローカソード処理を施し（図
６）、更にＣＶＤ絶縁膜６を形成する（図７）工程を有
した層間絶縁膜の形成方法を示したものである。以下図
２〜図７を用いて、本実施例を工程順に説明する。
ターン２（第１層アルミニウム）が形成されたもの（図
２）を基板として用い、その上にＣＶＤ絶縁膜３を形成
し（図３）、更に平坦化のために有機シリコーン系樹脂
絶縁膜４をスピンコートし（図４）、エッチバックし
（図５）、その後、ホローカソード処理を施し（図
６）、更にＣＶＤ絶縁膜６を形成する（図７）工程を有
した層間絶縁膜の形成方法を示したものである。以下図
２〜図７を用いて、本実施例を工程順に説明する。
【００３２】図２は、その内部に半導体装置が組み込ま
れ、その表面に配線パターン２の形成された基板１を示
す。
れ、その表面に配線パターン２の形成された基板１を示
す。
【００３３】図３は、上記基板１上にプラズマＣＶＤ技
術を用い、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａ
ｎｅ Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5)4 ）をソースガスとして用いた
ＳｉＯ2 （以下Ｐ−ＳｉＯ2 と記す）を４００ｎｍの厚
さで形成して絶縁膜３を設けた状態を示す。
術を用い、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａ
ｎｅ Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5)4 ）をソースガスとして用いた
ＳｉＯ2 （以下Ｐ−ＳｉＯ2 と記す）を４００ｎｍの厚
さで形成して絶縁膜３を設けた状態を示す。
【００３４】図４は、上記図３にシリコーン系樹脂絶縁
膜４として、東京応化工業製ＯＣＤ−１４０００Ｔをス
ピンコートして形成し、次いで３．０×１０-3Ｔｏｒｒ
の真空中で４００℃、３０分のベーキングを行い、５０
０ｎｍの厚さで形成し、平坦化をした状態を示す。
膜４として、東京応化工業製ＯＣＤ−１４０００Ｔをス
ピンコートして形成し、次いで３．０×１０-3Ｔｏｒｒ
の真空中で４００℃、３０分のベーキングを行い、５０
０ｎｍの厚さで形成し、平坦化をした状態を示す。
【００３５】図５は、上記図４に平行平板型のＲＩＥ
（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置を
用い有機シリコーン系樹脂膜４と絶縁膜３であるＰ−Ｓ
ｉＯ2のエッチングレートの比を１とする条件でエッチ
バックした状態を示す。この時のエッチバックの条件
は、圧力２．０Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー５５０Ｗ、Ｃ2 Ｆ
8５ＳＣＣＭ、ＣＨＦ3 ３５ＳＣＣＭ、Ｈｅ５０ＳＣＣ
Ｍとした。本処理後の表面には、図５に×で模式的に示
す如く炭素系ポリマー５が付着している。この炭素系ポ
リマーために、次いで形成されるＣＶＤ絶縁膜６との密
着性が劣化し、有機シリコーン系樹脂膜４との界面で剥
がれるという問題が発生する。
（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置を
用い有機シリコーン系樹脂膜４と絶縁膜３であるＰ−Ｓ
ｉＯ2のエッチングレートの比を１とする条件でエッチ
バックした状態を示す。この時のエッチバックの条件
は、圧力２．０Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー５５０Ｗ、Ｃ2 Ｆ
8５ＳＣＣＭ、ＣＨＦ3 ３５ＳＣＣＭ、Ｈｅ５０ＳＣＣ
Ｍとした。本処理後の表面には、図５に×で模式的に示
す如く炭素系ポリマー５が付着している。この炭素系ポ
リマーために、次いで形成されるＣＶＤ絶縁膜６との密
着性が劣化し、有機シリコーン系樹脂膜４との界面で剥
がれるという問題が発生する。
【００３６】本実施例では、この問題を解決するため、
図１に示す装置によりホローカソード処理を施す。ホロ
ーカソード処理を施している基板１の状態を、図６に模
式的に示す。
