JPH1131683A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH1131683A
JPH1131683A JP18862397A JP18862397A JPH1131683A JP H1131683 A JPH1131683 A JP H1131683A JP 18862397 A JP18862397 A JP 18862397A JP 18862397 A JP18862397 A JP 18862397A JP H1131683 A JPH1131683 A JP H1131683A
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JP
Japan
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film
insulating film
low dielectric
etching
semiconductor device
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JP18862397A
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Japanese (ja)
Inventor
Masateru Hara
昌輝 原
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPH1131683A publication Critical patent/JPH1131683A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a semiconductor device, through which an insulating film containing moisture or an organic solvent can be worked with high precision and ease. SOLUTION: A low dielectric SiO2 film 14 as an interlayer insulating film is formed by causing a reaction between Si(CH3 )H3 (monomethylsilane) and H2 O2 by an LP-CVD method (low pressure-chemical vapor deposition). When the low dielectric SiO2 film 14 is selectively etched with a mask of resist 16 for a pattern of via holes, plasma etching is performed with a large amount of moisture contained in the film without performing annealing. At this time, a large amount of H2 O is desorbed in gaseous form, as indicated by arrows 20 from the sidewalls of the low dielectric SiO2 film 14 exposing in the via holes 18 and prevents radicals in plasma from approaching the sidewalls of the low dielectric SiO2 film 14. Accordingly, isotropic etching of the sidewalls of the low dielectric SiO2 film 14 by radicals is inhibited, and bowing of the cross-section of the sidewalls of the low dielectric SiO2 film 14 is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に係り、特に半導体装置の層間絶縁膜として使用す
る絶縁膜の加工方法に関するものである。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for processing an insulating film used as an interlayer insulating film of a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの多層金属配線構造にお
いては、下層配線層を良好に被覆すると共に、上層配線
層の下地となる層間絶縁膜表面を平坦化する必要がある
ために、層間絶縁膜として水分又は有機溶媒を含有する
流動性の高い絶縁膜が使用される。また、半導体デバイ
スの高速動作を可能にするために、多層金属配線間の層
間絶縁膜として低誘電体膜を使用する試みも続けられて
いる。
2. Description of the Related Art In a multilayer metal wiring structure of a semiconductor device, it is necessary to cover the lower wiring layer well and to planarize the surface of the interlayer insulating film serving as a base of the upper wiring layer. A highly fluid insulating film containing water or an organic solvent is used. Further, in order to enable high-speed operation of a semiconductor device, an attempt to use a low dielectric film as an interlayer insulating film between multilayer metal wirings has been continued.

【0003】ところで、このような水分又は有機溶媒を
含有する低誘電体膜を層間絶縁膜として使用する場合、
その膜質を向上させるため、成膜直後に熱処理を施し、
膜中の水分又は有機溶媒を除去した後に加工することが
通例である。
When a low dielectric film containing such water or an organic solvent is used as an interlayer insulating film,
In order to improve the film quality, heat treatment is performed immediately after film formation,
It is customary to work after removing the water or organic solvent in the film.

【0004】例えば層間絶縁膜に使用する低誘電体膜と
して、LP(Low Pressure ;減圧)−CVD(Chemical
Vapor Deposition ;化学的気相成長)法を用い、Si
4(シラン)とH2 2 (過酸化水素)とを温度0℃
において反応させて、HSO(Hydrogen peroxide and
Silane based CVD Oxide)膜を形成した場合、その成膜
後に、400℃、30分間のポストアニール(Post Ann
ealing)を行うことが報告されている(M.Matuura and
M.Hirayama, “An Advanced Planarizing Interlayer D
ielectric Using SiH4 and H2O2 Chemistry", Dry Proc
ess Symposium,1995,pp.261-268 参照)。
For example, as a low dielectric film used for an interlayer insulating film, LP (Low Pressure) -CVD (Chemical
Vapor Deposition (chemical vapor deposition)
H 4 (silane) and H 2 O 2 (hydrogen peroxide) at a temperature of 0 ° C.
In HSO (Hydrogen peroxide and
When a Silane based CVD Oxide (Si) film is formed, it is post-annealed at 400 ° C. for 30 minutes (Post Anneal).
ealing) (M. Matuura and
M. Hirayama, “An Advanced Planarizing Interlayer D
ielectric Using SiH 4 and H 2 O 2 Chemistry ", Dry Proc
ess Symposium, 1995, pp. 261-268).

