JP4950188B2 - 層間絶縁膜のドライエッチング方法 - Google Patents
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Description
本発明は、層間絶縁膜のドライエッチング方法に関する。
従来、層間絶縁膜の材料としてＳｉＯ２を用いることが多かったが、９０ｎｍノード以降、配線遅延の問題を解決すべく、層間絶縁膜の材料はＳｉＯ２から低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ）へ移行している。このような低誘電率膜をエッチングして微細加工な溝や孔を形成する場合、エッチングに用いられるレジスト材として、従来用いられてきたＫｒＦレジスト材よりも波長が短く、高精度な加工に適しているＡｒＦレジスト材が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−７２５１８号公報（段落（０００５）の記載等）
しかしながら、ＡｒＦレジスト材は、一般的に耐プラズマ性に乏しいため、露光パターンが微細になるにつれてプラズマエッチング中にダメージを受けて変形しやすい。この変形がそのままレジスト下にある低誘電率膜にエッチングで転写されるので、低誘電率膜に微細加工された溝や孔のエッジに、ストリエーションなどの荒れが発生しやすいという問題が生じる。
そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決して、レジストダメージが生じない層間絶縁膜のドライエッチング方法を提供することにある。
本発明の層間絶縁膜のドライエッチング方法は、ＣＦ系ガスと、Ｎ含有ガスと、低級炭化水素ガスとからなるエッチングガスにより、層間絶縁膜上に設けられたＡｒＦレジスト又はＫｒＦレジスト上にポリマー膜を形成しながら、層間絶縁膜を微細加工する層間絶縁膜のドライエッチング方法であって、前記エッチングガスを０．５Ｐａ以下の圧力下で導入し、前記ＣＦ系ガスをエッチングガス総流量基準で２０〜４０％導入することにより、１２００ｃｍ−１付近にＣ−Ｆ結合のピーク、１６００ｃｍ−１付近にＣ−Ｎ結合のピーク及び３３００ｃｍ−１付近にＣ−Ｈ結合のピーク（フーリエ変換赤外分光光度計で測定したスペクトル）を有するポリマー膜を形成しながらエッチングすることを特徴とする。
ＣＦ系ガスと、Ｎ含有ガスと、低級炭化水素ガスとを混合したエッチングガスを０．５Ｐａ以下の低圧下で導入し、ＣＦ系ガスをエッチングガス総流量基準で２０〜４０％導入することにより、Ｃ−Ｆ結合のピーク、Ｃ−Ｎ結合のピーク及びＣ−Ｈ結合のピークを有するポリマー膜を形成しながらエッチングすることで、レジストのダメージを低減するとともに高い選択比（層間絶縁膜のエッチングレート／レジストのエッチングレート）を実現するエッチングを行なうことができる（低誘電率膜をエッチングストップなくエッチングすることが可能である）。
本発明において、前記ＣＦ系ガスをエッチングガス総流量基準で２１〜２８％導入することが好ましく、前記ＣＦ系ガスをエッチングガス総流量基準で２５〜２７％導入することがより好ましい。
前記ＣＦ系ガスは、ＣＦ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８及びＣｘＦｙＩガスから選ばれた少なくとも一種のガスであることが好ましい。
前記低級炭化水素は、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｃ４Ｈ１０、またはＣ２Ｈ２であることが好ましい。
本発明の層間絶縁膜のドライエッチング方法は、Ｃ ｘ Ｆ ｙ Ｈ ｚ ガスとＮ含有ガスとからなるエッチングガスにより、層間絶縁膜上に設けられたＡｒＦレジスト又はＫｒＦレジスト上にポリマー膜を形成しながら、層間絶縁膜を微細加工する層間絶縁膜のドライエッチング方法であって、前記エッチングガスを０．５Ｐａ以下の圧力下で導入し、前記Ｃ ｘ Ｆ ｙ Ｈ ｚ ガスをエッチングガス総流量基準で２０〜４０％導入することにより、１２００ｃｍ −１ 付近にＣ−Ｆ結合のピーク、１６００ｃｍ −１ 付近にＣ−Ｎ結合のピーク及び３３００ｃｍ −１ 付近にＣ−Ｈ結合のピーク（フーリエ変換赤外分光光度計で測定したスペクトル）を有するポリマー膜を形成しながらエッチングすることを特徴とする。前記ＣｘＦｙＨｚガスは、ＣＨＦ３ガスであることが好ましい。