図１に示す装置によりホローカソード処理を施す。ホロ
ーカソード処理を施している基板１の状態を、図６に模
式的に示す。
【００３７】図１のホローカソードについて説明する。
図１は、ホローカソード処理を実行するための処理装置
の概略図である。真空容器11は、Ｏ2 の導入口と排気口
を有している。真空容器11の内部には、電極12が、真空
容器11と電気的に絶縁されて存在している。
図１は、ホローカソード処理を実行するための処理装置
の概略図である。真空容器11は、Ｏ2 の導入口と排気口
を有している。真空容器11の内部には、電極12が、真空
容器11と電気的に絶縁されて存在している。
【００３８】電極12は、図に示されている如く、２個の
向かい合った電極が電気的に接続されて、ホローカソー
ド10を構成している。向かい合った電極の上側の電極
は、メっシュ構造をなしている。このような電極12に、
ＲＦ電力が印加される。この２個の向かい合った電極間
の距離は、１ｃｍ〜５ｃｍが適当である。この実施例で
は、２ｃｍのものを使用した。
向かい合った電極が電気的に接続されて、ホローカソー
ド10を構成している。向かい合った電極の上側の電極
は、メっシュ構造をなしている。このような電極12に、
ＲＦ電力が印加される。この２個の向かい合った電極間
の距離は、１ｃｍ〜５ｃｍが適当である。この実施例で
は、２ｃｍのものを使用した。
【００３９】ホローカソードは、放電インピーダンスが
小さいため、大きな電流が流れる。即ちプラズマの密度
が非常に高く、基板表面に、多量のＯ2 イオンが入射す
る。そしてイオンのエネルギーは小さい。この結果、有
機シリコーン系樹脂の最表面の薄い層のみが緻密な無機
化層に変化するのである。
小さいため、大きな電流が流れる。即ちプラズマの密度
が非常に高く、基板表面に、多量のＯ2 イオンが入射す
る。そしてイオンのエネルギーは小さい。この結果、有
機シリコーン系樹脂の最表面の薄い層のみが緻密な無機
化層に変化するのである。
【００４０】処理条件としては、Ｏ2 １００ＳＣＣＭ、
ＲＦパワー２００Ｗ、圧力０．７Ｔｏｒｒ、１分とし
た。本処理とアッシャーでの処理との大きな違いは、ア
ッシャーでは、主反応種がＯ2 ラジカルであるのに対し
て、ホローカソード処理では、主反応種がＯ2 イオンで
あることである。このため、アッシャーでは、有機シリ
コーン系樹脂にクラックが入ってしまったが、ホローカ
ソード処理では、有機シリコーン系樹脂膜４の表面だけ
が緻密な無機化層となり、クラックが入らない。そして
本処理により、エッチバック後の炭素系ポリマー５が十
分に除去される。
ＲＦパワー２００Ｗ、圧力０．７Ｔｏｒｒ、１分とし
た。本処理とアッシャーでの処理との大きな違いは、ア
ッシャーでは、主反応種がＯ2 ラジカルであるのに対し
て、ホローカソード処理では、主反応種がＯ2 イオンで
あることである。このため、アッシャーでは、有機シリ
コーン系樹脂にクラックが入ってしまったが、ホローカ
ソード処理では、有機シリコーン系樹脂膜４の表面だけ
が緻密な無機化層となり、クラックが入らない。そして
本処理により、エッチバック後の炭素系ポリマー５が十
分に除去される。
【００４１】図７は、上記図６にプラズマＣＶＤ技術を
用い、前出のＴＥＯＳをソースガスとして用いたＳｉＯ
2 を３００ｎｍの厚さで形成して、ＣＶＤ絶縁膜６を設
けた状態を示す。これで第１配線パターン２上の層間絶
縁膜の形成が完成された。
用い、前出のＴＥＯＳをソースガスとして用いたＳｉＯ
2 を３００ｎｍの厚さで形成して、ＣＶＤ絶縁膜６を設
けた状態を示す。これで第１配線パターン２上の層間絶
縁膜の形成が完成された。
【００４２】本実施例によれば、次のような効果がもた
らされる。即ち、炭素系ポリマーを除去するため、従来
のように、例えば、ＡｒイオンによるＡｒスパッタエッ
チングを用いると、有機シリコーン系樹脂とＰ−ＳｉＯ
2 のエッチングレートの比を１にすることができないた
め、平坦性が劣化してしまい、また、別の方法として、
レジスト剥離用の装置であるアッシャーを用いる場合
は、Ｏ2 ラジカルが主反応種であることから、有機シリ
コーン系樹脂にクラックが入ってしまい、更に、発煙硝