【0005】また、スピンコート法を用い、フッ素樹脂
膜を形成した場合、その成膜後に、ベークを150〜2
50℃で数分、キュアを400℃窒素雰囲気で30分間
行うことも報告されている(長谷川利昭、深沢正永、門
村新吾、青山順一、「フッ素樹脂膜による低誘電率化
エッチング特性はクリア、課題は耐酸素プラズマ性」、
月刊Semicondur World 1997.2, pp.82-84 参照)。
When a fluororesin film is formed by spin coating, baking is performed for 150 to 2 hours after the film formation.
It has also been reported that curing is carried out at 50 ° C for several minutes and at 400 ° C in a nitrogen atmosphere for 30 minutes (Toshiaki Hasegawa, Masanaga Fukasawa, Shingo Kadomura, Junichi Aoyama, "Low dielectric constant using fluororesin film"
Etching characteristics are clear, the challenge is oxygen plasma resistance. "
Monthly Semicondur World 1997.2, pp.82-84).

【0006】そして、こうした成膜後の熱処理によって
膜中の水分や有機溶剤を除去した後に低誘電体膜の加
工、例えばエッチングやアッシング(灰化)を行う場合
においては、従来の層間絶縁膜に使用するSiO2 膜、
例えばP(Pasma )−TEOS(Tetraethoxysilane )
−CVD法を用いて形成したP−TEOS膜のエッチン
グ方法やアッシング方法をそのまま踏襲するのが通例で
あった。
In the case of processing a low dielectric film, for example, etching or ashing (ashing) after removing moisture and an organic solvent in the film by such a heat treatment after film formation, a conventional interlayer insulating film is used. SiO 2 film to be used,
For example, P (Pasma) -TEOS (Tetraethoxysilane)
-Generally, the etching method and the ashing method of the P-TEOS film formed by using the CVD method are directly followed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水分又
は有機溶媒を含有する低誘電体膜は、その成膜後の熱処
理によって膜中の水分又は有機溶媒を除去し、その膜質
を向上させたとしても、従来の層間絶縁膜として使用す
るP−TEOS膜等と比較すると、膜質において劣る傾
向がある。このため、従来のP−TEOS膜等のエッチ
ング方法やアッシング方法をそのまま適用すると、幾つ
かの問題が生じる。例えば、従来のP−TEOS膜等の
エッチング方法を用い、所定パターンのレジストをマス
クとして低誘電体膜を選択的にプラズマエッチングし、
ビアホールを開口する場合、ビアホール内に露出する低
誘電体膜側壁がプラズマ中のラジカルによってエッチン
グされ、ビアホールの断面形状が弓形になる、いわゆる
ボーイングを起こすという問題があった。
However, in the case of a low dielectric film containing moisture or an organic solvent, even if the moisture or organic solvent in the film is removed by a heat treatment after the film is formed, the quality of the film is improved. As compared with a conventional P-TEOS film used as an interlayer insulating film, the film quality tends to be inferior. Therefore, if the conventional etching method or ashing method for the P-TEOS film or the like is applied as it is, some problems occur. For example, using a conventional P-TEOS film etching method or the like, a low-dielectric film is selectively plasma-etched using a resist of a predetermined pattern as a mask,
When a via hole is opened, there is a problem in that the side wall of the low dielectric film exposed in the via hole is etched by radicals in the plasma, and the cross-sectional shape of the via hole becomes so-called bowing.

【0008】また、低誘電体膜をエッチングしてビアホ
ールを開口した後、マスクとして使用したレジストをア
ッシング場合、レジストと共にビアホール内に露出する
低誘電体膜側壁が削れてしまい、エッチングによって開
口されたビアホールの形状が変形するという問題もあっ
た。
When a via hole is opened by etching a low dielectric film and then ashing is performed on the resist used as a mask, the side wall of the low dielectric film exposed in the via hole is removed together with the resist, and the opening is formed by etching. There is also a problem that the shape of the via hole is deformed.

