JPH08153708A - エッチング装置およびエッチング方法 - Google Patents
エッチング装置およびエッチング方法Info
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- JPH08153708A JPH08153708A JP29486194A JP29486194A JPH08153708A JP H08153708 A JPH08153708 A JP H08153708A JP 29486194 A JP29486194 A JP 29486194A JP 29486194 A JP29486194 A JP 29486194A JP H08153708 A JPH08153708 A JP H08153708A
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- ing And Chemical Polishing (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】積層絶縁膜の選択エッチングにおいて、エッチ
ングの選択比が高く、より安全なエッチング方法及び装
置を提供する。 【構成】ガスボンベ７からのＣＨＦ3 ガスに、流量比で
１以上のメチル・エチル・ケトンなどの液体原料から気
化したカルボニル基を含むガスを、気化器１１とマスフ
ローコントローラ１０でエッチングチャンバー１に添加
供給し、基板１３に形成した酸化シリコン膜を選択的に
エッチングする。
ングの選択比が高く、より安全なエッチング方法及び装
置を提供する。 【構成】ガスボンベ７からのＣＨＦ3 ガスに、流量比で
１以上のメチル・エチル・ケトンなどの液体原料から気
化したカルボニル基を含むガスを、気化器１１とマスフ
ローコントローラ１０でエッチングチャンバー１に添加
供給し、基板１３に形成した酸化シリコン膜を選択的に
エッチングする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエッチング装置及びエッ
チング方法に関し、特に半導体装置の製造工程において
用いられる絶縁膜のエッチング装置及びエッチング方法
に関する。
チング方法に関し、特に半導体装置の製造工程において
用いられる絶縁膜のエッチング装置及びエッチング方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路などの半導体装置の製造工程に
おいて、エッチング速度の異なる絶縁膜を積層した構造
が、トレンチ（溝）やコンタクト孔などの形成の為の絶
縁膜エッチング工程でのエッチングの自動停止などを目
的として用いられている。
おいて、エッチング速度の異なる絶縁膜を積層した構造
が、トレンチ（溝）やコンタクト孔などの形成の為の絶
縁膜エッチング工程でのエッチングの自動停止などを目
的として用いられている。
【０００３】従来は、このような目的に用いる酸化膜の
選択エッチング方法のうち、ポリシリコンに対する選択
エッチング方法として、テトラフルオロカーボンガスに
水素を添加する方法や、水素を含むフルオロカーボン
（ＣＨＦ3 など）ガスを用いる方法、さらに、ＣＨＦ3
に一酸化炭素を添加する方法が知られている。これらの
方法は、いずれも、シリコン（Ｓｉ）上への選択的なフ
ルオロカーボンポリマーの堆積によるマスク効果を用い
ている。すなわち、酸化膜上へ到達した反応種であるＣ
Ｆx （ｘ＝１，２，３）は、酸素と反応してＣＯ、ＣＯ
2 の系で表面脱離する為、フルオロカーボンが堆積しに
くいのに対して、Ｓｉ上では酸素がないため炭素の脱離
がなくフルオロカーボンポリマーが堆積する。この差
が、エッチングの選択性をもたらしている。
選択エッチング方法のうち、ポリシリコンに対する選択
エッチング方法として、テトラフルオロカーボンガスに
水素を添加する方法や、水素を含むフルオロカーボン
（ＣＨＦ3 など）ガスを用いる方法、さらに、ＣＨＦ3
に一酸化炭素を添加する方法が知られている。これらの
方法は、いずれも、シリコン（Ｓｉ）上への選択的なフ
ルオロカーボンポリマーの堆積によるマスク効果を用い
ている。すなわち、酸化膜上へ到達した反応種であるＣ
Ｆx （ｘ＝１，２，３）は、酸素と反応してＣＯ、ＣＯ
2 の系で表面脱離する為、フルオロカーボンが堆積しに
くいのに対して、Ｓｉ上では酸素がないため炭素の脱離
がなくフルオロカーボンポリマーが堆積する。この差
が、エッチングの選択性をもたらしている。
【０００４】テトラフルオロカーボンガスに水素を添加
する場合、水素によるフルオロカーボンからのフッ素の