酸などによる湿式処理を施すと、有機シリコーン系樹脂
膜中の含有水分量が増加する等の問題が発生したのに対
し、これらの問題を一掃でき、膜質の劣化等の悪影響を
何らもたらすことなく、炭素系ポリマーを除去でき、上
層の成膜を良好にすることができる。
らされる。即ち、炭素系ポリマーを除去するため、従来
のように、例えば、ＡｒイオンによるＡｒスパッタエッ
チングを用いると、有機シリコーン系樹脂とＰ−ＳｉＯ
2 のエッチングレートの比を１にすることができないた
め、平坦性が劣化してしまい、また、別の方法として、
レジスト剥離用の装置であるアッシャーを用いる場合
は、Ｏ2 ラジカルが主反応種であることから、有機シリ
コーン系樹脂にクラックが入ってしまい、更に、発煙硝
酸などによる湿式処理を施すと、有機シリコーン系樹脂
膜中の含有水分量が増加する等の問題が発生したのに対
し、これらの問題を一掃でき、膜質の劣化等の悪影響を
何らもたらすことなく、炭素系ポリマーを除去でき、上
層の成膜を良好にすることができる。
【００４３】実施例２
本実施例では、炭素系ポリマー除去のための処理を、平
行平板型のＲＩＥ装置によるＯ2 イオンの処理によって
行った。本実施例では、イオンの密度がホローカソード
処理より小さいので、実施例１よりも処理能力が小さく
なる傾向はあったが、実施例１とほぼ同様の効果が得ら
れた。
行平板型のＲＩＥ装置によるＯ2 イオンの処理によって
行った。本実施例では、イオンの密度がホローカソード
処理より小さいので、実施例１よりも処理能力が小さく
なる傾向はあったが、実施例１とほぼ同様の効果が得ら
れた。
【００４４】実施例３
この実施例は、請求項３の発明を具体化したものであ
る。図15及び図16を参照する。
る。図15及び図16を参照する。
【００４５】本実施例においては、図15に示すような、
基板１上にＡｌ配線２及び絶縁層３が形成された下地上
に有機シリコーン樹脂４（有機ＳＯＧ）を塗布し、その
後４００℃、３０分の熱処理を真空中で行った後に、急
熱装置（ＲＴＡ）を用いて、５００℃、Ｏ2 雰囲気中
で、深い方のコンタクトホール（図16のコンタクトホー
ル（ｂ）参照）の側壁に露出する位置に対応する有機シ
リコーン樹脂が無機化されるまで処理を行う。図15中、
４ａで無機化された有機シリコーン樹脂４の上層部を示
し、４ｂで無機化されずに有機基が残っている有機シリ
コーン樹脂４の下層部を示す。
基板１上にＡｌ配線２及び絶縁層３が形成された下地上
に有機シリコーン樹脂４（有機ＳＯＧ）を塗布し、その
後４００℃、３０分の熱処理を真空中で行った後に、急
熱装置（ＲＴＡ）を用いて、５００℃、Ｏ2 雰囲気中
で、深い方のコンタクトホール（図16のコンタクトホー
ル（ｂ）参照）の側壁に露出する位置に対応する有機シ
リコーン樹脂が無機化されるまで処理を行う。図15中、
４ａで無機化された有機シリコーン樹脂４の上層部を示
し、４ｂで無機化されずに有機基が残っている有機シリ
コーン樹脂４の下層部を示す。
【００４６】その後、エッチバックしプラズマＣＶＤを
用いたＳｉＯ2 膜６を堆積する。これにより、図16の構
造を得る。この場合は、コンタクトホール（ｂ）の側壁
部分の有機シリコーン樹脂４は無機化されていて無機化
層４ａになっているために、次工程の上層Ａｌ配線形成
時（例えば、基板加熱５００℃のスパッタリング）に
も、有機系のガスが放出されず、よって埋め込み特性の
劣化がなく、抵抗値が上がることもない。
用いたＳｉＯ2 膜６を堆積する。これにより、図16の構
造を得る。この場合は、コンタクトホール（ｂ）の側壁
部分の有機シリコーン樹脂４は無機化されていて無機化
層４ａになっているために、次工程の上層Ａｌ配線形成
時（例えば、基板加熱５００℃のスパッタリング）に
も、有機系のガスが放出されず、よって埋め込み特性の
劣化がなく、抵抗値が上がることもない。
【００４７】更に、有機シリコーン樹脂からの放出され
るガスの総量が減少するために、上層のＡｌ配線の膜質
劣化が抑えられる。またここで、５００℃で加熱を行う
ので、下層にあるＡｌ配線への影響（消失等）もない。
るガスの総量が減少するために、上層のＡｌ配線の膜質