【0009】そこで本発明は、上記問題点を鑑みてなさ
れたものであり、水分又は有機溶媒を含有する絶縁膜を
高精度かつ容易に加工することができる半導体装置の製
造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of easily and precisely processing an insulating film containing water or an organic solvent. Aim.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明に係る半導体装置の製造方法により達成される。即
ち、請求項1に係る半導体装置の製造方法は、基板上に
水分又は有機溶媒を含有する絶縁膜を形成した後、所定
パターンのレジストをマスクとして絶縁膜の選択的なエ
ッチングを行う半導体装置の製造方法であって、この絶
縁膜のアニール処理を行う前に、絶縁膜が水分又は有機
溶媒を含有している状態において、絶縁膜をプラズマエ
ッチングすることを特徴とする。
The above object is achieved by the following method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention. That is, the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 is a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an insulating film containing moisture or an organic solvent on a substrate; and selectively etching the insulating film using a resist having a predetermined pattern as a mask. In a manufacturing method, before performing an annealing process on the insulating film, the insulating film is plasma-etched in a state where the insulating film contains moisture or an organic solvent.

【0011】このように請求項1に係る半導体装置の製
造方法においては、絶縁膜が水分又は有機溶媒を含有し
ている状態において、所定パターンのレジストをマスク
とする絶縁膜の選択的なプラズマエッチングを行うこと
により、プラズマ中のラジカル及びイオンによる絶縁膜
の選択的なエッチングに伴い、絶縁膜から膜中に含有さ
れている水分又は有機溶媒がガスとなって脱離してく
る。そして、この絶縁膜から脱離してくるガス状の水分
又は有機溶媒によってプラズマ中のラジカルがエッチン
グによって露出した絶縁膜側壁に接近することが阻害さ
れるため、このラジカルが絶縁膜側壁に到達することが
困難となり、ラジカルによる絶縁膜の等方性エッチング
が抑制される。
As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, in a state where the insulating film contains moisture or an organic solvent, selective plasma etching of the insulating film using a resist of a predetermined pattern as a mask. Is performed, moisture or an organic solvent contained in the insulating film is desorbed from the insulating film as a gas with the selective etching of the insulating film by radicals and ions in the plasma. Then, the gaseous moisture or organic solvent released from the insulating film hinders the radicals in the plasma from approaching the insulating film side wall exposed by etching, so that the radicals reach the insulating film side wall. And the isotropic etching of the insulating film by radicals is suppressed.

【0012】他方、プラズマ中のイオンは、静電的な力
で加速されて絶縁膜表面にほぼ垂直な方向に向きを揃え
て飛来することから、絶縁膜から脱離してくるガスの影
響は受け難いため、イオンによる絶縁膜の異方性エッチ
ングが進行する。こうして、ラジカルによる等方性エッ
チングが抑制され、イオンによる異方性エッチングが主
流となって絶縁膜のエッチングが進行することになる。
従って、水分又は有機溶媒を含有する絶縁膜が、従来の
層間絶縁膜として使用するP−TEOS膜等と比較して
膜質が劣悪で、そのためにラジカルによって容易に側壁
がエッチングされ易い低誘電体膜の場合であっても、エ
ッチングにより露出した側壁の断面形状が弓形になるボ
ーイングの発生が防止され、異方性エッチングにより側
壁の断面形状が垂直になる高精度の加工が容易に可能に
なる。
On the other hand, the ions in the plasma are accelerated by the electrostatic force and fly in a direction substantially perpendicular to the surface of the insulating film and fly. Therefore, the ions desorbed from the insulating film are affected by the gas. Since it is difficult, anisotropic etching of the insulating film by ions proceeds. In this manner, isotropic etching due to radicals is suppressed, and anisotropic etching due to ions becomes mainstream, whereby etching of the insulating film proceeds.
Therefore, an insulating film containing moisture or an organic solvent has a poor film quality as compared with a conventional P-TEOS film or the like used as an interlayer insulating film, and therefore, a low dielectric film whose side walls are easily etched by radicals. Even in the case of (1), occurrence of bowing in which the cross-sectional shape of the side wall exposed by the etching is arcuate is prevented, and high-precision processing in which the cross-sectional shape of the side wall becomes vertical by the anisotropic etching can be easily performed.