引き抜きによってＣＦx が形成され、選択的にＳｉ上に
堆積が生じてエッチングレート比（選択比）が得られる
ことが知られている。この方法によって１０程度の選択
比が得られる。
する場合、水素によるフルオロカーボンからのフッ素の
引き抜きによってＣＦx が形成され、選択的にＳｉ上に
堆積が生じてエッチングレート比（選択比）が得られる
ことが知られている。この方法によって１０程度の選択
比が得られる。
【０００５】さらに、特開平４−１７００２６号公報に
炭化水素ガスを添加する方法も提案されているが、得ら
れているシリコンと二酸化シリコンのエッチング選択比
は１０程度である。セルフアラインでコンタクト孔等を
形成するには、さらに高い選択比が必要であり、また、
シリコンの濃度差を利用した絶縁膜の選択エッチング
（シリコンリッチ酸化膜と二酸化シリコン膜の選択エッ
チング）においても従来方法の選択比１０以上のより高
い選択比が必要である。
炭化水素ガスを添加する方法も提案されているが、得ら
れているシリコンと二酸化シリコンのエッチング選択比
は１０程度である。セルフアラインでコンタクト孔等を
形成するには、さらに高い選択比が必要であり、また、
シリコンの濃度差を利用した絶縁膜の選択エッチング
（シリコンリッチ酸化膜と二酸化シリコン膜の選択エッ
チング）においても従来方法の選択比１０以上のより高
い選択比が必要である。
【０００６】選択比を向上させるために、例えば１９９
３年春季応用物理学会予稿集Ｎｏ．２、６１２頁に示さ
れているようにＣＨＦ3 ＋ＣＦ4 にＣＯを添加する方法
が提案されている。この方法によればカーボンリッチな
フルオロカーボンポリマーの堆積が促進される為、選択
比を３０以上に高くできる。また、特公昭６１−５８９
７５号公報に、フルオロカーボンガスに飽和炭化水素や
アンモニア等、水素を供給するガスを添加する方法が提
案されている。
３年春季応用物理学会予稿集Ｎｏ．２、６１２頁に示さ
れているようにＣＨＦ3 ＋ＣＦ4 にＣＯを添加する方法
が提案されている。この方法によればカーボンリッチな
フルオロカーボンポリマーの堆積が促進される為、選択
比を３０以上に高くできる。また、特公昭６１−５８９
７５号公報に、フルオロカーボンガスに飽和炭化水素や
アンモニア等、水素を供給するガスを添加する方法が提
案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】積層した絶縁膜にセル
フアラインでコンタクト孔等を形成するには１５以上の
選択比が必要であるが、従来の技術で述べた高い選択比
を得る方法のうちＣＯを添加する方法では、ＣＯガスの
毒性が高く作業に危険が伴うという問題があり、又水素
を添加の方法では爆発の危険性が高いという問題があ
る。
フアラインでコンタクト孔等を形成するには１５以上の
選択比が必要であるが、従来の技術で述べた高い選択比
を得る方法のうちＣＯを添加する方法では、ＣＯガスの
毒性が高く作業に危険が伴うという問題があり、又水素
を添加の方法では爆発の危険性が高いという問題があ
る。
【０００８】本発明の目的は、積層した絶縁膜をエッチ
ングする場合の選択比が高く、しかも作業の安全性が向
上したエッチング装置およびエッチング方法を提供する
ことにある。
ングする場合の選択比が高く、しかも作業の安全性が向
上したエッチング装置およびエッチング方法を提供する
ことにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の発明のエッチング
装置は、基板を保持する保持電極とこの保持電極に対向
する対向電極とを有するエッチングチャンバーと、ガス
ボンベからの原料ガスを前記エッチングチャンバーに供
給する第１のガス供給系と、液体原料を気化させ前記エ
ッチングチャンバーに供給する第２のガス供給系とを含
むことを特徴とするものである。
装置は、基板を保持する保持電極とこの保持電極に対向
する対向電極とを有するエッチングチャンバーと、ガス
ボンベからの原料ガスを前記エッチングチャンバーに供
給する第１のガス供給系と、液体原料を気化させ前記エ
ッチングチャンバーに供給する第２のガス供給系とを含
むことを特徴とするものである。
【００１０】第２の発明のエッチング方法は、基板上に
形成した絶縁膜のエッチングに反応ガスのプラズマを用
いるエッチング方法において、前記反応ガスとしてフル
オロカーボン系ガスにカルボニル基を含む化合物ガスを
添加した混合ガスを用いることを特徴とするものであ
る。
形成した絶縁膜のエッチングに反応ガスのプラズマを用
いるエッチング方法において、前記反応ガスとしてフル
オロカーボン系ガスにカルボニル基を含む化合物ガスを