劣化が抑えられる。またここで、５００℃で加熱を行う
ので、下層にあるＡｌ配線への影響（消失等）もない。
【００４８】実施例４
次に、図17〜図21を参照して、実施例４を説明する。こ
の実施例は、請求項３の発明を具体化したものである。
の実施例は、請求項３の発明を具体化したものである。
【００４９】この実施例は、半導体基板１にあらかじめ
第１層の配線２を形成し（図17）、その上にシリコーン
樹脂絶縁膜４を塗布成膜し（図18）、それに開孔（Ｂ）
を作り（図20）、第２の配線20を形成する（図21）際
に、本発明を適用した。
第１層の配線２を形成し（図17）、その上にシリコーン
樹脂絶縁膜４を塗布成膜し（図18）、それに開孔（Ｂ）
を作り（図20）、第２の配線20を形成する（図21）際
に、本発明を適用した。
【００５０】図17は、その内部に半導体装置が組み込ま
れ、その表面に配線２を形成した基板１を示す。
れ、その表面に配線２を形成した基板１を示す。
【００５１】図18は、上記基板１上に東京応化工業製Ｏ
ＣＤ−１４０００Ｔを塗布し、次いで真空中で４００
℃、３０分ベーキングを行い、シリコーン樹脂絶縁膜４
を形成した状態を示す。
ＣＤ−１４０００Ｔを塗布し、次いで真空中で４００
℃、３０分ベーキングを行い、シリコーン樹脂絶縁膜４
を形成した状態を示す。
【００５２】図22はこの状態のシリコーン樹脂絶縁膜４
を赤外吸収スペクトルメータ（ＦＴ−ＩＲ）を用いて、
膜中の組成を測定した結果得られたスペクトルを示す。
１０００−１１３０ｃｍ-1付近に見られるピークはＳｉ
−Ｏ−Ｓｉの結合、１２４５−１２７５ｃｍ-1付近に見
られるピークはＳｉ−ＣＨ3 の結合、３０００ｃｍ-1付
近に見られるピークはＳｉ−ＣＨの結合を表す。このよ
うに図18の状態ではシリコーン樹脂絶縁膜４中にＣＨ3
のメチル基が存在することがわかる。
を赤外吸収スペクトルメータ（ＦＴ−ＩＲ）を用いて、
膜中の組成を測定した結果得られたスペクトルを示す。
１０００−１１３０ｃｍ-1付近に見られるピークはＳｉ
−Ｏ−Ｓｉの結合、１２４５−１２７５ｃｍ-1付近に見
られるピークはＳｉ−ＣＨ3 の結合、３０００ｃｍ-1付
近に見られるピークはＳｉ−ＣＨの結合を表す。このよ
うに図18の状態ではシリコーン樹脂絶縁膜４中にＣＨ3
のメチル基が存在することがわかる。
【００５３】図19は、酸素雰囲気中で熱処理を行い、シ
リコーン樹脂絶縁膜４を無機化した図を示す。図23は、
この状態の無機化ＳＯＧ膜４ａをＦＴ−ＩＲによって測
定した結果、得られたスペクトルを示す。図22で見られ
た１２５０ｃｍ-1付近のＳｉ−ＣＨ3 結合のピーク、３
０００ｃｍ-1付近のＳｉ−ＣＨのピークは見られない。
即ち、メチル基が除去されたことを示す。なお、この時
の熱処理温度は６００℃、処理時間は３分である。ま
た、この処理は急熱処理装置（ＲＴＰ）を用いて行っ
た。図24は、この熱処理を窒素雰囲気中で行った場合の
ＦＴ−ＩＲスペクトルを示す。この場合、Ｓｉ−ＣＨ3
のピーク、Ｓｉ−ＣＨのピークが測定されている。ま
た、この強度は熱処理う行う前の強度（図22）と同程度
である。これより窒素雰囲気中での熱処理した場合、メ
チル基は除去できないことがわかる。
リコーン樹脂絶縁膜４を無機化した図を示す。図23は、
この状態の無機化ＳＯＧ膜４ａをＦＴ−ＩＲによって測
定した結果、得られたスペクトルを示す。図22で見られ
た１２５０ｃｍ-1付近のＳｉ−ＣＨ3 結合のピーク、３
０００ｃｍ-1付近のＳｉ−ＣＨのピークは見られない。
即ち、メチル基が除去されたことを示す。なお、この時
の熱処理温度は６００℃、処理時間は３分である。ま
た、この処理は急熱処理装置（ＲＴＰ）を用いて行っ
た。図24は、この熱処理を窒素雰囲気中で行った場合の
ＦＴ−ＩＲスペクトルを示す。この場合、Ｓｉ−ＣＨ3
のピーク、Ｓｉ−ＣＨのピークが測定されている。ま
た、この強度は熱処理う行う前の強度（図22）と同程度
である。これより窒素雰囲気中での熱処理した場合、メ
チル基は除去できないことがわかる。
【００５４】図20はレジスト73を塗布し、パターニング
後、配線２が露出する深さまでエッチングした状態を示
す。
