JP4216922B2 - 酸化膜のエッチング方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の基板上に形成された酸化膜をエッチングする酸化膜のエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造においては、最近の高密度化および高集積化の要請に対応して、回路構成を多層配線構造にする傾向にあり、このため、下層の半導体デバイスと上層の配線層との接続部であるコンタクトホールや、上下の配線層同士の接続部であるビアホールなどの層間の電気的接続のための技術が重要となっている。
【０００３】
このような技術において、配線層の微細化が進み、配線がますます細くなる傾向にあり、ビアホールやコンタクトホールを形成するためのコンタクトエッチングで下地が配線の場合、図６に示すように、配線１０２の幅よりホールの開口部１０３の径のほうが大きい場合や、マスクのずれにより配線１０４から少しずれた位置にホールの開口部１０５が存在する場合が生じる。なお、図６中、１０１は酸化膜、１０６はレジスト層である。
【０００４】
また、図７に示すように、下の層の影響で配線に段ができる場合があり、深い位置にある配線１０７までエッチングさせようとすると、浅い位置にある配線１０８がオーバーエッチになり、配線１０８の横の酸化膜がエッチングされ、下の配線１０９とショートするおそれがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、深い位置と浅い位置とに配線が存在する場合に、深い位置の配線まで酸化膜をエッチングすることができるとともに、浅い位置の配線の横の酸化膜がエッチングされることを防止することができる酸化膜のエッチング方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、Ｃ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスを含む処理ガスを用いた酸化膜のエッチングにおいて、エッチャントであるＣ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスの流量ないし分圧を従来よりも極端に低くすることにより、浅い位置の配線部分の酸化膜を必要以上エッチングすることなく、深い位置の配線部分のエッチングが可能になることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の第１の観点によれば、基板上に配設された酸化膜の上面から、前記酸化膜内に埋め込まれ且つ前記上面からの深さが異なる第１及び第２配線層に至るように、前記酸化膜内に夫々第１及び第２ホールをプラズマエッチングにより形成する酸化膜のエッチング方法であって、前記基板を気密な処理室内に配置する工程と、前記処理室内を排気しながら、前記処理室内にＣ ４ Ｆ ８ ガスまたはＣ ５ Ｆ ８ ガスを具備する処理ガスを供給する工程と、前記処理ガスをプラズマ化しながら、前記プラズマを使用して前記酸化膜をエッチングする工程と、を具備し、前記酸化膜をエッチングする工程において、前記処理室内の圧力を３０〜６０ｍＴｏｒｒに設定すると共に、前記処理室内の前記Ｃ ４ Ｆ ８ ガスまたはＣ ５ Ｆ ８ ガスの分圧を０．０７〜０．３５ｍＴｏｒｒに設定することと、前記第２配線層は前記第１配線層よりも浅い位置に配置され、前記酸化膜の前記表面上における前記第２配線層の正射影に対して、前記第２ホールの開口が重なる面積が前記開口の面積の１／４以上１未満であることと、を含む酸化膜のエッチング方法が提供される。
【０００８】
本発明の第２の観点によれば、基板上に配設された酸化膜の上面から、前記酸化膜内に埋め込まれ且つ前記上面からの深さが異なる第１及び第２配線層に至るように、前記酸化膜内に夫々第１及び第２ホールをプラズマエッチングにより形成する酸化膜のエッチング方法であって、前記基板を気密な処理室内に配置する工程と、前記処理室内を排気しながら、前記処理室内にＣ ４ Ｆ ８ ガスまたはＣ ５ Ｆ ８ ガスを具備する処理ガスを供給する工程と、前記処理ガスをプラズマ化しながら、前記プラズマを使用して前記酸化膜をエッチングする工程と、を具備し、前記酸化膜をエッチングする工程において、前記処理室内の圧力を３０〜６０ｍＴｏｒｒに設定すると共に、前記処理室内の前記Ｃ ４ Ｆ ８ ガスまたはＣ ５ Ｆ ８ ガスの分圧を０．０７〜０．３５ｍＴｏｒｒに設定することと、前記処理ガスはＣＯガスを更に具備し、前記Ｃ ４ Ｆ ８ ガスまたはＣ ５ Ｆ ８ ガスに対する前記ＣＯガスの流量比を３５〜２００に設定することと、を含む酸化膜のエッチング方法が提供される。
【００１０】
本発明においては、酸化膜をエッチングする工程において、処理室内の圧力を３０〜６０ｍＴｏｒｒに設定すると共に、処理室内のＣ ４ Ｆ ８ ガスまたはＣ ５ Ｆ ８ ガスの分圧を０．０７〜０．３５ｍＴｏｒｒに設定したので、浅い位置の配線部分のエッチング付着物によりそれより下方へのエッチングの進行が阻止される。一方、エッチャントの量が少なくても処理室内の圧力、及び処理室内のＣ ４ Ｆ ８ ガスまたはＣ ５ Ｆ ８ ガスの分圧が本発明の範囲内であれば、酸化物を深い位置の配線部分までエッチングすることが可能となる。
【００１１】
また、処理ガスとして上記エッチャント以外にＣＯを含有させることにより、ＣＯがエッチング残渣であるＦと化合してその化合物が系外に排出されるため選択比が上昇するとともに、堆積したＣを分解してエッチングを促進する。この場合にも処理室内に導入される処理ガスにおけるＣ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスに対するＣＯガスの比を３５〜２００の範囲としてＣ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスの量を相対的に少なくすることにより、浅い位置の配線部分の過度のエッチングを阻止しつつ深い位置の配線部分まで酸化膜をエッチングすることが可能となる。
【００１２】