添加した混合ガスを用いることを特徴とするものであ
る。
【００１１】
【作用】本発明のエッチング方法では、メチル・エチル
・ケトンやアセトン、酢酸といったカルボニル基（Ｃ
Ｏ）を含む化合物の液体を気化させ、フルオロカーボン
ガスに対して１以上の分圧比で添加することによって、
プラズマ中でＣＯが発生する為、ＣＯ添加と同様の高い
選択比が得られる。さらに、一酸化炭素中毒のおそれが
あるＣＯに比べてこれらの液体は取扱いが容易で、作業
の安全性や生産性を高めることができる。また、メチル
・エチル・ケトン等のカルボニル基を含む炭化水素化合
物では、プラズマ中での分解によってＣＯとメチル基、
エチル基等の炭化水素が発生し、フルオロカーボンの堆
積が促進される為、ＣＯ添加のみの効果以上に選択比を
向上させる作用がある。このような効果は、実験によれ
ばカルボニル基を含む化合物の分圧が、ＣＨＦ3 、ＣＦ
4 等のフルオロカーボンガス分圧に対して１以上のとき
に効果が現れる。
・ケトンやアセトン、酢酸といったカルボニル基（Ｃ
Ｏ）を含む化合物の液体を気化させ、フルオロカーボン
ガスに対して１以上の分圧比で添加することによって、
プラズマ中でＣＯが発生する為、ＣＯ添加と同様の高い
選択比が得られる。さらに、一酸化炭素中毒のおそれが
あるＣＯに比べてこれらの液体は取扱いが容易で、作業
の安全性や生産性を高めることができる。また、メチル
・エチル・ケトン等のカルボニル基を含む炭化水素化合
物では、プラズマ中での分解によってＣＯとメチル基、
エチル基等の炭化水素が発生し、フルオロカーボンの堆
積が促進される為、ＣＯ添加のみの効果以上に選択比を
向上させる作用がある。このような効果は、実験によれ
ばカルボニル基を含む化合物の分圧が、ＣＨＦ3 、ＣＦ
4 等のフルオロカーボンガス分圧に対して１以上のとき
に効果が現れる。
【００１２】尚、カルボニル基を含む化合物ガスの分圧
比の上限は約３０であり、それ以上添加すると堆積物が
多くなる為、エッチング速度が低下する。
比の上限は約３０であり、それ以上添加すると堆積物が
多くなる為、エッチング速度が低下する。
【００１３】また、本発明のエッチング装置において
は、メチル・エチル・ケトン、酢酸等の液体原料とＣＨ
Ｆ3 などの気体原料をエッチングチャンバーに供給する
ことができるため、本発明のエッチング方法を制御性よ
く実現できる。
は、メチル・エチル・ケトン、酢酸等の液体原料とＣＨ
Ｆ3 などの気体原料をエッチングチャンバーに供給する
ことができるため、本発明のエッチング方法を制御性よ
く実現できる。
【００１４】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の第１の実施例のエッチング
装置の構成図である。
て説明する。図１は本発明の第１の実施例のエッチング
装置の構成図である。
【００１５】図１を参照するとエッチング装置は、シリ
コン等の基板１３を保持する保持電極１４Ａと、この保
持電極１４Ａに対向する平板の対向電極１４Ｂとを内部
に有するエッチングチャンバー１と、ガスボンベ７から
マスフローコントローラ８を介して原料ガスをエッチン
グチャンバー１に供給する第１のガス供給系５、液体原
料容器９とマスフローコントローラ１０と気化器１１と
により気化した原料ガスをキャリアガス容器１２のキャ
リアガスと共にエッチングチャンバー１に供給する第２
のガス供給系６と、排気系を構成する第１の真空ポンプ
２と第２の真空ポンプ３とスロットバルブ４とから主に
構成されている。以下動作について説明する。
コン等の基板１３を保持する保持電極１４Ａと、この保
持電極１４Ａに対向する平板の対向電極１４Ｂとを内部
に有するエッチングチャンバー１と、ガスボンベ７から
マスフローコントローラ８を介して原料ガスをエッチン
グチャンバー１に供給する第１のガス供給系５、液体原
料容器９とマスフローコントローラ１０と気化器１１と
により気化した原料ガスをキャリアガス容器１２のキャ
リアガスと共にエッチングチャンバー１に供給する第２
のガス供給系６と、排気系を構成する第１の真空ポンプ
２と第２の真空ポンプ３とスロットバルブ４とから主に
構成されている。以下動作について説明する。
【００１６】エッチングチャンバー１内は、第１の真空
ポンプ２によってバックグラウンドの真空度が１０-8台
となるように排気される。エッチング中は第２の真空ポ
ンプ３によって排気され、排気のコンダクタンスをチャ
ンバー１と第２の真空ポンプ３の間のスロットルバルブ
４で制御する。また、エッチングチャンバー１には、主
たるエッチングガスであるフルオロカーボン（ＣＦ4 、
ＣＨＦ3 ）等が第１のガス供給系５より、そして添加ガ