後、配線２が露出する深さまでエッチングした状態を示
す。
【００５５】図21は基板１を５００℃に加熱し、第２の
配線20をスパッタで形成し、レジストを塗布し、パター
ニングを行った後、エッチングし、レジストを除去した
状態を示す。コンタクト部でボイドが発生せずに配線が
埋め込まれ、良好な上層配線が形成される。
配線20をスパッタで形成し、レジストを塗布し、パター
ニングを行った後、エッチングし、レジストを除去した
状態を示す。コンタクト部でボイドが発生せずに配線が
埋め込まれ、良好な上層配線が形成される。
【００５６】本実施例においては、少なくともシリコー
ン樹脂を含有する絶縁膜について、この絶縁膜を熱処理
によって無機化処理する工程において、熱処理を酸素雰
囲気中で行うようにしたので良好な有機シリコーン膜を
成膜でき、性能の良い半導体装置を得ることができた。
ン樹脂を含有する絶縁膜について、この絶縁膜を熱処理
によって無機化処理する工程において、熱処理を酸素雰
囲気中で行うようにしたので良好な有機シリコーン膜を
成膜でき、性能の良い半導体装置を得ることができた。
【００５７】実施例５この例は、参考例であるが、便宜上、実施例５として説
明する。この参考例は、 位相シフトマスクのシフターに
有機シリコーン樹脂（有機ＳＯＧ）を使う場合、有機シ
リコーン樹脂の表面及び側面を平行平板やホローカソー
ドを用いたＯ２プラズマを用いて、Ｏ２イオンを主体と
するプラズマにさらすようにした例である。
明する。この参考例は、 位相シフトマスクのシフターに
有機シリコーン樹脂（有機ＳＯＧ）を使う場合、有機シ
リコーン樹脂の表面及び側面を平行平板やホローカソー
ドを用いたＯ２プラズマを用いて、Ｏ２イオンを主体と
するプラズマにさらすようにした例である。
【００５８】図25は、図10と同様、位相シフトマスクと
なるガラス基板71に、光を遮光するための遮光部72をな
すＣｒがパターニングされたものである。
なるガラス基板71に、光を遮光するための遮光部72をな
すＣｒがパターニングされたものである。
【００５９】図26はシフターとなる有機シリコーン樹脂
４をコーティングした後に、この有機シリコーン樹脂４
をＯ2 イオンを主反応種とするＯ2 プラズマ８にさらし
たものである。このＯ2 プラズマは平行平板型のプラズ
マ発生装置にＯ2 ガスを導入しＲＦによる放電をさせた
ものでよい。この時の条件は、０．１Ｔｏｒｒ、Ｏ2ガ
ス１００ＳＣＣＭ、ＲＦ２００Ｗ、処理時間２分であっ
た。この処理により、有機シリコーン樹脂４（有機ＳＯ
Ｇ）の最表面が緻密に無機化される。この無機化層が、
後工程のアッシング時のＯ2 ラジカルのストッパーとな
る。この無機化層を符号４ａで示し、特に×印を付して
無機化された部分を模式的に示す。更にＯ2 イオンを高
密度化する方法であるホローカソード構造の装置を用い
ると、より緻密な無機化層を形成することができる。
４をコーティングした後に、この有機シリコーン樹脂４
をＯ2 イオンを主反応種とするＯ2 プラズマ８にさらし
たものである。このＯ2 プラズマは平行平板型のプラズ
マ発生装置にＯ2 ガスを導入しＲＦによる放電をさせた
ものでよい。この時の条件は、０．１Ｔｏｒｒ、Ｏ2ガ
ス１００ＳＣＣＭ、ＲＦ２００Ｗ、処理時間２分であっ
た。この処理により、有機シリコーン樹脂４（有機ＳＯ
Ｇ）の最表面が緻密に無機化される。この無機化層が、
後工程のアッシング時のＯ2 ラジカルのストッパーとな
る。この無機化層を符号４ａで示し、特に×印を付して
無機化された部分を模式的に示す。更にＯ2 イオンを高
密度化する方法であるホローカソード構造の装置を用い
ると、より緻密な無機化層を形成することができる。
【００６０】このホローカソードについて説明する。図
31は、ホローカソード処理を実行するための処理装置の
概略図である。真空容器11は、Ｏ2 の導入口と排気口を
有している。真空容器11の内部には電極12が真空容器１
と電気的に絶縁されて存在している。電極12は図に示さ
れている如く２個の向かい合った電極が電気的に接続さ
れている。この向かい合った電極の内の上側の電極はメ
ッシュ構造をしている。そしてこの電極12にＲＦ電力が