上記本発明の酸化膜のエッチング方法において、処理室内に導入される処理ガスは水素含有ガスを含んでもよい。処理ガスに水素含有ガスを添加することにより、エッチング反応が促進されエッチングレートを上昇させることができる。また、水素含有ガスとして、ＣＨＦ3ガスまたはＣＨ2Ｆ2ガスを用いることができる。このように水素含有ガスとしてＣＨＦ3ガスまたはＣＨ2Ｆ2ガスを用い、処理ガスの比率を適切に調整することにより、エッチングレートをそれを含まない場合よりも２０％以上上昇させることができる。この場合に、処理室内に導入される処理ガスにおけるＣ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスに対するＣＨＦ3ガスまたはＣＨ2Ｆ2ガスの比を１〜５とすることが好ましい。Ｃ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスに対するＣＨＦ3ガスまたはＣＨ2Ｆ2ガスに対する比が５を超えると、ＣＨＦ3ガスまたはＣＨ2Ｆ2ガスが多すぎてかえってエッチングが阻害され、深い位置の配線部分までエッチングされないおそれがあり、１未満であるとＣＨＦ3ガスまたはＣＨ2Ｆ2ガスの効果が十分に発揮されないおそれがある。
【００１３】
また、以上の酸化膜のエッチング方法において、処理ガスとしてさらに不活性ガスを含んでいてもよい。さらに、基板上に形成された酸化膜表面から深い位置と浅い位置に配線部分が形成されており、酸化膜表面から前記配線部分に達するホールをエッチングにより形成する際に、前記浅い位置にある配線部分に達するホールの酸化膜表面の開口面積のうち前記浅い位置にある配線部分の酸化膜表面への正射影と重なる部分が１／４以上であることが好ましい。重なり部分の面積がこの範囲であれば浅い位置の配線部分でエッチングを止めることが容易となる。なお、これらが完全に重なる場合、すなわちホールの開口面積のうち浅い位置にある配線部分と重なる部分が１の場合は浅い位置の配線部分から下方へエッチングされることはないので、実質的に考慮しなければならないのは、重なる部分が１未満の場合である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る酸化膜のエッチング方法を実施するためのエッチング装置を示す断面図である。
【００１５】
このエッチング装置は、気密に構成され、小径の上部１ａと大径の下部１ｂとからなる段つき円筒状をなし、壁部が例えばアルミニウム製の処理室１を有している。この処理室１内には、被処理体である半導体ウエハＷ基板を水平に支持する支持テーブル２が設けられている。支持テーブル２は例えばアルミニウムで構成されており、セラミックス製の絶縁板３を介して導体の支持台４に支持されている。また、支持テーブル２の上方の外周にはセラミックス製のフォーカスリング５が設けられている。上記支持テーブル２と支持台４は、ボールねじ７を含むボールねじ機構により昇降可能となっており、支持テーブル２の下方の駆動部分は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製のベローズ８で覆われている。チャンバー１は接地されており、支持テーブル２の中に冷媒流路４が設けられ冷却可能となっている。また、ベローズ８の外側にはベローズカバー９が設けられている。
【００１６】
支持テーブル２には、マッチングボックス１１を介してＲＦ電源１０が接続されている。ＲＦ電源１０からは例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が支持テーブル２に供給されるようになっている。
【００１７】
支持テーブル２の表面上には半導体ウエハＷを静電吸着するための静電チャック６が設けられている。この静電チャック６は絶縁体６ｂの間に電極６ａが介在されて構成されており、電極６ａには直流電源１２が接続されている。そして電極６ａに電源１２から電圧が印加されることにより、クーロン力によって半導体ウエハＷが吸着される。
【００１８】
支持テーブル２の内部には、図示しない冷媒流路が形成されており、その中に適宜の冷媒を循環させることによって、半導体ウエハＷを所定の温度に制御可能となっている。また、絶縁リング５の外側にはバッフル板１３が設けられている。バッフル板１３は支持台４、ベローズ８を通してチャンバー１と導通している。
【００１９】
処理室１の天壁部分には、支持テーブル２に対向するようにシャワーヘッド１６が設けられている。シャワーヘッド１６は、その下面に多数のガス吐出孔１８が設けられており、かつその上部にガス導入部１６ａを有している。そして、その内部には空間１７が形成されている。ガス導入部１６ａにはガス供給配管１５ａが接続されており、このガス供給配管１５ａの他端には、エッチング用の反応ガスおよび希釈ガスからなる処理ガスを供給する処理ガス供給系１５が接続されている。この場合に、反応ガスとしては、Ｃ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスが用いられる。また、さらにＣＯガスを用いることもできる。また、希釈ガスとしては、ＡｒガスやＨｅガス等の不活性ガスが用いられる。このような処理ガスにより、半導体ウエハＷに形成された膜、例えば酸化膜がエッチングされる。この際の処理ガス供給系１５の構成は、例えば、図２に示すように、Ｃ4Ｆ8ガス供給源２２、ＣＯガス供給源２３、Ａｒガス供給源２４を含むものとなる。また、エッチングレートを上昇させる観点から水素含有ガス、例えばＣＨＦ3ガスまたはＣＨ2Ｆ2ガスを用いてもよい。この際の処理ガス供給系の構成は、例えば、図３に示すように、図２の構成にさらにＣＨＦ3ガス供給源２５を加えた構成となる。このような処理ガス供給系１５から処理ガスがガス供給配管１５ａ、ガス導入部１６ａを介してシャワーヘッド１６の空間１７に至り、ガス吐出孔１８から吐出される。
【００２０】
処理室１の下部１ｂの側壁には、排気ポート１９が形成されており、この排気ポート１９には排気系２０が接続されている。そして排気系２０に設けられた真空ポンプを作動させることによりチャンバー１内を所定の真空度まで減圧することができるようになっている。
【００２１】
一方、処理室１の上部１ａの周囲には、同心状に、ダイポールリングマグネット２１が配置されており、支持テーブル２とシャワーヘッド１６との間の空間に磁界を及ぼすようになっている。
【００２２】
次に、このように構成される装置によって実施される本発明の方法の一実施形態について説明する。
ここでは、図４に示すような配線が形成されている半導体ウエハＷのエッチングを実施する。すなわち、半導体ウエハＷのシリコンベース上にポリシリコン層や所定の配線層が形成された後に形成されたシリコン酸化膜３１の表面にレジスト膜３２が形成されており、レジスト膜３２にはコンタクトホールの開口部３４ａ、３４ｂが形成されている。開口部３４ａに対応して深い位置にある配線層３３ａが形成されており、開口部３４ｂに対応して浅い位置にある配線層３３ｂが形成されている。さらに、配線層３３ｂの直下にも配線層３５が形成されている。ここで、開口部３４ｂと浅い位置の配線層３３ｂの位置はＡだけずれており、開口部３４ｂの面積のうち配線層３３ｂと重なる部分が面積Ｂである。なお、配線層３３ａ、３３ｂ、３５としては、例えばＴｉＮ−Ａｌ配線を用いる。