前記Ｎ含有ガスは、窒素ガス、ＮＯｘ、ＮＨ３、メチルアミン、ジメチルアミンから選ばれた少なくとも１種のガスであることが好ましい。
また、前記ＣｘＦｙＩガスは、Ｃ３Ｆ７Ｉガス又はＣＦ３Ｉガスであることが好ましい。前記層間絶縁膜が、ＳｉＯＣＨ系材料からなることをが好ましい。
本発明によれば、低圧下でエッチングすることで、レジストのダメージが少なくなり、その結果、ストリエーションの少ないエッチングが可能となるという優れた効果を奏する。また、ポリマー膜により、レジストのダメージを低減できるので、選択比の高いエッチングが可能となるという効果を奏する。
図１に本発明の層間絶縁膜のドライエッチング方法に用いるエッチング装置１を示す。１は、低温、高密度プラズマによるエッチングを可能とする真空チャンバー１１を備える。この真空チャンバー１１は、ターボ分子ポンプなどの真空排気手段１２を備えている。
真空チャンバー１１は、下部の基板処理室１３と上部のプラズマ発生室１４とから構成されている。基板処理室１３内の底部中央には、基板載置部２が設けられている。基板載置部２は、処理基板Ｓが載置される基板電極２１と、絶縁体２２と、支持台２３とから構成され、基板電極２１と支持台２３とは絶縁体２２を介して設けられている。そして、基板電極２１は、ブロッキングコンデンサー２４を介して第１高周波電源２５に接続され、電位的に浮遊電極となって負のバイアス電位となる。
この基板載置部２に対向してプラズマ発生室１４上部に設けられた天板３１は、プラズマ発生室１４側壁に固定され、可変コンデンサー３２を介して第２高周波電源３３に接続されて、電位的に浮遊状態とされ対向電極を形成する。
また、天板３１には、真空チャンバー１１内にエッチングガスを導入するガス導入手段４のガス導入経路４１が接続されている。このガス導入経路４１は、ガス流量制御手段４２を介してガス源４３に接続されている。なお、図１中では１つのガス導入経路のみ示しているが、ガス源４３の数は、エッチングに用いられるガス種の数に応じて適宜決定され、この場合、ガス源４３の数にあわせてガス導入経路４１を２以上に分岐させてもよい。
プラズマ発生室１４は円筒形の誘電体側壁を備え、この側壁の外側には、磁場発生手段としての磁場コイル５１が設けられていてもよく、この場合、磁場コイル５１によって、プラズマ発生室１４内に環状磁気中性線（図示せず）が形成される。
磁場コイル５１とプラズマ発生室１４の側壁の外側との間には、プラズマ発生用の高周波アンテナコイル５２が配置されている。この高周波アンテナコイル５２は、パラレルアンテナ構造のものであり、前述した可変コンデンサー３２と第２高周波電源３３との間の給電路に設けられた分岐点３４に接続され、第２高周波電源３３から電圧を印加できるように構成されている。そして、磁場コイル５１によって磁気中性線が形成される場合には、形成された磁気中性線に沿って交番電場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生させる。
なお、本実施の形態ではアンテナコイル５２には第２高周波電源３３から電圧を印加したが、分岐路を設けずに第３の高周波電源を用意して、これとアンテナコイル５２とを接続し、プラズマを発生させてもよい。また、アンテナコイルへの印加電圧値が所定の値になるようにする機構が設けられていてもよい。
以下、図１に示した装置を用いて、本発明の層間絶縁膜のドライエッチング方法について説明する。
本発明における基板Ｓ上に形成された層間絶縁膜は、比誘電率の低い材料（ｌｏｗ−ｋ材料）からなる膜である。例えば、スピンコートなどの塗布によって成膜され得るＨＳＱやＭＳＱ等のＳｉＯＣＨ系材料が用いられる。この材料は多孔質材料であってもよい。