印加されている。この２個の向かい合った電極間距離は
１ｃｍ〜５ｃｍが適当であるが、ここでは２ｃｍのもの
を使用した。ホローカソードは、放電インピーダンスが
小さいため、大きな電流が流れる。即ちプラズマの密度
が非常に高く基板表面に多量のイオンが入射する。そし
て、イオンのエネルギーは小さい。このため、ＳＯＧの
最表面の薄い層のみが緻密な無機化層に変化するのであ
る。この処理の条件は本実施例では０．１Ｔｏｒｒ、Ｏ
2ガス１００ＳＣＣＭ、ＲＦ２００Ｗ、処理時間１分で
あった。
31は、ホローカソード処理を実行するための処理装置の
概略図である。真空容器11は、Ｏ2 の導入口と排気口を
有している。真空容器11の内部には電極12が真空容器１
と電気的に絶縁されて存在している。電極12は図に示さ
れている如く２個の向かい合った電極が電気的に接続さ
れている。この向かい合った電極の内の上側の電極はメ
ッシュ構造をしている。そしてこの電極12にＲＦ電力が
印加されている。この２個の向かい合った電極間距離は
１ｃｍ〜５ｃｍが適当であるが、ここでは２ｃｍのもの
を使用した。ホローカソードは、放電インピーダンスが
小さいため、大きな電流が流れる。即ちプラズマの密度
が非常に高く基板表面に多量のイオンが入射する。そし
て、イオンのエネルギーは小さい。このため、ＳＯＧの
最表面の薄い層のみが緻密な無機化層に変化するのであ
る。この処理の条件は本実施例では０．１Ｔｏｒｒ、Ｏ
2ガス１００ＳＣＣＭ、ＲＦ２００Ｗ、処理時間１分で
あった。
【００６１】図26の構造を得た後は、通常のレジストの
パターニング方法を用いて、シフターとなるＳＯＧを所
望のパターンにするために、レジスト73をパターニング
し、図27の構造とした。
パターニング方法を用いて、シフターとなるＳＯＧを所
望のパターンにするために、レジスト73をパターニング
し、図27の構造とした。
【００６２】図28は、レジスト73をマスクとして、有機
シリコーン樹脂膜４をプラズマエッチングして得た構造
を示す。
シリコーン樹脂膜４をプラズマエッチングして得た構造
を示す。
【００６３】次に、図29のように、図26において用いた
Ｏ2 プラズマによる処理を更に施し、図示の如く有機シ
リコーン樹脂４の側面も無機化する。
Ｏ2 プラズマによる処理を更に施し、図示の如く有機シ
リコーン樹脂４の側面も無機化する。
【００６４】次いで、レジスト73を剥離し、図30の構造
を得る。この時通常のアッシャー（Ｏ2 ラジカル）を用
いても、有機シリコーン樹脂には、クラックも入らず、
もちろん膜の収縮もない。
を得る。この時通常のアッシャー（Ｏ2 ラジカル）を用
いても、有機シリコーン樹脂には、クラックも入らず、
もちろん膜の収縮もない。
【００６５】本実施例によれば、シフターである有機シ
リコーン樹脂（有機ＳＯＧ）表面、及び側面をアッシン
グ前にＯ2 イオンを主とするプラズマにさらすことによ
り、有機シリコーン樹脂（ＳＯＧ）表面が緻密に無機化
されるために、その後のＯ2ラジカルを主反応種とする
アッシング処理をしても、シフターである有機シリコー
ン樹脂にクラックが入ることや、収縮することを防ぐこ
とができる。
リコーン樹脂（有機ＳＯＧ）表面、及び側面をアッシン
グ前にＯ2 イオンを主とするプラズマにさらすことによ
り、有機シリコーン樹脂（ＳＯＧ）表面が緻密に無機化
されるために、その後のＯ2ラジカルを主反応種とする
アッシング処理をしても、シフターである有機シリコー
ン樹脂にクラックが入ることや、収縮することを防ぐこ
とができる。
【００６６】本発明によれば、良好な膜質の有機シリコ
ーン系樹脂膜を得ることができる。即ち表面の炭素系ポ
リマーを除去できたため、及び/または樹脂が緻密に無
機化したためと考えられる処理により、その上層に形成
する膜（ＣＶＤ膜等）との密着性の向上が達成され、上
層の配線の形成なども問題なく良好に達成できる。しか
もこの場合、平坦性の劣化がなく、有機シリコーン樹脂
の膜質の劣化（含有水分量の増加）がなく、かつ有機シ
リコーン樹脂にクラックが生じることなく、この効果を
得ることができる。
ーン系樹脂膜を得ることができる。即ち表面の炭素系ポ