【００２３】
まず、このような配線が形成された半導体ウエハＷが処理室１内に搬入され、支持テーブル２に載置された後、排気系２０の真空ポンプにより排気ポート１９を介して処理室１内が排気され、例えば１０-6Ｔｏｒｒ程度の高真空状態に保持される。
【００２４】
この所定の真空度になった後、処理室１内には、図２に示す処理ガス供給系１５のＣ4Ｆ8ガス供給源２２、ＣＯガス供給源２３、Ａｒガス供給源２４からガス供給配管１５ａおよびシャワーヘッド１６を介してＣ4Ｆ8ガス、ＣＯガス、Ａｒガスが所定の流量で処理室１に導入され、処理室１内の圧力が所定の圧力に保持される。この際の処理室内の圧力は３０〜６０ｍＴｏｒｒが好ましい。この場合のＣ4Ｆ8ガスの流量は１〜４ＳＣＣＭと従来の１０ＳＣＣＭよりも著しく低くする。また、処理室内のＣ4Ｆ8ガスの分圧では、０．０７〜０．３５ｍＴｏｒｒと低く設定する。さらに、処理室内に導入される処理ガスにおけるＣ4Ｆ8ガスに対するＣＯガスの比が３５〜２００の範囲となるようにする。
【００２５】
この状態でＲＦ電源１０から支持テーブル２に、周波数が例えば１３．５６ＭＨｚ、パワーが例えば５００〜２５００Ｗの高周波電力が供給される。このとき、直流電源１１から静電チャック６の電極６ａに所定の電圧が印加され、半導体ウエハＷはクーロン力により吸着されている。なお、この際の支持テーブル２の温度は０〜４０℃の範囲が好ましい。
【００２６】
この場合に、上述のようにして支持テーブル２に高周波電力が印加されることによりシャワーヘッド１６と支持テーブル２との間には高周波電界が形成され、処理室１の上部１ａにはダイポールマグネット２１により磁界が形成されているから、半導体ウエハＷが存在する処理空間にはマグネトロン放電が生じ、それによって形成された処理ガスのプラズマにより、レジスト層３２に形成された開口部３４ａ、３４ｂからシリコン酸化膜３１がエッチングされ、ホールが形成される。
【００２７】
本実施の形態においては、エッチャントであるＣ4Ｆ8ガスの流量は１〜４ＳＣＣＭと従来の１０ＳＣＣＭよりも著しく低く設定され、また、処理室内のＣ4Ｆ8ガスの分圧では、０．０７〜０．３５ｍＴｏｒｒと低く設定され、さらに、処理室内に導入される処理ガスにおけるＣ4Ｆ8ガスに対するＣＯガスの比が３５〜２００の範囲となるようにＣ4Ｆ8ガスがＣＯガスに対して極めて低く設定されているため、エッチングの進行が遅く、浅い位置の配線層３３ｂのエッチング付着物、例えばＴｉＮ、Ａｌなどのエッチングされた後のカスによりそれより下方へのエッチングの進行が阻止される。したがって、図５に示すように、浅い位置の配線層３３ｂに至るホール３６ｂのエッチングは配線層３３ｂの部分で止まり、その下の配線層３５とのショートの問題は回避される。一方、エッチャントの量が少なくてもその流量または分圧またはＣＯガスとの比率が上記範囲内であれば、エッチングが途中で止まる（抜け性不良）ことなく、シリコン酸化物３１を深い位置の配線層３３ａまでエッチングしてホール３６ａを形成することが可能となる。
【００２８】
処理ガスとしてさらに水素含有ガスであるＣＨＦ3ガスを用いた場合、すなわち、処理ガス供給系１５として図３に示すように、ＣＨＦ3ガス供給源２５を付加してＣＨＦ３ガスも処理室１内に導入した場合には、エッチング反応が促進されエッチングレートを上昇させることができる。この場合に、ＣＨＦ3ガスを含む処理ガスの比率を適切に調整することにより、エッチングレートをそれを含まない場合よりも２０％以上上昇させることができる。この場合に、処理室１内に導入される処理ガスにおけるＣ4Ｆ8ガスに対するＣＨＦ3ガスの比を１〜５とすることが好ましい。この範囲であればＣＨＦ3ガスが多すぎることによるエッチングの阻害の問題や、ＣＨＦ3ガスが少なすぎてその効果が十分に発揮されないおそれが解消される。
【００２９】
また、図４に示す構造のデバイスにおいて、エッチングを浅い配線層３３ｂで確実に止める観点からは、開口部３４ｂと浅い位置の配線層３３ｂのずれ量Ａが大きすぎないことが好ましく、浅い配線層３３ｂに達するホール３４ｂの酸化膜３１表面の開口面積のうち配線層３３ｂの酸化膜３１表面への正射影Ｂと重なる部分が１／４以上であることが好ましい。また、ずれ量Ａは１／２以下であることが好ましい。
【００３０】
次に、本発明によって実際にエッチングした結果について説明する。
ここでは、上記図１の構成を有する装置を用いて、図４に示す半導体デバイスの配線層３３ａ、３３ｂまでシリコン酸化膜３１をエッチングしてホールを形成することを試みた。なお、ここでは浅い配線層３３ｂに達するホール３４ｂの酸化膜３１表面の開口面積のうち配線層３３ｂの酸化膜３１表面への正射影Ｂと重なる部分が１／４である。まず、処理ガスとして、Ｃ4Ｆ8ガス、ＣＯガス、Ａｒガスを用い、Ｃ4Ｆ8ガスの流量を１〜５ＳＣＣＭ、ＣＯガスの流量を５０〜２００ＳＣＣＭ、Ａｒガスの流量を３００〜７００ＳＣＣＭとし、処理室内の圧力を５０ｍＴｏｒｒ、支持テーブルの温度を２０℃としてエッチングを行った。なお、この際に、ＲＦ電源から１３．５６ＭＨｚで１７６０Ｗの高周波電力を供給し、ダイポールマグネットにより１２０Gaussの磁界を処理室内に印加した。
【００３１】
Ｃ4Ｆ8ガス、ＣＯガス、Ａｒガスの流量比を１：２００：５００、１：１５０：５００、１：１００：５００、１：５０：５００、２：１５０：５００、３：１５０：５００、４：１５０：５００、５：１５０：５００、３：１５０：３００、３：１５０：４００、３：１５０：６００、３：１５０：７００と種々の値にして実験を行った結果、Ｃ4Ｆ8ガス、ＣＯガス、Ａｒガスの流量比が５：１５０：５００については、浅い位置の配線層３３ｂでエッチングが止まらずに、配線層３３ｂの下方までエッチングされてしまった。なお、この際のＣ4Ｆ8ガス分圧は０．３８ｍＴｏｒｒ、Ｃ4Ｆ8ガスに対するＣＯガスの比は３０である。これに対して他の条件のものは浅い位置の配線層３３ｂでエッチングが止まり、しかも深い位置の配線層３３ａまでエッチングが可能であった。また、ＣＯが多いほどエッチングが浅い配線層で止まりやすいことが確認された。
【００３２】