上記ＳｉＯＣＨ系材料としては、例えば、商品名LKD5109r5(JSR社製)、商品名HSG-7000(日立化成社製)、商品名HOSP(Honeywell Electric Materials社製)、商品名Nanoglass(Honeywell Electric Materials社製)、商品名OCD T-12(東京応化社製)、商品名OCD T-32(東京応化社製)、商品名IPS 2.4(触媒化成工業社製)、商品名IPS 2.2(触媒化成工業社製)、商品名ALCAP-S 5100(旭化成社製)、商品名ISM(ULVAC社製)などを使用することができる。
上記層間絶縁膜上にレジスト材を塗布した後、フォトリソグラフィ法により所定のパターンを形成する。このレジスト材としては、公知のＫｒＦレジスト材（例えば、ＫｒＦＭ７８Ｙ：ＪＳＲ株式会社製）や、公知のＡｒＦレジスト材（例えば、ＵＶ−ＩＩ等）を使用することができる。なお、層間絶縁膜としてＳｉＯＣＨ系材料を用いた場合に、層間絶縁膜上にＢＡＲＣ（反射防止膜）を形成し、この上にレジスト材を塗布してもよい。
このようにして膜が形成された基板Ｓを真空チャンバー１１内の基板電極２１上に載置し、エッチングガス導入手段４からエッチングガスを導入し、第２高周波電源３３からＲＦパワーを印加してプラズマ発生室１４内にプラズマを発生させながら、基板Ｓ上に形成された層間絶縁膜をストリエーションなく高選択比でエッチングする。この場合、エッチングガスを、ラジカル反応を抑制できる０．５Ｐａ以下、より好ましくは０．１〜０．５Ｐａの作動圧力下で真空チャンバー１１内に導入する。
本発明のエッチング方法に用いるエッチングガスは、エッチングストップなく層間絶縁膜をエッチングすることができ、かつ、エッチング中に所定のポリマー膜をレジスト上に形成することができるガスである。
このようなエッチングガスとしては、ＣＦ系ガスと、Ｎ含有ガスと、低級炭化水素ガスとを混合したエッチングガスがある。このエッチングガス中、ＣＦ系ガスは層間絶縁膜の構成成分のうち、ＳｉＯのエッチングに寄与し、Ｎ含有ガスは、ＣＨのエッチングに寄与し、また、低級炭化水素ガスもＣＨのエッチングに寄与する。そして、これらの混合ガスは、レジストのダメージの抑制に寄与する。
ＣＦ系ガスとしては、ＣＦ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８及びＣ５Ｆ８から選ばれた少なくとも一種のガスがあげられる。また、ＣＦ系ガスとしては、ヨウ素を含むＣｘＦｙＩガスを用いてもよく、ＣｘＦｙＩガスとしては、例えば、Ｃ３Ｆ７ＩやＣＦ３Ｉが挙げられる。この場合、Ｉは、気相中に過剰に存在するフッ素原子の除去に寄与する。前記低級炭化水素としては、直鎖のものが好ましく、例えば、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｃ４Ｈ１０、またはＣ２Ｈ２があげられる。また、Ｎ含有ガスとしては、窒素ガス、ＮＯｘ、ＮＨ３、メチルアミン、ジメチルアミン等があげられる。
また、別のエッチングガスとして、ＣｘＦｙＨｚガスと、Ｎ含有ガスとを混合したエッチングガスがある。この場合の各ガスの作用も上記３種の混合ガスの場合と同一である。ＣｘＦｙＨｚガスとしては、例えば、ＣＨＦ３がある。また、Ｎ含有ガスとしては、窒素ガス、ＮＯｘ、ＮＨ３、メチルアミン、ジメチルアミン等があげられる。
上記したエッチングガスには、レジストダメージを軽減すべく、希釈ガスとしての、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンから選ばれた希ガスを添加しない。