【0013】また、請求項2に係る半導体装置の製造方
法は、上記請求項1に係る半導体装置の製造方法におい
て、水分又は有機溶媒を含有する絶縁膜をプラズマエッ
チングする際に、基板を加熱する構成とすることによ
り、絶縁膜中に含有されている水分又は有機溶媒がガス
となって脱離してくる際のガスの脱離量が更に増大する
ため、プラズマ中のラジカルによる絶縁膜の等方性エッ
チングは更に抑制され、絶縁膜の加工精度が更に向上す
る。
According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, the substrate is heated when the insulating film containing water or the organic solvent is plasma-etched. With such a structure, the amount of desorbed gas when water or an organic solvent contained in the insulating film is desorbed as a gas further increases, so that the insulating film isotropically generated by radicals in plasma. Etching is further suppressed, and the processing accuracy of the insulating film is further improved.

【0014】また、請求項3に係る半導体装置の製造方
法は、上記請求項1に係る半導体装置の製造方法におい
て、所定パターンのレジストをマスクとして水分又は有
機溶媒を含有する絶縁膜をプラズマエッチングした後、
この絶縁膜のアニール処理を行う前に、絶縁膜が水分又
は有機溶媒を含有している状態において、絶縁膜上のレ
ジストをアッシングにより除去する構成とすることによ
り、プラズマ中のラジカル及びイオンによりレジストを
アッシングする際の加熱によって、露出した絶縁膜側壁
から膜中に含有されている水分又は有機溶媒がガスとな
って脱離し、この絶縁膜から脱離してくるガス状の水分
又は有機溶媒によってプラズマ中のラジカルがエッチン
グによって露出した絶縁膜側壁に接近することが阻害さ
れるため、このラジカルが絶縁膜側壁に到達することが
困難となり、ラジカルによる絶縁膜側壁のエッチングが
抑制される。
According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, the insulating film containing water or an organic solvent is plasma-etched using a resist having a predetermined pattern as a mask. rear,
Before the annealing of the insulating film, the resist on the insulating film is removed by ashing in a state where the insulating film contains water or an organic solvent, so that radicals and ions in the plasma cause the resist to be removed. By heating when ashing is performed, moisture or an organic solvent contained in the film from the exposed insulating film side wall is desorbed as a gas, and plasma is generated by gaseous water or the organic solvent desorbed from the insulating film. Since the radicals inside are prevented from approaching the insulating film side wall exposed by the etching, it becomes difficult for the radicals to reach the insulating film side wall, and the etching of the insulating film side wall by the radicals is suppressed.

【0015】他方、プラズマ中のイオンは、静電的な力
で加速されて絶縁膜表面にほぼ垂直な方向に向きを揃え
て飛来することから、絶縁膜側壁から脱離してくるガス
の影響は受け難いため、アッシングの際に露出している
絶縁膜側壁に付着した反応生成物はイオンによって除去
されることになる。従って、絶縁膜上のレジストをラジ
カル及びイオンによってアッシングする際に、水分又は
有機溶媒を含有する絶縁膜が、従来の層間絶縁膜として
使用するP−TEOS膜等と比較して膜質が劣悪で、そ
のためにラジカルによって容易に側壁がエッチングされ
易い低誘電体膜の場合であっても、絶縁膜側壁の断面形
状が弓形になるボーイングの発生は防止され、プラズマ
エッチングによって加工された絶縁膜の形状を損ねて加
工精度を劣化させることはなくなる。
On the other hand, the ions in the plasma are accelerated by electrostatic force and fly in a direction substantially perpendicular to the surface of the insulating film and fly. Since it is hard to receive, the reaction product attached to the side wall of the insulating film exposed at the time of ashing is removed by the ions. Therefore, when ashing the resist on the insulating film by radicals and ions, the insulating film containing water or an organic solvent has poor film quality as compared with a P-TEOS film or the like used as a conventional interlayer insulating film, Therefore, even in the case of a low dielectric film in which the side wall is easily etched by radicals, bowing in which the cross-sectional shape of the insulating film side wall is prevented is prevented, and the shape of the insulating film processed by plasma etching is reduced. There is no loss of processing accuracy due to damage.