次に、処理ガスとしてさらにＣＨＦ3ガスを３〜１８ＳＣＣＭの範囲で導入して同様にエッチングを行った。Ｃ4Ｆ8ガス、ＣＯガス、Ａｒガス、ＣＨＦ3ガスの流量比を３：１５０：５００：３、３：１５０：５００：６、３：１５０：５００：９、３：１５０：５００：１２、３：１５０：５００：１５、３：１５０：５００：１８と種々の値にして実験を行った結果、ＣＨＦ3ガスが１５ＳＣＣＭまではエッチングレートが上昇する傾向が見られ、３：１５０：５００：６ではエッチングレートがＣＨＦ3ガス無添加の場合よりも２０％上昇した。しかし、それよりもＣＨＦ3ガスの流量が上昇するとエッチングレートがかえって低下する傾向が見られ、３：１５０：５００：１８では、抜け性が悪い傾向にあり、深い位置の配線層３３ａまでエッチングできない場合も生じた。
【００３３】
また、処理室内の圧力が３０〜６０ｍＴｏｒｒの範囲では、Ｃ4Ｆ8ガス、ＣＯガス、Ａｒガスの流量比が３：１５０：５００ＳＣＣＭ、支持テーブル温度が２０℃の条件下で、エッチングを浅い位置の配線層３３ｂで止めることに成功した。さらに、支持テーブル温度が０〜４０℃の範囲では、Ｃ4Ｆ8ガス、ＣＯガス、Ａｒガスの流量比が３：１５０：５００ＳＣＣＭ、処理室内圧力３０ｍＴｏｒｒの条件下で、エッチングを浅い位置の配線層３３ｂで止めることに成功した。
【００３４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々変形が可能である。例えば上記実施の形態ではエッチャントとしてＣ4Ｆ8ガスを用いたが、Ｃ5Ｆ8ガスであってもよい。また、不活性ガスとしてはＡｒガスに限らず種々のものを適用することができる。さらに、水素含有ガスとしてはＣＨＦ3ガスに限らずＣＨ2Ｆ2ガスであってもよいし、さらに他のガスであってもよい。さらに、処理ガスはＣ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスが含まれていれば他のガスは特に限定されるものではない。
【００３５】
本発明の実施に用いる装置も上記装置に限定されるものではなく、他の装置を用いることもできる。また、上記実施の形態では、基板として半導体ウエハを用いた場合について説明したが、ＬＣＤ基板等、半導体ウエハ以外の他の基板に対しても適用できることはいうまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エッチャントであるＣ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスの流量を１〜４ＳＣＣＭまたはＣ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスの分圧を０．０７〜０．３５ｍＴｏｒｒと低くしたので、浅い位置の配線部分のエッチング付着物によりそれより下方へのエッチングの進行を阻止することができる。一方、エッチャントの量が少なくても流量または分圧が本発明の範囲内であれば、酸化物を深い位置の配線部分までエッチングすることが可能となる。
【００３７】
また、処理ガスとして上記エッチャント以外にＣＯを含有させることにより、エッチングが促進されるとともに、Ｃ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスに対するＣＯガスの比を３５〜２００の範囲としてＣ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスの量を相対的に少なくすることにより、浅い位置の配線部分の過度のエッチングを一層効果的に阻止しつつ深い位置の配線部分まで酸化膜をエッチングすることが可能となる。
【００３８】
さらに、処理ガスにＣＨＦ3ガスまたはＣＨ2Ｆ2ガスのような水素含有ガスを添加することにより、エッチング反応が促進されエッチングレートを上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る酸化膜のエッチング方法を実施するためのエッチング装置を示す断面図。
【図２】処理ガス供給系の一例を示す図。
【図３】処理ガス供給系の他の例を示す図。
【図４】本発明の実施の形態におけるエッチング対象である半導体デバイスを示す断面図。
【図５】図４のデバイスにホールを形成した状態を示す断面図。
【図６】ホールの開口部の径のほうが大きい場合や、マスクのずれにより配線から少しずれた位置にホールの開口部存在する場合を示す断面図。
【図７】深い位置の配線と浅い位置の配線とを同時にエッチングする場合における浅い位置の配線の横の酸化膜がエッチングされている状態を示す図。
【符号の説明】
１；処理室
２；支持テーブル
１０；ＲＦ電源
１５；処理ガス供給系
１６；シャワーヘッド
２０；排気系
２１；ダイポールリングマグネット
２２；Ｃ4Ｆ8ガス供給源
２３；ＣＯガス供給源
２４；Ａｒガス供給源
２５；ＣＨＦ3ガス供給源
Ｗ；半導体ウエハ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の基板上に形成された酸化膜をエッチングする酸化膜のエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造においては、最近の高密度化および高集積化の要請に対応して、回路構成を多層配線構造にする傾向にあり、このため、下層の半導体デバイスと上層の配線層との接続部であるコンタクトホールや、上下の配線層同士の接続部であるビアホールなどの層間の電気的接続のための技術が重要となっている。
【０００３】
このような技術において、配線層の微細化が進み、配線がますます細くなる傾向にあり、ビアホールやコンタクトホールを形成するためのコンタクトエッチングで下地が配線の場合、図６に示すように、配線１０２の幅よりホールの開口部１０３の径のほうが大きい場合や、マスクのずれにより配線１０４から少しずれた位置にホールの開口部１０５が存在する場合が生じる。なお、図６中、１０１は酸化膜、１０６はレジスト層である。
【０００４】