上記のようなエッチングガスを用いて低誘電率層間絶縁膜をエッチングすると、レジスト上に所定のポリマー膜が形成されることによって、レジストダメージを抑制してエッチングすることが可能になる。この所定のポリマー膜のスペクトルをフーリエ変換赤外分光光度計で測定すれば、Ｃ−Ｆ結合のピークを１２００ｃｍ−１付近、Ｃ−Ｎ結合のピークを１６００ｃｍ−１付近、Ｃ−Ｈ結合のピークを３３００ｃｍ−１付近で有することが確認できる。なお、これらのスペクトルのピークは、測定方法などによって多少変動する。従って、この所定のポリマー膜は、エッチングガス中の構成成分Ｆ、Ｎ、Ｈがそれぞれエッチングガス中のＣと結合した窒素含有のＣＦ系のポリマーである。また、ヨウ素を含んだＣＦ系ガスを用いた場合には、さらにヨウ素を含有するＣＦ系のポリマー膜が形成される。
前記したいずれかのエッチングガスを真空チャンバー１１内に導入し、レジスト上に上記ポリマー膜を形成しながら、エッチングストップなくエッチングを行なうには、上記３種の混合ガスの場合には、ＣＦ系ガスを、エッチングガス総流量基準で好ましくは２０〜４０％程度、より好ましくは、２０〜３０％程度導入すればよい。上記２種の混合ガスの場合には、ＣｘＦｙＨｚガスを、エッチングガス総流量基準で好ましくは２０〜４０％程度、より好ましくは、３０〜４０％程度導入すればよい。
以下、実施例および比較例により、本発明をさらに詳細に説明する。
本実施例では、本発明のドライエッチング方法で用いるエッチングガスにより形成されたポリマー膜についてＦＴ−ＩＲ測定でそのスペクトルを調べた。
まず、図１に示した装置において、圧力３ｍＴｏｒｒ、アンテナパワー２２００Ｗ、バイアスパワー０Ｗ、Ｔｃ（基板設定温度）１０℃として、ＣＦ４ガス（流量６０ｓｃｃｍ）、Ｎ２ガス（流量９０ｓｃｃｍ）及びＣＨ４ガス（流量７０ｓｃｃｍ）からなるエッチングガスを導入し、Ｓｉ基板上にポリマー膜を堆積させ、このポリマー膜のＦＴ−ＩＲスペクトルをフーリエ変換赤外分光光度計により測定した。
また、比較のために、Ｎ２ガス（流量９０ｓｃｃｍ）及びＣＨ４ガス（流量７０ｓｃｃｍ）からなる混合ガスを用いた以外は同条件で形成されたポリマー膜と、Ｃ３Ｆ８ガス（流量２５ｓｃｃｍ）及びＡｒガス（流量２００ｓｃｃｍ）からなる混合ガスを用いた以外は同条件で形成されたポリマー膜とのＦＴ−ＩＲ測定によるスペクトルを測定した。これらの結果を図２に示す。
図２から、これら３つのスペクトルを比較すると、本発明で用いるエッチングガスによるポリマー膜は、Ｎ２／ＣＨ４混合ガスの場合と同様に、Ｃ−Ｎ結合のピーク（１６００ｃｍ−１付近）及びＣ−Ｈ結合のピーク（３３００ｃｍ−１付近）を有し、Ｃ３Ｆ８／Ａｒ混合ガスの場合と同様に、Ｃ−Ｆ結合のピーク（１２００ｃｍ−１付近）を有していた。これにより、本発明のエッチングに用いるエッチングガスにより形成されたポリマー膜は、Ｃ−Ｎ結合、Ｃ−Ｆ結合、Ｃ−Ｈ結合を有するものであることがわかった。
本実施例では、シリコンからなる基板Ｓ上に、層間絶縁膜として、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＯＣＨ膜を形成し、その後、ＢＡＲＣとして回転塗布法により有機膜を形成した。次いで、ＡｒＦレジストとしてＵＶ−ＩＩを膜厚４３０ｎｍとなるように塗布し、フォトリソグラフィ法で所定のパターンを形成した。そして、これらの膜を形成した基板を図１に示したエッチング装置１の基板電極２１上に載置し、初めに、ＢＡＲＣをエッチングすべく、ＣＦ４ガス（流量２５ｓｃｃｍ）及びＣＨＦ３ガス（流量２５ｓｃｃｍ）からなるＢＡＲＣエッチング用混合ガスを用い、エッチング装置１を、アンテナ側高周波電源：２２００Ｗ、基板側高周波電源：１００Ｗ、基板設定温度：１０℃、圧力１０ｍＴｏｒｒの条件に設定し、プラズマを発生させ、ＢＡＲＣをエッチングした。次いで、ＣＦ４ガス（流量６０ｓｃｃｍ）、Ｎ２ガス（流量９０ｓｃｃｍ）及びＣＨ４ガス（流量７０ｓｃｃｍ）からなるエッチングガスを用い、エッチング装置１を、アンテナ側高周波電源：２２００Ｗ、基板側高周波電源：１００Ｗ、基板設定温度：１０℃、圧力３ｍＴｏｒｒの条件に設定し、プラズマを発生させ、層間絶縁膜のエッチングを行なった。エッチングした基板の上面ＳＥＭ写真及びこのＳＥＭ写真中の点線Ａで囲まれた孔の断面ＳＥＭ写真を、それぞれ図３（ａ）及び（ｂ）に示す。