リマーを除去できたため、及び/または樹脂が緻密に無
機化したためと考えられる処理により、その上層に形成
する膜（ＣＶＤ膜等）との密着性の向上が達成され、上
層の配線の形成なども問題なく良好に達成できる。しか
もこの場合、平坦性の劣化がなく、有機シリコーン樹脂
の膜質の劣化（含有水分量の増加）がなく、かつ有機シ
リコーン樹脂にクラックが生じることなく、この効果を
得ることができる。
【図１】実施例１に用いた処理装置（ホローカソード処
理装置）の構成図である。
理装置）の構成図である。
【図２】実施例１の工程を示す図である（１）。
【図３】実施例１の工程を示す図である（２）。
【図４】実施例１の工程を示す図である（３）。
【図５】実施例１の工程を示す図である（４）。
【図６】実施例１の工程を示す図である（５）。
【図７】実施例１の工程を示す図である（６）。
【図８】本発明の作用説明のための図である。
【図９】問題点を示す図である。
【図10】従来の位相シフトマスクの製造方法を示す図で
ある（１）。
ある（１）。
【図11】従来の位相シフトマスクの製造方法を示す図で
ある（２）。
ある（２）。
【図12】従来の位相シフトマスクの製造方法を示す図で
ある（３）。
ある（３）。
【図13】従来の位相シフトマスクの製造方法を示す図で
ある（４）。
ある（４）。
【図14】従来の位相シフトマスクの製造方法を示す図で
ある（５）。
ある（５）。
【図15】実施例３の工程を示す図である（１）。
【図16】実施例３の工程を示す図である（２）。
【図17】実施例４の工程を示す図である（１）。
【図18】実施例４の工程を示す図である（２）。
【図19】実施例４の工程を示す図である（３）。
【図20】実施例４の工程を示す図である（４）。
【図21】実施例４の工程を示す図である（５）。
【図22】作用説明図である。
【図23】作用説明図である。
【図24】作用説明図である。
【図25】実施例５の工程を示す図である（１）。
【図26】実施例５の工程を示す図である（２）。
【図27】実施例５の工程を示す図である（３）。
【図28】実施例５の工程を示す図である（４）。
【図29】実施例５の工程を示す図である（５）。
【図30】実施例５の工程を示す図である（６）。
【図31】実施例４で用いたホローカソード処理装置であ
る。
る。
１ 基板
４ 有機シリコーン系樹脂
５ 炭素系ポリマー
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 山岸 弘明
東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ
ニー株式会社内
(56)参考文献 特開 平２−36529（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−319942（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−263428（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】有機シリコーン系樹脂を成膜し、該有機シ
リコーン系樹脂をフッ化炭素またはフッ化炭化水素系ガ
スでエッチングして平坦化する工程を有する有機シリコ
ーン系樹脂膜の処理方法において、 前記フッ化炭素またはフッ化炭化水素系ガスでエッチン
グして平坦化する工程は、該処理により処理後の前記有
機シリコーン系樹脂の表面に炭素系ポリマーが付着する
場合であり、かつ前記エッチング工程の後、ホローカソ
ード処理または平行平板型ＲＩＥ処理を行うことによ
り、前記有機シリコーン系樹脂の表面に付着した炭素系
ポリマーを、主反応種を酸素イオンとする反応で除去し
つつ、該有機シリコーン系樹脂の表面に緻密な無機化層
を形成して、炭素系ポリマーが除去された表面を得るこ
とによりＣＶＤ絶縁膜との密着性を良くし、その後該無
機化層表面上にＣＶＤ絶縁膜を形成することを特徴とす
る有機シリコーン系樹脂膜の処理方法。 - 【請求項２】有機シリコーン系樹脂を成膜し、該有機シ
リコーン系樹脂をフッ化炭素またはフッ化炭化水素系ガ