また、図７に示すように、下の層の影響で配線に段ができる場合があり、深い位置にある配線１０７までエッチングさせようとすると、浅い位置にある配線１０８がオーバーエッチになり、配線１０８の横の酸化膜がエッチングされ、下の配線１０９とショートするおそれがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、深い位置と浅い位置とに配線が存在する場合に、深い位置の配線まで酸化膜をエッチングすることができるとともに、浅い位置の配線の横の酸化膜がエッチングされることを防止することができる酸化膜のエッチング方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、Ｃ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスを含む処理ガスを用いた酸化膜のエッチングにおいて、エッチャントであるＣ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスの流量ないし分圧を従来よりも極端に低くすることにより、浅い位置の配線部分の酸化膜を必要以上エッチングすることなく、深い位置の配線部分のエッチングが可能になることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の第１の観点によれば、基板上に配設された酸化膜の上面から、前記酸化膜内に埋め込まれ且つ前記上面からの深さが異なる第１及び第２配線層に至るように、前記酸化膜内に夫々第１及び第２ホールをプラズマエッチングにより形成する酸化膜のエッチング方法であって、前記基板を気密な処理室内に配置する工程と、前記処理室内を排気しながら、前記処理室内にＣ ４ Ｆ ８ ガスまたはＣ ５ Ｆ ８ ガスを具備する処理ガスを供給する工程と、前記処理ガスをプラズマ化しながら、前記プラズマを使用して前記酸化膜をエッチングする工程と、を具備し、前記酸化膜をエッチングする工程において、前記処理室内の圧力を３０〜６０ｍＴｏｒｒに設定すると共に、前記処理室内の前記Ｃ ４ Ｆ ８ ガスまたはＣ ５ Ｆ ８ ガスの分圧を０．０７〜０．３５ｍＴｏｒｒに設定することと、前記第２配線層は前記第１配線層よりも浅い位置に配置され、前記酸化膜の前記表面上における前記第２配線層の正射影に対して、前記第２ホールの開口が重なる面積が前記開口の面積の１／４以上１未満であることと、を含む酸化膜のエッチング方法が提供される。
【０００８】
本発明の第２の観点によれば、基板上に配設された酸化膜の上面から、前記酸化膜内に埋め込まれ且つ前記上面からの深さが異なる第１及び第２配線層に至るように、前記酸化膜内に夫々第１及び第２ホールをプラズマエッチングにより形成する酸化膜のエッチング方法であって、前記基板を気密な処理室内に配置する工程と、前記処理室内を排気しながら、前記処理室内にＣ ４ Ｆ ８ ガスまたはＣ ５ Ｆ ８ ガスを具備する処理ガスを供給する工程と、前記処理ガスをプラズマ化しながら、前記プラズマを使用して前記酸化膜をエッチングする工程と、を具備し、前記酸化膜をエッチングする工程において、前記処理室内の圧力を３０〜６０ｍＴｏｒｒに設定すると共に、前記処理室内の前記Ｃ ４ Ｆ ８ ガスまたはＣ ５ Ｆ ８ ガスの分圧を０．０７〜０．３５ｍＴｏｒｒに設定することと、前記処理ガスはＣＯガスを更に具備し、前記Ｃ ４ Ｆ ８ ガスまたはＣ ５ Ｆ ８ ガスに対する前記ＣＯガスの流量比を３５〜２００に設定することと、を含む酸化膜のエッチング方法が提供される。
【００１０】
本発明においては、酸化膜をエッチングする工程において、処理室内の圧力を３０〜６０ｍＴｏｒｒに設定すると共に、処理室内のＣ ４ Ｆ ８ ガスまたはＣ ５ Ｆ ８ ガスの分圧を０．０７〜０．３５ｍＴｏｒｒに設定したので、浅い位置の配線部分のエッチング付着物によりそれより下方へのエッチングの進行が阻止される。一方、エッチャントの量が少なくても処理室内の圧力、及び処理室内のＣ ４ Ｆ ８ ガスまたはＣ ５ Ｆ ８ ガスの分圧が本発明の範囲内であれば、酸化物を深い位置の配線部分までエッチングすることが可能となる。
【００１１】
また、処理ガスとして上記エッチャント以外にＣＯを含有させることにより、ＣＯがエッチング残渣であるＦと化合してその化合物が系外に排出されるため選択比が上昇するとともに、堆積したＣを分解してエッチングを促進する。この場合にも処理室内に導入される処理ガスにおけるＣ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスに対するＣＯガスの比を３５〜２００の範囲としてＣ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスの量を相対的に少なくすることにより、浅い位置の配線部分の過度のエッチングを阻止しつつ深い位置の配線部分まで酸化膜をエッチングすることが可能となる。
【００１２】
上記本発明の酸化膜のエッチング方法において、処理室内に導入される処理ガスは水素含有ガスを含んでもよい。処理ガスに水素含有ガスを添加することにより、エッチング反応が促進されエッチングレートを上昇させることができる。また、水素含有ガスとして、ＣＨＦ3ガスまたはＣＨ2Ｆ2ガスを用いることができる。このように水素含有ガスとしてＣＨＦ3ガスまたはＣＨ2Ｆ2ガスを用い、処理ガスの比率を適切に調整することにより、エッチングレートをそれを含まない場合よりも２０％以上上昇させることができる。この場合に、処理室内に導入される処理ガスにおけるＣ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスに対するＣＨＦ3ガスまたはＣＨ2Ｆ2ガスの比を１〜５とすることが好ましい。Ｃ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスに対するＣＨＦ3ガスまたはＣＨ2Ｆ2ガスに対する比が５を超えると、ＣＨＦ3ガスまたはＣＨ2Ｆ2ガスが多すぎてかえってエッチングが阻害され、深い位置の配線部分までエッチングされないおそれがあり、１未満であるとＣＨＦ3ガスまたはＣＨ2Ｆ2ガスの効果が十分に発揮されないおそれがある。
【００１３】
また、以上の酸化膜のエッチング方法において、処理ガスとしてさらに不活性ガスを含んでいてもよい。さらに、基板上に形成された酸化膜表面から深い位置と浅い位置に配線部分が形成されており、酸化膜表面から前記配線部分に達するホールをエッチングにより形成する際に、前記浅い位置にある配線部分に達するホールの酸化膜表面の開口面積のうち前記浅い位置にある配線部分の酸化膜表面への正射影と重なる部分が１／４以上であることが好ましい。重なり部分の面積がこの範囲であれば浅い位置の配線部分でエッチングを止めることが容易となる。なお、これらが完全に重なる場合、すなわちホールの開口面積のうち浅い位置にある配線部分と重なる部分が１の場合は浅い位置の配線部分から下方へエッチングされることはないので、実質的に考慮しなければならないのは、重なる部分が１未満の場合である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る酸化膜のエッチング方法を実施するためのエッチング装置を示す断面図である。