図３（ａ）から、基板を上面からみると、表面（レジスト）の荒れ（凸凹）がなかった。また、図３（ｂ）に示す断面ＳＥＭ写真から、エッチングストップが生じておらず、さらに、ポリマー膜が、基板の上面部及び孔の入り口表面（斜線部Ｂ）に形成されており、これによって層間絶縁膜がストリエーションなくエッチングされていた。このことから、本発明のエッチング方法によれば、レジストのダメージがないので、孔内のストリエーションが発生しないことがわかった。
本実施例では、エッチングガスの流量比を変化させて選択比（層間絶縁膜のエッチングレート／レジストのエッチングレート）を調べた。
実施例２とは、アンテナ側高周波電源を２０００Ｗとしたこと及びエッチングガスの流量比を変化させたこと以外は同一の条件でエッチングを行なった。エッチングガスは、ＣＨ４のみ７０ｓｃｃｍで一定とし、ＣＦ４及びＮ２の流量を、それぞれ、
（１）ＣＦ４＝２０ｓｃｃｍ、Ｎ２＝３０ｓｃｃｍ
（２）ＣＦ４＝３２ｓｃｃｍ、Ｎ２＝４８ｓｃｃｍ
（３）ＣＦ４＝４８ｓｃｃｍ、Ｎ２＝７２ｓｃｃｍ
（４）ＣＦ４＝６０ｓｃｃｍ、Ｎ２＝９０ｓｃｃｍ
（５）ＣＦ４＝８０ｓｃｃｍ、Ｎ２＝１２０ｓｃｃｍ
に設定して、エッチングガスの混合比を変化させた。なお、（４）のエッチングガス条件は、実施例２と同一である。各エッチングガス条件において、層間絶縁膜及びレジストのエッチングレートを測定し、選択比を求めた。結果を図４に示す。また、（１）、（２）、（３）、（５）の各場合における基板の断面ＳＥＭ写真を、それぞれ図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す。
（１）ＣＦ４＝２０ｓｃｃｍ、Ｎ２＝３０ｓｃｃｍ
（２）ＣＦ４＝３２ｓｃｃｍ、Ｎ２＝４８ｓｃｃｍ
（３）ＣＦ４＝４８ｓｃｃｍ、Ｎ２＝７２ｓｃｃｍ
（４）ＣＦ４＝６０ｓｃｃｍ、Ｎ２＝９０ｓｃｃｍ
（５）ＣＦ４＝８０ｓｃｃｍ、Ｎ２＝１２０ｓｃｃｍ
に設定して、エッチングガスの混合比を変化させた。なお、（４）のエッチングガス条件は、実施例２と同一である。各エッチングガス条件において、層間絶縁膜及びレジストのエッチングレートを測定し、選択比を求めた。結果を図４に示す。また、（１）、（２）、（３）、（５）の各場合における基板の断面ＳＥＭ写真を、それぞれ図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す。
図４から、（１）ＣＦ４＝２０ｓｃｃｍ、Ｎ２＝３０ｓｃｃｍ（エッチングガスの総流量基準でそれぞれ１６％、２５％）の場合には、層間絶縁膜のエッチングレートは１６０ｎｍ／ｍｉｎ、レジストのエッチングレートは１２ｎｍ／ｍｉｎであったので、選択比は約１３であった。（２）ＣＦ４＝３２ｓｃｃｍ、Ｎ２＝４８ｓｃｃｍ（エッチングガスの総流量基準でそれぞれ２１％、３２％）の場合には、層間絶縁膜のエッチングレートは１９５ｎｍ／ｍｉｎ、レジストのエッチングレートは３ｎｍ／ｍｉｎであったので、選択比は６５と大きくなった。そして、（３）ＣＦ４＝４８ｓｃｃｍ、Ｎ２＝７２ｓｃｃｍ（（エッチングガスの総流量基準でそれぞれ２５％、３７％）の場合には、レジスト上にポリマーが堆積したので、レジストのエッチングレートの値は０となり、選択比が無限大となった。また、（５）ＣＦ４＝８０ｓｃｃｍ、Ｎ２＝１２０ｓｃｃｍ（エッチングガスの総流量基準でそれぞれ２９％、４４％）の場合、層間絶縁膜のエッチングレートは２００ｎｍ／ｍｉｎ、レジストのエッチングレートは１８ｎｍ／ｍｉｎであったので、選択比は約１１であった。
このことから、エッチングガスの混合比を変化させることで選択比の最適化を行なうことができ、特に、エッチングガスの総流量基準でＣＦ系ガスが２１〜２８％の間にある場合、レジストのエッチングレートが低くなって、選択比がよいことがわかった。