スでエッチングして平坦化する処理を行うことによりシ
リコーン系絶縁膜を形成する工程を有する半導体装置の
製造方法において、 前記フッ化炭素またはフッ化炭化水素系ガスでエッチン
グして平坦化する工程は、該処理により処理後の前記有
機シリコーン系樹脂の表面に炭素系ポリマーが付着する
場合であり、かつ前記エッチング工程の後、ホローカソ
ード処理または平行平板型ＲＩＥ処理を行うことによ
り、前記有機シリコーン系樹脂の表面に付着した炭素系
ポリマーを、主反応種を酸素イオンとする反応で除去し
つつ、該有機シリコーン系樹脂の表面に緻密な無機化層
を形成して、炭素系ポリマーが除去された表面を得るこ
とによりＣＶＤ絶縁膜との密着性を良くし、その後該無
機化層表面上にＣＶＤ絶縁膜を形成して、シリコーン系
絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項３】基板上に下層配線及び絶縁層が形成された
下地上に有機シリコーン系樹脂を成膜してシリコーン系
樹脂絶縁膜を形成し、その後下層配線との接続のための
コンタクトホールを形成する工程を有する半導体装置の
製造方法において、 前記有機シリコーン系樹脂の熱処理後にエッチバックを
施し、その後前記コンタクトホールを形成するように
し、 該有機シリコーン系樹脂の熱処理は、該有機シリコーン
系樹脂を基板の深さ方向に酸素雰囲気中で熱処理を行う
ものであり、これによって、後に形成するコンタクトホ
ールの側壁に露出する位置に対応する有機シリコーン系
樹脂が無機化されるまで該酸素雰囲気中での熱処理を行
って、該有機シリコーン系樹脂を、無機化された層と、
無機化されずに有機基が残っている層とにし、これによ
り、 当該熱処理工程後に前記コンタクトホールを形成する工
程を行うことにより、前記有機シリコーン系樹脂の該コ
ンタクトホール側壁部に該当するコンタクトホールに対
して露出する部分が無機化された層になるものとしたこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP34327692A JP3501407B2 (ja) | 1991-12-30 | 1992-11-30 | 有機シリコーン系樹脂膜の形成方法、及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36052891 | 1991-12-30 | ||
| JP3-360528 | 1991-12-30 | ||
| JP34327692A JP3501407B2 (ja) | 1991-12-30 | 1992-11-30 | 有機シリコーン系樹脂膜の形成方法、及び半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05283377A JPH05283377A (ja) | 1993-10-29 |
| JP3501407B2 true JP3501407B2 (ja) | 2004-03-02 |
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ID=32032035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34327692A Expired - Fee Related JP3501407B2 (ja) | 1991-12-30 | 1992-11-30 | 有機シリコーン系樹脂膜の形成方法、及び半導体装置の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
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-
1992
- 1992-11-30 JP JP34327692A patent/JP3501407B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05283377A (ja) | 1993-10-29 |
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