【0016】なお、上記請求項1に係る半導体装置の製
造方法において、プラズマエッチングによる加工対象と
なる絶縁膜としては、CVD法により、SiH4 とH2
2とを反応させて成膜したSiO2 膜、又はSi(C
3 )H3 (モノメチルシラン)、Si(CH3 2
2 (ジメチルシラン)、Si(CH3 3 H(トリメチ
ルシラン)、又はSi(CH3 4 (テトラメチルシラ
ン)等の有機シランとH2 2 とを反応させて成膜した
SiO2 膜が好適である。この場合、こうして成膜され
たSiO2 膜は低誘電体膜となると共に、成膜直後のS
iO2 膜の膜中には大量の水分が含有されている。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention, the insulating film to be processed by plasma etching is formed of SiH 4 and H 2 by CVD.
SiO 2 film formed by reacting with O 2 or Si (C
H 3 ) H 3 (monomethylsilane), Si (CH 3 ) 2 H
SiO 2 film formed by reacting organic silane such as 2 (dimethylsilane), Si (CH 3 ) 3 H (trimethylsilane) or Si (CH 3 ) 4 (tetramethylsilane) with H 2 O 2 Is preferred. In this case, the SiO 2 film thus formed becomes a low dielectric film, and the S
A large amount of water is contained in the iO 2 film.

【0017】或いはまた、上記請求項1に係る半導体装
置の製造方法において、プラズマエッチングによる加工
対象となる絶縁膜としては、SOG(Spin On Glass )
法を用いた有機絶縁材料の塗布により成膜したSOG膜
が好適である。この場合、このSOG膜は低誘電体膜と
なる場合と高低誘電体膜となる場合とがあるが、いずれ
の場合であっても、成膜直後のSOG膜の膜中には大量
の有機溶媒が含有されている。
Alternatively, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, the insulating film to be processed by the plasma etching may be SOG (Spin On Glass).
An SOG film formed by applying an organic insulating material using a method is preferable. In this case, the SOG film may be a low-dielectric film or a high-low-dielectric film. In any case, a large amount of organic solvent is contained in the SOG film immediately after the formation. Is contained.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を説明する。図1〜図6は、それぞ
れ本発明の一実施形態に係る絶縁膜の加工方法を説明す
るための工程断面図である。先ず、図1に示されるよう
に、Si(シリコン)ウェーハ10上に、例えば高さ
0.65μm、幅0.4μmのAl(アルミニウム)合
金製の金属配線層12を形成する。なお、ここで、Si
ウェーハ10表面に形成した不純物領域等の構造は図示
を省略する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
An embodiment of the present invention will be described. 1 to 6 are process cross-sectional views illustrating a method for processing an insulating film according to an embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 1, a metal wiring layer 12 made of an Al (aluminum) alloy having a height of 0.65 μm and a width of 0.4 μm is formed on a Si (silicon) wafer 10. Here, Si
The structure of the impurity region and the like formed on the surface of the wafer 10 is not shown.

【0019】続いて、LP−CVD法により、有機ソー
スとしてのSi(CH3 )H3 と気相状態のH2 2
用いて、基体全面に、層間絶縁膜として使用する膜厚
1.0μmの低誘電SiO2 膜14を形成し、この低誘
電SiO2 膜14によってSiウェーハ10上の金属配
線層12を埋め込む。ここで、この低誘電SiO2 膜1
4の成膜条件は、 気相状態のH2 2 の流量:0.7g/分 Si(CH3 )H3 の流量:100SCCM Ar(アルゴン)の流量:500SCCM 反応圧力:1200mTorr 基板(ウェーハ)温度:0℃ とする。
Subsequently, by using LP (CVD), Si (CH 3 ) H 3 as an organic source and H 2 O 2 in a gaseous state are used to cover the entire surface of the substrate with a film thickness of 1 to be used as an interlayer insulating film. A low-dielectric SiO 2 film 14 having a thickness of 0 μm is formed, and the metal wiring layer 12 on the Si wafer 10 is buried with the low-dielectric SiO 2 film 14. Here, this low dielectric SiO 2 film 1
The film formation conditions of No. 4 were as follows: flow rate of H 2 O 2 in a gas phase: 0.7 g / min. Flow rate of Si (CH 3 ) H 3 : 100 SCCM flow rate of Ar (argon): 500 SCCM reaction pressure: 1200 mTorr substrate (wafer) Temperature: 0 ° C.