図５（ａ）〜（ｄ）から、上記（１）（２）（５）の条件のエッチングガスを用いた場合には、レジストの表面荒れが発生したためにストリエーションが生じていた。これらに対し、エッチングガスの流量が最適化されていた上記（３）の場合には、表面の荒れが改善され、ストリエーションが生じていなかった。このことから、エッチングガスの総流量基準でＣＦ系ガスが２５〜２７％の間にある場合には、選択比がよいだけでなく、レジストの表面荒れもないのでストリエーションも発生していないことがわかった。
（比較例１）
（比較例１）
比較例として、エッチングガスにＡｒガスを添加してエッチングを行なった。実施例２と同一の膜を形成した基板を用いて、エッチングガスを以下の条件で供給し、エッチング装置１をアンテナ側高周波電源：２７５０Ｗ、基板側高周波電源：４５０Ｗ、基板設定温度：１０℃、圧力０．２６Ｐａとし、エッチングを行なった。
（ａ）Ｃ３Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２／ＣＨ４＝１６／５０／２０／２６
（ｂ）Ｃ３Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２／ＣＨ４＝３０／５０／２０／２６
（ｃ）Ｃ３Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２／ＣＨ４＝１６／１００／２０／２６
（ｄ）Ｃ３Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２／ＣＨ４＝１６／５０／２０／４０
（ｅ）Ｃ３Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２／ＣＨ４＝１６／５０／５０／２６
各条件における基板の断面ＳＥＭ写真を図６に示す。また、各条件における層間絶縁膜及びレジストのエッチングレートを測定し、この結果から、各条件における選択比を求めた。結果を図７に示す。
（ａ）Ｃ３Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２／ＣＨ４＝１６／５０／２０／２６
（ｂ）Ｃ３Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２／ＣＨ４＝３０／５０／２０／２６
（ｃ）Ｃ３Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２／ＣＨ４＝１６／１００／２０／２６
（ｄ）Ｃ３Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２／ＣＨ４＝１６／５０／２０／４０
（ｅ）Ｃ３Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２／ＣＨ４＝１６／５０／５０／２６
各条件における基板の断面ＳＥＭ写真を図６に示す。また、各条件における層間絶縁膜及びレジストのエッチングレートを測定し、この結果から、各条件における選択比を求めた。結果を図７に示す。
図６（ａ）〜（ｅ）から、各場合において、レジスト表面が平坦ではなく、凹凸となった結果、孔の側面にストリエーションが発生しており、また、エッチストップも発生したため、実用的ではないことが分かった。また、エッチングガスとして上記（ａ）〜（ｅ）を用いた各場合には、レジスト表面がダメージを受けてエッチングされていたことから、図７に示すように選択比が低く、実用的ではないことが分かった。
本発明によれば、耐プラズマ性が低いレジスト材であってもレジストダメージを低減してエッチングできることから、特にＡｒＦレジスト材をレジストとして有するＬｏｗ−ｋ材料からなる層間絶縁膜のドライエッチングに有効に適用できる。従って、本発明は半導体製造装分野において利用可能である。
１ エッチング装置 ２ 基板載置部
４ ガス導入手段 １１ 真空チャンバー
１２ 真空排気手段 １３ 基板処理室
１４ プラズマ発生室 ２１ 基板電極
２２ 絶縁体 ２３ 支持台
２４ ブロッキングコンデンサー ２５ 高周波電源
３１ 天板 ３２ 可変コンデンサー
３３ 高周波電源 ３４ 分岐点