スが第２のガス供給系６から供給される。第１のガス供
給系５は通常のガス配管系であり、ガスボンベ７とマス
フローコントローラ８から構成されている。第２のガス
供給系６は、液体配管とガス配管の混成になっており液
体原料容器９と液体マスフローコントローラ１０と気化
器１１とキャリアガス容器１２から構成されている。例
えば、第２のガス供給系は、本発明の選択エッチング方
法に必要なカルボニル基を含んでいるメチルエチルケト
ンやアセトン等の液体をガス化しエッチングチャンバー
１への供給に用いられ、キャリアガスとしてはアルゴン
を用いる。また、基板１３を保持する保持電極１４Ａと
対向電極１４Ｂ間には、ＲＦ電圧が印加されプラズマを
発生することができるように構成されている。ここでは
ガス供給系が２系統の例を示しているが、ガス供給系の
数は必要なガスと液体の供給量に応じて任意である。
ポンプ２によってバックグラウンドの真空度が１０-8台
となるように排気される。エッチング中は第２の真空ポ
ンプ３によって排気され、排気のコンダクタンスをチャ
ンバー１と第２の真空ポンプ３の間のスロットルバルブ
４で制御する。また、エッチングチャンバー１には、主
たるエッチングガスであるフルオロカーボン（ＣＦ4 、
ＣＨＦ3 ）等が第１のガス供給系５より、そして添加ガ
スが第２のガス供給系６から供給される。第１のガス供
給系５は通常のガス配管系であり、ガスボンベ７とマス
フローコントローラ８から構成されている。第２のガス
供給系６は、液体配管とガス配管の混成になっており液
体原料容器９と液体マスフローコントローラ１０と気化
器１１とキャリアガス容器１２から構成されている。例
えば、第２のガス供給系は、本発明の選択エッチング方
法に必要なカルボニル基を含んでいるメチルエチルケト
ンやアセトン等の液体をガス化しエッチングチャンバー
１への供給に用いられ、キャリアガスとしてはアルゴン
を用いる。また、基板１３を保持する保持電極１４Ａと
対向電極１４Ｂ間には、ＲＦ電圧が印加されプラズマを
発生することができるように構成されている。ここでは
ガス供給系が２系統の例を示しているが、ガス供給系の
数は必要なガスと液体の供給量に応じて任意である。
【００１７】図２（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施
例のエッチング方法を説明する為の半導体チップの断面
図であり、本発明を酸化シリコン膜とシリコンリッチ酸
化膜（シリコンを過剰に含んでいるシリコン酸化膜）の
積層膜に本発明のエッチング方法を適用した場合を示し
ている。
例のエッチング方法を説明する為の半導体チップの断面
図であり、本発明を酸化シリコン膜とシリコンリッチ酸
化膜（シリコンを過剰に含んでいるシリコン酸化膜）の
積層膜に本発明のエッチング方法を適用した場合を示し
ている。
【００１８】まず、図２（ａ）に示すように、トランジ
スタ等の、能動素子が形成されたシリコン基板１５上に
第１の酸化シリコン膜１６Ａを膜厚１μｍだけ熱ＣＶＤ
法により堆積する。次に、酸化膜を平坦化するため、シ
リカからなる研磨剤を用いて第１の酸化シリコン膜の表
面を研磨し、さらに研磨後の表面を水洗、乾燥する。次
にこの上にシリコンリッチ酸化膜１７を同じく熱ＣＶＤ
法により膜厚１００ｎｍだけ堆積する。シリコンリッチ
酸化膜の堆積の際には、原料である一酸化窒素（Ｎ
2 Ｏ）とシラン（ＳｉＨ4 ）との流量比を例えば（Ｎ2
Ｏ／ＳｉＨ4 ）＝０．５とし、基板温度を７５０℃にし
て堆積する。これによってＳｉと酸素の元素組成比が４
５：５５のシリコンリッチ酸化膜が得られる。次に、シ
リコンリッチ酸化膜１７上に例えばプラズマＣＶＤ法に
よって、第２の酸化シリコン膜１６Ｂを膜厚５００ｎｍ
だけ堆積する。次でこの上に配線用の溝を形成する部分
以外を覆うフォトレジスト膜１８を形成する。
スタ等の、能動素子が形成されたシリコン基板１５上に
第１の酸化シリコン膜１６Ａを膜厚１μｍだけ熱ＣＶＤ
法により堆積する。次に、酸化膜を平坦化するため、シ
リカからなる研磨剤を用いて第１の酸化シリコン膜の表
面を研磨し、さらに研磨後の表面を水洗、乾燥する。次
にこの上にシリコンリッチ酸化膜１７を同じく熱ＣＶＤ
法により膜厚１００ｎｍだけ堆積する。シリコンリッチ
酸化膜の堆積の際には、原料である一酸化窒素（Ｎ
2 Ｏ）とシラン（ＳｉＨ4 ）との流量比を例えば（Ｎ2
Ｏ／ＳｉＨ4 ）＝０．５とし、基板温度を７５０℃にし
て堆積する。これによってＳｉと酸素の元素組成比が４
５：５５のシリコンリッチ酸化膜が得られる。次に、シ
リコンリッチ酸化膜１７上に例えばプラズマＣＶＤ法に