【００１５】
このエッチング装置は、気密に構成され、小径の上部１ａと大径の下部１ｂとからなる段つき円筒状をなし、壁部が例えばアルミニウム製の処理室１を有している。この処理室１内には、被処理体である半導体ウエハＷ基板を水平に支持する支持テーブル２が設けられている。支持テーブル２は例えばアルミニウムで構成されており、セラミックス製の絶縁板３を介して導体の支持台４に支持されている。また、支持テーブル２の上方の外周にはセラミックス製のフォーカスリング５が設けられている。上記支持テーブル２と支持台４は、ボールねじ７を含むボールねじ機構により昇降可能となっており、支持テーブル２の下方の駆動部分は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製のベローズ８で覆われている。チャンバー１は接地されており、支持テーブル２の中に冷媒流路４が設けられ冷却可能となっている。また、ベローズ８の外側にはベローズカバー９が設けられている。
【００１６】
支持テーブル２には、マッチングボックス１１を介してＲＦ電源１０が接続されている。ＲＦ電源１０からは例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が支持テーブル２に供給されるようになっている。
【００１７】
支持テーブル２の表面上には半導体ウエハＷを静電吸着するための静電チャック６が設けられている。この静電チャック６は絶縁体６ｂの間に電極６ａが介在されて構成されており、電極６ａには直流電源１２が接続されている。そして電極６ａに電源１２から電圧が印加されることにより、クーロン力によって半導体ウエハＷが吸着される。
【００１８】
支持テーブル２の内部には、図示しない冷媒流路が形成されており、その中に適宜の冷媒を循環させることによって、半導体ウエハＷを所定の温度に制御可能となっている。また、絶縁リング５の外側にはバッフル板１３が設けられている。バッフル板１３は支持台４、ベローズ８を通してチャンバー１と導通している。
【００１９】
処理室１の天壁部分には、支持テーブル２に対向するようにシャワーヘッド１６が設けられている。シャワーヘッド１６は、その下面に多数のガス吐出孔１８が設けられており、かつその上部にガス導入部１６ａを有している。そして、その内部には空間１７が形成されている。ガス導入部１６ａにはガス供給配管１５ａが接続されており、このガス供給配管１５ａの他端には、エッチング用の反応ガスおよび希釈ガスからなる処理ガスを供給する処理ガス供給系１５が接続されている。この場合に、反応ガスとしては、Ｃ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスが用いられる。また、さらにＣＯガスを用いることもできる。また、希釈ガスとしては、ＡｒガスやＨｅガス等の不活性ガスが用いられる。このような処理ガスにより、半導体ウエハＷに形成された膜、例えば酸化膜がエッチングされる。この際の処理ガス供給系１５の構成は、例えば、図２に示すように、Ｃ4Ｆ8ガス供給源２２、ＣＯガス供給源２３、Ａｒガス供給源２４を含むものとなる。また、エッチングレートを上昇させる観点から水素含有ガス、例えばＣＨＦ3ガスまたはＣＨ2Ｆ2ガスを用いてもよい。この際の処理ガス供給系の構成は、例えば、図３に示すように、図２の構成にさらにＣＨＦ3ガス供給源２５を加えた構成となる。このような処理ガス供給系１５から処理ガスがガス供給配管１５ａ、ガス導入部１６ａを介してシャワーヘッド１６の空間１７に至り、ガス吐出孔１８から吐出される。
【００２０】
処理室１の下部１ｂの側壁には、排気ポート１９が形成されており、この排気ポート１９には排気系２０が接続されている。そして排気系２０に設けられた真空ポンプを作動させることによりチャンバー１内を所定の真空度まで減圧することができるようになっている。
【００２１】
一方、処理室１の上部１ａの周囲には、同心状に、ダイポールリングマグネット２１が配置されており、支持テーブル２とシャワーヘッド１６との間の空間に磁界を及ぼすようになっている。
【００２２】
次に、このように構成される装置によって実施される本発明の方法の一実施形態について説明する。
ここでは、図４に示すような配線が形成されている半導体ウエハＷのエッチングを実施する。すなわち、半導体ウエハＷのシリコンベース上にポリシリコン層や所定の配線層が形成された後に形成されたシリコン酸化膜３１の表面にレジスト膜３２が形成されており、レジスト膜３２にはコンタクトホールの開口部３４ａ、３４ｂが形成されている。開口部３４ａに対応して深い位置にある配線層３３ａが形成されており、開口部３４ｂに対応して浅い位置にある配線層３３ｂが形成されている。さらに、配線層３３ｂの直下にも配線層３５が形成されている。ここで、開口部３４ｂと浅い位置の配線層３３ｂの位置はＡだけずれており、開口部３４ｂの面積のうち配線層３３ｂと重なる部分が面積Ｂである。なお、配線層３３ａ、３３ｂ、３５としては、例えばＴｉＮ−Ａｌ配線を用いる。
【００２３】
まず、このような配線が形成された半導体ウエハＷが処理室１内に搬入され、支持テーブル２に載置された後、排気系２０の真空ポンプにより排気ポート１９を介して処理室１内が排気され、例えば１０-6Ｔｏｒｒ程度の高真空状態に保持される。
【００２４】
この所定の真空度になった後、処理室１内には、図２に示す処理ガス供給系１５のＣ4Ｆ8ガス供給源２２、ＣＯガス供給源２３、Ａｒガス供給源２４からガス供給配管１５ａおよびシャワーヘッド１６を介してＣ4Ｆ8ガス、ＣＯガス、Ａｒガスが所定の流量で処理室１に導入され、処理室１内の圧力が所定の圧力に保持される。この際の処理室内の圧力は３０〜６０ｍＴｏｒｒが好ましい。この場合のＣ4Ｆ8ガスの流量は１〜４ＳＣＣＭと従来の１０ＳＣＣＭよりも著しく低くする。また、処理室内のＣ4Ｆ8ガスの分圧では、０．０７〜０．３５ｍＴｏｒｒと低く設定する。さらに、処理室内に導入される処理ガスにおけるＣ4Ｆ8ガスに対するＣＯガスの比が３５〜２００の範囲となるようにする。
【００２５】
この状態でＲＦ電源１０から支持テーブル２に、周波数が例えば１３．５６ＭＨｚ、パワーが例えば５００〜２５００Ｗの高周波電力が供給される。このとき、直流電源１１から静電チャック６の電極６ａに所定の電圧が印加され、半導体ウエハＷはクーロン力により吸着されている。なお、この際の支持テーブル２の温度は０〜４０℃の範囲が好ましい。
【００２６】