【0020】このとき、Si(CH3 )H3 とH2 2
との反応からH2 O(水分)が生成されると共に、成膜
時の基板温度が0℃であることから、この低誘電SiO
2 膜14中には大量の水分が含有されている状態とな
る。そして、この大量のH2 Oを含有することにより、
この低誘電SiO2 膜14は高い流動性を有するため、
金属配線層12を埋め込んで基体全面に形成された低誘
電SiO2 膜14表面が平坦化されることになる。
At this time, Si (CH 3 ) H 3 and H 2 O 2
H 2 O (moisture) is generated from the reaction with, and the substrate temperature during film formation is 0 ° C.
The two films 14 contain a large amount of moisture. And by containing this large amount of H 2 O,
Since this low dielectric SiO 2 film 14 has high fluidity,
The surface of the low-dielectric SiO 2 film 14 buried in the metal wiring layer 12 and formed on the entire surface of the substrate is flattened.

【0021】次いで、図2に示されるように、低誘電S
iO2 膜14上にレジスト16を塗布し、リソグラフィ
技術を用いて、例えば直径0.35μmのビアホールの
パターンを形成する。このとき、低誘電SiO2 膜14
の成膜後、レジスト16の塗布前に、低誘電SiO2
14のポストアニールを行わない点が従来の場合と異な
る。従って、低誘電SiO2 膜14上にビアホールのパ
ターンのレジスト16が形成された段階においても、低
誘電SiO2 膜14は大量のH2 Oを含有したままの状
態である。
Next, as shown in FIG.
A resist 16 is applied on the iO 2 film 14, and a pattern of a via hole having a diameter of, for example, 0.35 μm is formed by using a lithography technique. At this time, the low dielectric SiO 2 film 14
Is different from the conventional case in that post-annealing of the low dielectric SiO 2 film 14 is not performed after the formation of the resist and before the application of the resist 16. Thus, even at the stage of the low dielectric SiO 2 film 14 resist 16 pattern of the via hole on are formed, the low dielectric SiO 2 film 14 is left in the state containing a large amount of H 2 O.

【0022】次いで、図3に示されるように、マグネト
ロンエッチング装置を用いるプラズマエッチング法によ
り、ビアホールのパターンのレジスト16をマスクとし
て、大量のH2 Oを含有している低誘電SiO2 膜14
の選択的エッチングを開始する。ここで、プラズマエッ
チング条件は、 C4 8 の流量:12SCCM COの流量:150SCCM Arの流量:200SCCM O2 の流量:5SCCM 圧力:30mTorr RFパワー:1500W 基板温度:180℃ とする。
Then, as shown in FIG. 3, a low dielectric SiO 2 film 14 containing a large amount of H 2 O is formed by a plasma etching method using a magnetron etching apparatus, using the resist 16 of the via hole pattern as a mask.
Is started. Here, the plasma etching conditions are as follows: C 4 F 8 flow rate: 12 SCCM CO flow rate: 150 SCCM Ar flow rate: 200 SCCM O 2 flow rate: 5 SCCM Pressure: 30 mTorr RF power: 1500 W Substrate temperature: 180 ° C.