よって、第２の酸化シリコン膜１６Ｂを膜厚５００ｎｍ
だけ堆積する。次でこの上に配線用の溝を形成する部分
以外を覆うフォトレジスト膜１８を形成する。
【００１９】次に、図２（ｂ）に示すように、フォトレ
ジスト膜１８をマスクとし第２の酸化シリコン膜１６Ｂ
を部分的にエッチングする。ここでは、図１に示したエ
ッチング装置を用いて、ＣＨＦ3 ガス流量５０ｓｃｃ
ｍ、気化したメチル・エチル・ケトン１００ｓｃｃｍを
供給し、圧力５０ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー７００Ｗで６
０秒間エッチングした。この条件での酸化シリコン膜１
６Ｂのエッチングレートは６００ｎｍ／ｍｉｎであり、
また、シリコンリッチ酸化膜１７のエッチングレートは
３０ｎｍ／ｍｉｎであった。従って、エッチングの選択
比は２０である。この条件でエッチングすることによっ
て、溝１９のエッチングはシリコンリッチ酸化膜層１７
の所で停止している。
ジスト膜１８をマスクとし第２の酸化シリコン膜１６Ｂ
を部分的にエッチングする。ここでは、図１に示したエ
ッチング装置を用いて、ＣＨＦ3 ガス流量５０ｓｃｃ
ｍ、気化したメチル・エチル・ケトン１００ｓｃｃｍを
供給し、圧力５０ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー７００Ｗで６
０秒間エッチングした。この条件での酸化シリコン膜１
６Ｂのエッチングレートは６００ｎｍ／ｍｉｎであり、
また、シリコンリッチ酸化膜１７のエッチングレートは
３０ｎｍ／ｍｉｎであった。従って、エッチングの選択
比は２０である。この条件でエッチングすることによっ
て、溝１９のエッチングはシリコンリッチ酸化膜層１７
の所で停止している。
【００２０】従来のエッチング方法では選択比が１０程
度であるため、シリコンリッチ酸化膜は６０ｎｍ／ｍｉ
ｎのレートでエッチングされる。この場合、シリコンリ
ッチ酸化膜は、１分４０秒で全て除去されるため、オー
バーエッチング時間は１分４０秒以内でなければならな
い。一方、本実施例の場合にはシリコンリッチ酸化膜１
７が全て除去されるエッチング時間は３分２０秒であ
り、オーバーエッチング可能な時間は従来の２倍となり
プロセスマージンが広くなる。さらに、エッチングスト
ッパ層の膜厚はできるだけ薄いほうが良いが、従来の選
択比１０では、これ以上のエッチングストッパ層の薄膜
化はできない。それに対し、本発明のエッチング方法で
は膜厚を減らすことが可能である。
度であるため、シリコンリッチ酸化膜は６０ｎｍ／ｍｉ
ｎのレートでエッチングされる。この場合、シリコンリ
ッチ酸化膜は、１分４０秒で全て除去されるため、オー
バーエッチング時間は１分４０秒以内でなければならな
い。一方、本実施例の場合にはシリコンリッチ酸化膜１
７が全て除去されるエッチング時間は３分２０秒であ
り、オーバーエッチング可能な時間は従来の２倍となり
プロセスマージンが広くなる。さらに、エッチングスト
ッパ層の膜厚はできるだけ薄いほうが良いが、従来の選
択比１０では、これ以上のエッチングストッパ層の薄膜
化はできない。それに対し、本発明のエッチング方法で
は膜厚を減らすことが可能である。
【００２１】次に、マスクとして用いたフォトレジスト
膜１８を酸素プラズマ処理および有機洗浄し除去する。
このようにして形成した配線用の溝１９は、エッチング
の面内ばらつきが選択エッチングに基づくエッチングス
トップ効果によって抑制されている。本実施例において
は酸化膜のエッチングはばらつきがシリコンリッチ酸化
膜がない場合において最大１０％生じたが、エッチレー
トが１／２０のシリコンリッチ酸化膜の効果で２％以下
に低減できた。
膜１８を酸素プラズマ処理および有機洗浄し除去する。
このようにして形成した配線用の溝１９は、エッチング
の面内ばらつきが選択エッチングに基づくエッチングス
トップ効果によって抑制されている。本実施例において
は酸化膜のエッチングはばらつきがシリコンリッチ酸化
膜がない場合において最大１０％生じたが、エッチレー
トが１／２０のシリコンリッチ酸化膜の効果で２％以下
に低減できた。
【００２２】次に、図２（ｃ）に示すように、形成した
溝１９を含む全面にバリア膜としてのＴｉＮ膜２０と配
線金属としてのＣｕ膜２１を例えばＣＶＤ法で堆積す
る。
溝１９を含む全面にバリア膜としてのＴｉＮ膜２０と配
線金属としてのＣｕ膜２１を例えばＣＶＤ法で堆積す
る。
【００２３】次に図２（ｄ）に示すように、表面を研磨
して平坦化し配線用溝内にのみＣｕ膜２１とＴｉＮ膜２
０を残留させ配線２２を形成する。以下必要に応じてこ
の配線上に絶縁膜（例えば酸化シリコン膜）を堆積し、