この場合に、上述のようにして支持テーブル２に高周波電力が印加されることによりシャワーヘッド１６と支持テーブル２との間には高周波電界が形成され、処理室１の上部１ａにはダイポールマグネット２１により磁界が形成されているから、半導体ウエハＷが存在する処理空間にはマグネトロン放電が生じ、それによって形成された処理ガスのプラズマにより、レジスト層３２に形成された開口部３４ａ、３４ｂからシリコン酸化膜３１がエッチングされ、ホールが形成される。
【００２７】
本実施の形態においては、エッチャントであるＣ4Ｆ8ガスの流量は１〜４ＳＣＣＭと従来の１０ＳＣＣＭよりも著しく低く設定され、また、処理室内のＣ4Ｆ8ガスの分圧では、０．０７〜０．３５ｍＴｏｒｒと低く設定され、さらに、処理室内に導入される処理ガスにおけるＣ4Ｆ8ガスに対するＣＯガスの比が３５〜２００の範囲となるようにＣ4Ｆ8ガスがＣＯガスに対して極めて低く設定されているため、エッチングの進行が遅く、浅い位置の配線層３３ｂのエッチング付着物、例えばＴｉＮ、Ａｌなどのエッチングされた後のカスによりそれより下方へのエッチングの進行が阻止される。したがって、図５に示すように、浅い位置の配線層３３ｂに至るホール３６ｂのエッチングは配線層３３ｂの部分で止まり、その下の配線層３５とのショートの問題は回避される。一方、エッチャントの量が少なくてもその流量または分圧またはＣＯガスとの比率が上記範囲内であれば、エッチングが途中で止まる（抜け性不良）ことなく、シリコン酸化物３１を深い位置の配線層３３ａまでエッチングしてホール３６ａを形成することが可能となる。
【００２８】
処理ガスとしてさらに水素含有ガスであるＣＨＦ3ガスを用いた場合、すなわち、処理ガス供給系１５として図３に示すように、ＣＨＦ3ガス供給源２５を付加してＣＨＦ３ガスも処理室１内に導入した場合には、エッチング反応が促進されエッチングレートを上昇させることができる。この場合に、ＣＨＦ3ガスを含む処理ガスの比率を適切に調整することにより、エッチングレートをそれを含まない場合よりも２０％以上上昇させることができる。この場合に、処理室１内に導入される処理ガスにおけるＣ4Ｆ8ガスに対するＣＨＦ3ガスの比を１〜５とすることが好ましい。この範囲であればＣＨＦ3ガスが多すぎることによるエッチングの阻害の問題や、ＣＨＦ3ガスが少なすぎてその効果が十分に発揮されないおそれが解消される。
【００２９】
また、図４に示す構造のデバイスにおいて、エッチングを浅い配線層３３ｂで確実に止める観点からは、開口部３４ｂと浅い位置の配線層３３ｂのずれ量Ａが大きすぎないことが好ましく、浅い配線層３３ｂに達するホール３４ｂの酸化膜３１表面の開口面積のうち配線層３３ｂの酸化膜３１表面への正射影Ｂと重なる部分が１／４以上であることが好ましい。また、ずれ量Ａは１／２以下であることが好ましい。
【００３０】
次に、本発明によって実際にエッチングした結果について説明する。
ここでは、上記図１の構成を有する装置を用いて、図４に示す半導体デバイスの配線層３３ａ、３３ｂまでシリコン酸化膜３１をエッチングしてホールを形成することを試みた。なお、ここでは浅い配線層３３ｂに達するホール３４ｂの酸化膜３１表面の開口面積のうち配線層３３ｂの酸化膜３１表面への正射影Ｂと重なる部分が１／４である。まず、処理ガスとして、Ｃ4Ｆ8ガス、ＣＯガス、Ａｒガスを用い、Ｃ4Ｆ8ガスの流量を１〜５ＳＣＣＭ、ＣＯガスの流量を５０〜２００ＳＣＣＭ、Ａｒガスの流量を３００〜７００ＳＣＣＭとし、処理室内の圧力を５０ｍＴｏｒｒ、支持テーブルの温度を２０℃としてエッチングを行った。なお、この際に、ＲＦ電源から１３．５６ＭＨｚで１７６０Ｗの高周波電力を供給し、ダイポールマグネットにより１２０Gaussの磁界を処理室内に印加した。
【００３１】
Ｃ4Ｆ8ガス、ＣＯガス、Ａｒガスの流量比を１：２００：５００、１：１５０：５００、１：１００：５００、１：５０：５００、２：１５０：５００、３：１５０：５００、４：１５０：５００、５：１５０：５００、３：１５０：３００、３：１５０：４００、３：１５０：６００、３：１５０：７００と種々の値にして実験を行った結果、Ｃ4Ｆ8ガス、ＣＯガス、Ａｒガスの流量比が５：１５０：５００については、浅い位置の配線層３３ｂでエッチングが止まらずに、配線層３３ｂの下方までエッチングされてしまった。なお、この際のＣ4Ｆ8ガス分圧は０．３８ｍＴｏｒｒ、Ｃ4Ｆ8ガスに対するＣＯガスの比は３０である。これに対して他の条件のものは浅い位置の配線層３３ｂでエッチングが止まり、しかも深い位置の配線層３３ａまでエッチングが可能であった。また、ＣＯが多いほどエッチングが浅い配線層で止まりやすいことが確認された。
【００３２】
次に、処理ガスとしてさらにＣＨＦ3ガスを３〜１８ＳＣＣＭの範囲で導入して同様にエッチングを行った。Ｃ4Ｆ8ガス、ＣＯガス、Ａｒガス、ＣＨＦ3ガスの流量比を３：１５０：５００：３、３：１５０：５００：６、３：１５０：５００：９、３：１５０：５００：１２、３：１５０：５００：１５、３：１５０：５００：１８と種々の値にして実験を行った結果、ＣＨＦ3ガスが１５ＳＣＣＭまではエッチングレートが上昇する傾向が見られ、３：１５０：５００：６ではエッチングレートがＣＨＦ3ガス無添加の場合よりも２０％上昇した。しかし、それよりもＣＨＦ3ガスの流量が上昇するとエッチングレートがかえって低下する傾向が見られ、３：１５０：５００：１８では、抜け性が悪い傾向にあり、深い位置の配線層３３ａまでエッチングできない場合も生じた。
【００３３】
また、処理室内の圧力が３０〜６０ｍＴｏｒｒの範囲では、Ｃ4Ｆ8ガス、ＣＯガス、Ａｒガスの流量比が３：１５０：５００ＳＣＣＭ、支持テーブル温度が２０℃の条件下で、エッチングを浅い位置の配線層３３ｂで止めることに成功した。さらに、支持テーブル温度が０〜４０℃の範囲では、Ｃ4Ｆ8ガス、ＣＯガス、Ａｒガスの流量比が３：１５０：５００ＳＣＣＭ、処理室内圧力３０ｍＴｏｒｒの条件下で、エッチングを浅い位置の配線層３３ｂで止めることに成功した。
【００３４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々変形が可能である。例えば上記実施の形態ではエッチャントとしてＣ4Ｆ8ガスを用いたが、Ｃ5Ｆ8ガスであってもよい。また、不活性ガスとしてはＡｒガスに限らず種々のものを適用することができる。さらに、水素含有ガスとしてはＣＨＦ3ガスに限らずＣＨ2Ｆ2ガスであってもよいし、さらに他のガスであってもよい。さらに、処理ガスはＣ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスが含まれていれば他のガスは特に限定されるものではない。