【0023】エッチングガスC4 8 から生成されるラ
ジカル及びイオンにより、低誘電SiO2 膜14の選択
的エッチングが進行し、低誘電SiO2 膜14表面にビ
アホール18aが形成され始めると、図中の小さい矢印
20で表されるように、ビアホール18a内に露出した
低誘電SiO2 膜14側壁から膜中に含有されている大
量のH2 Oがガスとなって脱離してくる。このとき、S
iウェーハ10は基板温度180℃に加熱されているた
め、この低誘電SiO2 膜14側壁からのガスの脱離量
は十分に大きいものとなる。
[0023] The radicals and ions are generated from an etching gas C 4 F 8, selective etching of the low dielectric SiO 2 film 14 progresses and the via holes 18a to the low dielectric SiO 2 film 14 surface begins to form, in FIG. As shown by a small arrow 20, a large amount of H 2 O contained in the low dielectric SiO 2 film 14 exposed in the via hole 18a is desorbed as a gas from the side wall. At this time, S
Since the i-wafer 10 is heated to a substrate temperature of 180 ° C., the amount of gas released from the side wall of the low dielectric SiO 2 film 14 is sufficiently large.

【0024】そして、このビアホール18a内の低誘電
SiO2 膜14側壁から大量に放出されるガス状のH2
Oは、エッチングガスC4 8 から生成されるラジカル
が低誘電SiO2 膜14側壁に接近するのを阻害する働
きをする。このため、このラジカルがビアホール18a
内の低誘電SiO2 膜14側壁に到達することが困難と
なり、ラジカルによる低誘電SiO2 膜14側壁の等方
性エッチングが抑制されることになる。
[0024] Then, gaseous H 2 to be released in large quantities from the low dielectric SiO 2 film 14 sidewall in the via hole 18a
O functions to prevent radicals generated from the etching gas C 4 F 8 from approaching the side wall of the low dielectric SiO 2 film 14. For this reason, this radical is generated in the via hole 18a.
It is difficult to reach the side wall of the low dielectric SiO 2 film 14 in the inside, and isotropic etching of the side wall of the low dielectric SiO 2 film 14 by radicals is suppressed.

【0025】他方、エッチングガスC4 8 から生成さ
れるイオンは、図中の大きい矢印22で表されるよう
に、印加電圧によって加速されてSiウェーハ10表面
にほぼ垂直な方向に向きを揃えて飛来して、低誘電Si
2 膜14表面にほぼ垂直に入射することから、低誘電
SiO2 膜14側壁から放出されるガス状のH2 Oの影
響を殆ど受けることがない。このため、このイオンによ
る低誘電SiO2 膜14の異方性エッチングが進行す
る。
On the other hand, ions generated from the etching gas C 4 F 8 are accelerated by the applied voltage and aligned in a direction substantially perpendicular to the surface of the Si wafer 10 as indicated by a large arrow 22 in the figure. Flying, low dielectric Si
Since the light is incident on the surface of the O 2 film 14 almost perpendicularly, it is hardly affected by gaseous H 2 O released from the side wall of the low dielectric SiO 2 film 14. Therefore, the anisotropic etching of the low dielectric SiO 2 film 14 by the ions proceeds.

【0026】こうして、レジスト16をマスクとする低
誘電SiO2 膜14の選択的なプラズマエッチングにお
いては、ラジカルによる等方性エッチングが抑制され、
イオンによる異方性エッチングが主流となって、低誘電
SiO2 膜14のエッチングが進行していく。
Thus, in the selective plasma etching of the low dielectric SiO 2 film 14 using the resist 16 as a mask, isotropic etching due to radicals is suppressed,
Anisotropic etching by ions becomes mainstream, and the etching of the low dielectric SiO 2 film 14 proceeds.

【0027】従って、図4に示されるように、大量のH
2 Oを含有する低誘電SiO2 膜14は従来の層間絶縁
膜として使用されるP−TEOS膜等と比較して膜質が
劣悪であり、そのためにビアホール18内に露出した低
誘電SiO2 膜14側壁がラジカルによって容易にエッ
チングされ易いにも拘らず、ビアホール18内の低誘電
SiO2 膜14側壁の断面形状が弓形になるボーイング
の発生が防止されると共に、エッチングガスC4 8
ら生成されるイオンによる異方性エッチングにより、金
属配線層12表面に到達するビアホール18が垂直な断
面形状をもって高精度かつ容易に開口される。
Therefore, as shown in FIG.
The low-dielectric SiO 2 film 14 containing 2 O is inferior in film quality as compared with a conventional P-TEOS film or the like used as an interlayer insulating film, so that the low-dielectric SiO 2 film 14 exposed in the via hole 18 is formed. Despite the fact that the side walls are easily etched by radicals, bowing in which the cross-sectional shape of the low dielectric SiO 2 film 14 in the via hole 18 becomes arcuate is prevented, and is generated from the etching gas C 4 F 8. The via holes 18 reaching the surface of the metal wiring layer 12 are opened with a vertical cross-sectional shape with high precision and ease by anisotropic etching using ions.