更に、上記工程を繰り返すことによって、配線層を積み
重ねることができる。
して平坦化し配線用溝内にのみＣｕ膜２１とＴｉＮ膜２
０を残留させ配線２２を形成する。以下必要に応じてこ
の配線上に絶縁膜（例えば酸化シリコン膜）を堆積し、
更に、上記工程を繰り返すことによって、配線層を積み
重ねることができる。
【００２４】図３（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施
例のエッチング方法を説明する為の半導体チップの断面
図であり、本発明をビアホール形成に適用した場合を示
している。
例のエッチング方法を説明する為の半導体チップの断面
図であり、本発明をビアホール形成に適用した場合を示
している。
【００２５】まず、図３（ａ）に示すように素子等が形
成されたシリコン基板１５Ａ上に第１の酸化シリコン膜
１６Ａと膜厚１００ｎｍのプラズマＣＶＤ法による第１
のＳｉＯＮ膜２４Ａを形成し、次でこれらの膜に形成し
た溝にＡｌ膜を埋込んで下層配線２３を形成する。さら
にその上に第２の酸化シリコン膜１６Ｂと第２のＳｉＯ
Ｎ膜２４Ｂとを堆積する。第１および第２の酸化シリコ
ン膜は、例えばモノシランガスと酸素の熱反応によるＣ
ＶＤ法により、基板温度４２０℃で堆積する。また、第
１および第２のＳｉＯＮ膜は、平行平板型のＲＦプラズ
マＣＶＤ装置を用いて、モノシランガスと一酸化炭素ガ
スの反応によって堆積する。ＣＶＤ中の一酸化炭素の供
給量をモノシランガスの供給量の１／２とすることによ
って、Ｓｉリッチな組成となっている。次で配線溝パタ
ーンを有するフォトレジスト膜１８Ａを形成したのち、
このフォトレジスト膜１８Ａをマスクとして第２のプラ
ズマＳｉＯＮ膜２４Ｂと第２の酸化シリコン膜１６Ｂを
部分的にエッチングし、配線用の溝２５を形成する。こ
のエッチングではＣＦ4 のみをエッチングガスとして用
い、流量１００ｓｃｃｍ、圧力５０ｍＴｏｒｒ、ＲＦパ
ワー６００Ｗで行った。ＳｉＯＮ膜と酸化シリコン膜の
エッチング速度には差がなかった。
成されたシリコン基板１５Ａ上に第１の酸化シリコン膜
１６Ａと膜厚１００ｎｍのプラズマＣＶＤ法による第１
のＳｉＯＮ膜２４Ａを形成し、次でこれらの膜に形成し
た溝にＡｌ膜を埋込んで下層配線２３を形成する。さら
にその上に第２の酸化シリコン膜１６Ｂと第２のＳｉＯ
Ｎ膜２４Ｂとを堆積する。第１および第２の酸化シリコ
ン膜は、例えばモノシランガスと酸素の熱反応によるＣ
ＶＤ法により、基板温度４２０℃で堆積する。また、第
１および第２のＳｉＯＮ膜は、平行平板型のＲＦプラズ
マＣＶＤ装置を用いて、モノシランガスと一酸化炭素ガ
スの反応によって堆積する。ＣＶＤ中の一酸化炭素の供
給量をモノシランガスの供給量の１／２とすることによ
って、Ｓｉリッチな組成となっている。次で配線溝パタ
ーンを有するフォトレジスト膜１８Ａを形成したのち、
このフォトレジスト膜１８Ａをマスクとして第２のプラ
ズマＳｉＯＮ膜２４Ｂと第２の酸化シリコン膜１６Ｂを
部分的にエッチングし、配線用の溝２５を形成する。こ
のエッチングではＣＦ4 のみをエッチングガスとして用
い、流量１００ｓｃｃｍ、圧力５０ｍＴｏｒｒ、ＲＦパ
ワー６００Ｗで行った。ＳｉＯＮ膜と酸化シリコン膜の
エッチング速度には差がなかった。
【００２６】次に、図３（ｂ）に示すように、フォトレ
ジスト膜１８Ａを除去したのち、ビアホール形成用のフ
ォトレジスト膜１８Ｂを形成する。次でこのフォトレジ
スト膜１８Ｂをマスクとし、第１の酸化シリコン膜１６
Ｂをエッチングする。エッチングは、図１に示した平行
平板型のＲＦエッチング装置を用いる。エッチングガス
としてＣＨＦ3 ガス流量５０ｓｃｃｍ、気化した酢酸ガ
ス流量１００ｓｃｃｍとし、ＲＦパワー５００Ｗで行っ
た。この条件の時、第１の酸化シリコン膜１６Ｂのエッ
チングレートは１５０ｎｍ／ｍｉｎ、ＳｉＯＮ膜のエッ
チングレートは１０ｎｍ／ｍｉｎであり、選択比１５が
得られた。これによって、第２のＳｉＯＮ膜２４Ｂで覆
われた第２の酸化シリコン膜１６Ｂの領域は、フォトレ
ジスト膜１８Ｂが無い部分においてもエッチングされ
ず、ビアホール２６が配線用の溝２５に対してセルファ
ラインで形成される。
ジスト膜１８Ａを除去したのち、ビアホール形成用のフ
ォトレジスト膜１８Ｂを形成する。次でこのフォトレジ
スト膜１８Ｂをマスクとし、第１の酸化シリコン膜１６
Ｂをエッチングする。エッチングは、図１に示した平行
平板型のＲＦエッチング装置を用いる。エッチングガス
としてＣＨＦ3 ガス流量５０ｓｃｃｍ、気化した酢酸ガ
ス流量１００ｓｃｃｍとし、ＲＦパワー５００Ｗで行っ
た。この条件の時、第１の酸化シリコン膜１６Ｂのエッ