【００３５】
本発明の実施に用いる装置も上記装置に限定されるものではなく、他の装置を用いることもできる。また、上記実施の形態では、基板として半導体ウエハを用いた場合について説明したが、ＬＣＤ基板等、半導体ウエハ以外の他の基板に対しても適用できることはいうまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エッチャントであるＣ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスの流量を１〜４ＳＣＣＭまたはＣ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスの分圧を０．０７〜０．３５ｍＴｏｒｒと低くしたので、浅い位置の配線部分のエッチング付着物によりそれより下方へのエッチングの進行を阻止することができる。一方、エッチャントの量が少なくても流量または分圧が本発明の範囲内であれば、酸化物を深い位置の配線部分までエッチングすることが可能となる。
【００３７】
また、処理ガスとして上記エッチャント以外にＣＯを含有させることにより、エッチングが促進されるとともに、Ｃ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスに対するＣＯガスの比を３５〜２００の範囲としてＣ4Ｆ8ガスまたはＣ5Ｆ8ガスの量を相対的に少なくすることにより、浅い位置の配線部分の過度のエッチングを一層効果的に阻止しつつ深い位置の配線部分まで酸化膜をエッチングすることが可能となる。
【００３８】
さらに、処理ガスにＣＨＦ3ガスまたはＣＨ2Ｆ2ガスのような水素含有ガスを添加することにより、エッチング反応が促進されエッチングレートを上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る酸化膜のエッチング方法を実施するためのエッチング装置を示す断面図。
【図２】処理ガス供給系の一例を示す図。
【図３】処理ガス供給系の他の例を示す図。
【図４】本発明の実施の形態におけるエッチング対象である半導体デバイスを示す断面図。
【図５】図４のデバイスにホールを形成した状態を示す断面図。
【図６】ホールの開口部の径のほうが大きい場合や、マスクのずれにより配線から少しずれた位置にホールの開口部存在する場合を示す断面図。
【図７】深い位置の配線と浅い位置の配線とを同時にエッチングする場合における浅い位置の配線の横の酸化膜がエッチングされている状態を示す図。
【符号の説明】
１；処理室
２；支持テーブル
１０；ＲＦ電源
１５；処理ガス供給系
１６；シャワーヘッド
２０；排気系
２１；ダイポールリングマグネット
２２；Ｃ4Ｆ8ガス供給源
２３；ＣＯガス供給源
２４；Ａｒガス供給源
２５；ＣＨＦ3ガス供給源
Ｗ；半導体ウエハ
Claims (10)
- 基板上に配設された酸化膜の上面から、前記酸化膜内に埋め込まれ且つ前記上面からの深さが異なる第１及び第２配線層に至るように、前記酸化膜内に夫々第１及び第２ホールをプラズマエッチングにより形成する酸化膜のエッチング方法であって、
前記基板を気密な処理室内に配置する工程と、
前記処理室内を排気しながら、前記処理室内にＣ ４ Ｆ ８ ガスまたはＣ ５ Ｆ ８ ガスを具備する処理ガスを供給する工程と、
前記処理ガスをプラズマ化しながら、前記プラズマを使用して前記酸化膜をエッチングする工程と、を具備し、
前記酸化膜をエッチングする工程において、前記処理室内の圧力を３０〜６０ｍＴｏｒｒに設定すると共に、前記処理室内の前記Ｃ ４ Ｆ ８ ガスまたはＣ ５ Ｆ ８ ガスの分圧を０．０７〜０．３５ｍＴｏｒｒに設定することと、
前記第２配線層は前記第１配線層よりも浅い位置に配置され、前記酸化膜の前記表面上における前記第２配線層の正射影に対して、前記第２ホールの開口が重なる面積が前記開口の面積の１／４以上１未満であることと、
を含む酸化膜のエッチング方法。 - 前記処理ガスはＣＯガスを更に具備する請求項１に記載の酸化膜のエッチング方法。
- 前記処理ガスは水素含有ガスを更に具備する請求項１又は請求項２に記載の酸化膜のエッチング方法。
- 前記水素含有ガスはＣＨＦ ３ ガスまたはＣＨ ２ Ｆ ２ ガスであり、前記Ｃ ４ Ｆ ８ ガスまたはＣ ５ Ｆ ８ ガスに対する前記ＣＨＦ ３ ガスまたはＣＨ ２ Ｆ ２ ガスの流量比を１〜５に設定する請求項３に記載の酸化膜のエッチング方法。
- 前記処理ガスは不活性ガスを更に具備する請求項１乃至請求項４いずれか一項に記載の酸化膜のエッチング方法。
- 基板上に配設された酸化膜の上面から、前記酸化膜内に埋め込まれ且つ前記上面からの深さが異なる第１及び第２配線層に至るように、前記酸化膜内に夫々第１及び第２ホールをプラズマエッチングにより形成する酸化膜のエッチング方法であって、
前記基板を気密な処理室内に配置する工程と、
前記処理室内を排気しながら、前記処理室内にＣ ４ Ｆ ８ ガスまたはＣ ５ Ｆ ８ ガスを具備する処理ガスを供給する工程と、
前記処理ガスをプラズマ化しながら、前記プラズマを使用して前記酸化膜をエッチングする工程と、を具備し、
前記酸化膜をエッチングする工程において、前記処理室内の圧力を３０〜６０ｍＴｏｒｒに設定すると共に、前記処理室内の前記Ｃ ４ Ｆ ８ ガスまたはＣ ５ Ｆ ８ ガスの分圧を０．０７〜０．３５ｍＴｏｒｒに設定することと、
前記処理ガスはＣＯガスを更に具備し、前記Ｃ ４ Ｆ ８ ガスまたはＣ ５ Ｆ ８ ガスに対する前記ＣＯガスの流量比を３５〜２００に設定することと、
を含む酸化膜のエッチング方法。 - 前記処理ガスは水素含有ガスを更に具備する請求項６に記載の酸化膜のエッチング方法。
- 前記水素含有ガスはＣＨＦ ３ ガスまたはＣＨ ２ Ｆ ２ ガスであり、前記Ｃ ４ Ｆ ８ ガスまたはＣ ５ Ｆ ８ ガスに対する前記ＣＨＦ ３ ガスまたはＣＨ ２ Ｆ ２ ガスの流量比を１〜５に設定する請求項７に記載の酸化膜のエッチング方法。
- 前記処理ガスは不活性ガスを更に具備する請求項６乃至請求項８いずれか一項に記載の酸化膜のエッチング方法。
- 前記第２配線層は前記第１配線層よりも浅い位置に配置され、前記酸化膜の前記表面上における前記第２配線層の正射影に対して、前記第２ホールの開口が 重なる面積が前記開口の面積の１／４以上１未満である請求項６乃至請求項９いずれか一項に記載の酸化膜のエッチング方法。
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