４１ ガス導入経路 ４２ ガス流量制御手段
４３ ガス源 ５１ 磁場コイル
５２ アンテナコイル Ｓ 基板
４ ガス導入手段 １１ 真空チャンバー
１２ 真空排気手段 １３ 基板処理室
１４ プラズマ発生室 ２１ 基板電極
２２ 絶縁体 ２３ 支持台
２４ ブロッキングコンデンサー ２５ 高周波電源
３１ 天板 ３２ 可変コンデンサー
３３ 高周波電源 ３４ 分岐点
４１ ガス導入経路 ４２ ガス流量制御手段
４３ ガス源 ５１ 磁場コイル
５２ アンテナコイル Ｓ 基板
Claims (10)
- ＣＦ系ガスと、Ｎ含有ガスと、低級炭化水素ガスとからなるエッチングガスにより、層間絶縁膜上に設けられたＡｒＦレジスト又はＫｒＦレジスト上にポリマー膜を形成しながら、層間絶縁膜を微細加工する層間絶縁膜のドライエッチング方法であって、
前記エッチングガスを０．５Ｐａ以下の圧力下で導入し、前記ＣＦ系ガスをエッチングガス総流量基準で２０〜４０％導入することにより、１２００ｃｍ−１付近にＣ−Ｆ結合のピーク、１６００ｃｍ−１付近にＣ−Ｎ結合のピーク及び３３００ｃｍ−１付近にＣ−Ｈ結合のピーク（フーリエ変換赤外分光光度計で測定したスペクトル）を有するポリマー膜を形成しながらエッチングすることを特徴とする層間絶縁膜のドライエッチング方法。 - 前記ＣＦ系ガスをエッチングガス総流量基準で２１〜２８％導入することを特徴とする請求項１記載の層間絶縁膜のドライエッチング方法。
- 前記ＣＦ系ガスをエッチングガス総流量基準で２５〜２７％導入することを特徴とする請求項１記載の層間絶縁膜のドライエッチング方法。
- 前記ＣＦ系ガスが、ＣＦ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８及びＣｘＦｙＩから選ばれた少なくとも一種のガスであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の層間絶縁膜のドライエッチング方法。
- 前記低級炭化水素がＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｃ４Ｈ１０、またはＣ２Ｈ２であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の層間絶縁膜のドライエッチング方法。
- Ｃ ｘ Ｆ ｙ Ｈ ｚ ガスとＮ含有ガスとからなるエッチングガスにより、層間絶縁膜上に設けられたＡｒＦレジスト又はＫｒＦレジスト上にポリマー膜を形成しながら、層間絶縁膜を微細加工する層間絶縁膜のドライエッチング方法であって、
前記エッチングガスを０．５Ｐａ以下の圧力下で導入し、前記Ｃ ｘ Ｆ ｙ Ｈ ｚ ガスをエッチングガス総流量基準で２０〜４０％導入することにより、１２００ｃｍ −１ 付近にＣ−Ｆ結合のピーク、１６００ｃｍ −１ 付近にＣ−Ｎ結合のピーク及び３３００ｃｍ −１ 付近にＣ−Ｈ結合のピーク（フーリエ変換赤外分光光度計で測定したスペクトル）を有するポリマー膜を形成しながらエッチングすることを特徴とする層間絶縁膜のドライエッチング方法。 - 前記ＣｘＦｙＨｚガスが、ＣＨＦ３ガスであることを特徴とする請求項６に記載の層間絶縁膜のドライエッチング方法。
- 前記Ｎ含有ガスが、窒素ガス、ＮＯｘ、ＮＨ３、メチルアミン、ジメチルアミンから選ばれた少なくとも１種のガスであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の層間絶縁膜のドライエッチング方法。
- 前記ＣｘＦｙＩガスが、Ｃ３Ｆ７Ｉガス又はＣＦ３Ｉガスであることを特徴とする請求項４に記載の層間絶縁膜のドライエッチング方法。
- 前記層間絶縁膜が、ＳｉＯＣＨ系材料からなることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の層間絶縁膜のドライエッチング方法。
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