チングレートは１５０ｎｍ／ｍｉｎ、ＳｉＯＮ膜のエッ
チングレートは１０ｎｍ／ｍｉｎであり、選択比１５が
得られた。これによって、第２のＳｉＯＮ膜２４Ｂで覆
われた第２の酸化シリコン膜１６Ｂの領域は、フォトレ
ジスト膜１８Ｂが無い部分においてもエッチングされ
ず、ビアホール２６が配線用の溝２５に対してセルファ
ラインで形成される。
【００２７】次に、フォトレジスト膜１８Ｂを除去し洗
浄した後、図３（ｃ）に示すように、下地のバリア金属
としてＴｉＮ膜２０Ａを有機金属ＣＶＤ（ＭＯＣＶＤ）
法によって堆積し、さらに、Ａｌ膜２７をＭＯＣＶＤ法
によって堆積して溝２５およびビアホール２６を同時に
生め込む。次でこれらの金属膜を化学機械的研磨法（Ｃ
ＭＰ）によって研磨し、第２のＳｉＯＮ膜を露出させる
と共に上層配線２８を形成する。
浄した後、図３（ｃ）に示すように、下地のバリア金属
としてＴｉＮ膜２０Ａを有機金属ＣＶＤ（ＭＯＣＶＤ）
法によって堆積し、さらに、Ａｌ膜２７をＭＯＣＶＤ法
によって堆積して溝２５およびビアホール２６を同時に
生め込む。次でこれらの金属膜を化学機械的研磨法（Ｃ
ＭＰ）によって研磨し、第２のＳｉＯＮ膜を露出させる
と共に上層配線２８を形成する。
【００２８】以上のようにして、本発明の選択エッチン
グ方法を用いたセルフアラインによる多層配線が完成す
る。
グ方法を用いたセルフアラインによる多層配線が完成す
る。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、積層した
絶縁膜のエッチングガスとしてフルオロカーボンガスに
メチル・エチル・ケトンやアセトン、酢酸といったカル
ボニル基（ＣＯ）を含む化合物のガスを添加したガスを
用いることにより、１５以上の高い選択比を、ＣＯや水
素といった危険性の高いガスを用いることなく実現でき
る。
絶縁膜のエッチングガスとしてフルオロカーボンガスに
メチル・エチル・ケトンやアセトン、酢酸といったカル
ボニル基（ＣＯ）を含む化合物のガスを添加したガスを
用いることにより、１５以上の高い選択比を、ＣＯや水
素といった危険性の高いガスを用いることなく実現でき
る。
【図１】本発明の第１の実施例のエッチング装置の構成
図。
図。
【図２】本発明の第２の実施例を説明する為の半導体チ
ップの断面図。
ップの断面図。
【図３】本発明の第３の実施例を説明する為の半導体チ
ップの断面図。
ップの断面図。
１ エッチングチャンバー ２ 第１の真空ポンプ ３ 第２の真空ポンプ ４ スロットルバルブ ５ 第１のガス供給系 ６ 第２のガス供給系 ７ ガスボンベ ８ マスフローコントローラ ９ 液体原料容器 １０ マスフローコントローラ １１ 気化器 １２ キャリアガス供給系 １３ 基板 １４Ａ 保持電極 １４Ｂ 対向電極 １５，１５Ａ シリコン基板 １６Ａ 第１の酸化シリコン膜 １６Ｂ 第２の酸化シリコン膜 １７ シリコンリッチ酸化膜 １８，１８Ａ，１８Ｂ フォトレジスト膜 １９ 溝 ２０，２０Ａ ＴｉＮ膜 ２１ Ｃｕ膜 ２２ 配線 ２３ 下層配線（Ａｌ） ２４Ａ 第１のＳｉＯＮ膜 ２４Ｂ 第２のＳｉＯＮ膜 ２５ 溝 ２６ ビアホール ２７ Ａｌ膜 ２８ 上層配線
Claims (4)
- 【請求項１】 基板を保持する保持電極とこの保持電極
に対向する対向電極とを有するエッチングチャンバー
と、ガスボンベからの原料ガスを前記エッチングチャン
バーに供給する第１のガス供給系と、液体原料を気化さ
せ前記エッチングチャンバーに供給する第２のガス供給
系とを含むことを特徴とするエッチング装置。 - 【請求項２】 基板上に形成した絶縁膜のエッチングに
反応ガスのプラズマを用いるエッチング方法において、
前記反応ガスとしてフルオロカーボン系ガスにカルボニ
ル基を含む化合物ガスを添加した混合ガスを用いること
を特徴とするエッチング方法。 - 【請求項３】 フルオロカーボン系ガスに対するカルボ
ニル基を含む化合物ガスの分圧比が１〜３０である請求
項２記載のエッチング方法。 - 【請求項４】 カルボニル基を含む化合物はメチルエチ
ルケトン又はアセトン又は酢酸である請求項２又は請求
項３記載のエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29486194A JPH08153708A (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | エッチング装置およびエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29486194A JPH08153708A (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | エッチング装置およびエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08153708A true JPH08153708A (ja) | 1996-06-11 |
Family
ID=17813208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29486194A Pending JPH08153708A (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | エッチング装置およびエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08153708A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009099813A (ja) * | 2007-10-17 | 2009-05-07 | Spansion Llc | 半導体装置の製造方法 |
| KR20190100385A (ko) | 2017-01-04 | 2019-08-28 | 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드 | 드라이 에칭 방법 및 β-디케톤 충전 완료 용기 |
| US10957554B2 (en) | 2017-01-04 | 2021-03-23 | Central Glass Company, Limited | Etching method and etching device |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58150429A (ja) * | 1982-03-03 | 1983-09-07 | Hitachi Ltd | ドライエツチング方法 |
| JPH0445837A (ja) * | 1990-06-07 | 1992-02-14 | Anelva Corp | バブリング機構とこれを含む表面処理装置 |
| JPH05247673A (ja) * | 1990-10-19 | 1993-09-24 | Tokyo Electron Ltd | 酸化物部分および窒化物部分を含む被処理体のエッチング方法 |
| JPH05304124A (ja) * | 1992-04-27 | 1993-11-16 | Sony Corp | ドライエッチング方法 |
| JPH0613349A (ja) * | 1992-06-29 | 1994-01-21 | Sony Corp | ドライエッチング方法 |
| JPH0684840A (ja) * | 1992-09-03 | 1994-03-25 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH06151383A (ja) * | 1992-11-12 | 1994-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | 高誘電率を有する多元系酸化物膜のエッチング方法、高融点金属含有膜のエッチング方法、薄膜キャパシタ素子の製造方法およびその方法を実施するためのプラズマ処理装置 |
-
1994
- 1994-11-29 JP JP29486194A patent/JPH08153708A/ja active Pending
Patent Citations (7)
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| US10957554B2 (en) | 2017-01-04 | 2021-03-23 | Central Glass Company, Limited | Etching method and etching device |
| US11335573B2 (en) | 2017-01-04 | 2022-05-17 | Cental Glass Company, Limited | Dry etching method and β-diketone-filled container |
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| A02 | Decision of refusal |
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