【0028】なお、従来のように、低誘電SiO2 膜1
4の成膜後、レジスト16の塗布前に、低誘電SiO2
膜14のポストアニールを行い、低誘電SiO2 膜14
中からH2 Oを除去した場合には、レジスト16をマス
クとする低誘電SiO2 膜14の選択的なプラズマエッ
チングにおいて、イオンによる異方性エッチングと同時
にラジカルによる等方性エッチングも進行するため、ビ
アホール18内に露出した低誘電SiO2 膜14側壁も
容易にエッチングされて、低誘電SiO2 膜14側壁の
断面形状が弓形になるボーイングが発生することにな
る。
Incidentally, as in the conventional case, the low dielectric SiO 2 film 1 is used.
4 and before the application of the resist 16, low dielectric SiO 2
The post-annealing of the film 14 is performed to obtain the low dielectric SiO 2 film 14.
When H 2 O is removed from the inside, in the selective plasma etching of the low dielectric SiO 2 film 14 using the resist 16 as a mask, the isotropic etching by radicals proceeds simultaneously with the anisotropic etching by ions. Also, the side wall of the low dielectric SiO 2 film 14 exposed in the via hole 18 is easily etched, and bowing occurs in which the cross section of the low dielectric SiO 2 film 14 has an arcuate cross section.

【0029】次いで、図5に示されるように、Siウェ
ーハ10をμ(マイクロ)波ダウンストリーム型アッシ
ング装置(アッシャー)24を用いて、低誘電SiO2
膜14の選択的なプラズマエッチングに使用したレジス
ト16のアッシングを行う。ここで、アッシング条件
は、 O2 の流量:2000SCCM N2 の流量:100SCCM 圧力:1.2Torr μ波パワー:1000W 基板温度:250℃ とする。
Next, as shown in FIG. 5, the Si wafer 10 is subjected to low dielectric SiO 2 using a μ (micro) wave downstream type ashing device (asher) 24.
Ashing of the resist 16 used for the selective plasma etching of the film 14 is performed. Here, the ashing conditions are as follows: O 2 flow rate: 2000 SCCM N 2 flow rate: 100 SCCM Pressure: 1.2 Torr μ wave power: 1000 W Substrate temperature: 250 ° C.

【0030】このとき、μ波ダウンストリーム型アッシ
ング装置24内においては、イオンによるアッシングと
ラジカルによるアッシングが起こり、低誘電SiO2
14上のレジスト16が除去されていく。
At this time, in the microwave downstream type ashing apparatus 24, ashing by ions and ashing by radicals occur, and the resist 16 on the low dielectric SiO 2 film 14 is removed.

【0031】ところで、低誘電SiO2 膜14は未だポ
ストアニールが行われず、その膜中に大量のH2 Oが含
有されている状態であるため、基板温度250℃に加熱
してアッシングを行う際に、図中の小さい矢印26で表
されるように、ビアホール18内に露出した低誘電Si
2 膜14側壁からその膜中に含有されているH2 Oが
ガスとなって脱離してくる。そして、このビアホール1
8内の低誘電SiO2 膜14側壁から大量に放出される
ガス状のH2 Oは、アッシング中のラジカルが低誘電S
iO2 膜14側壁に接近することを阻害する働きをする
ため、このラジカルがビアホール18内の低誘電SiO
2 膜14側壁に到達することが困難となり、ラジカルに
よりビアホール18内の低誘電SiO2 膜14側壁がエ
ッチングされることが防止される。
By the way, since the low dielectric SiO 2 film 14 has not been subjected to post-annealing yet and contains a large amount of H 2 O in the film, when the ashing is performed by heating to a substrate temperature of 250 ° C. The low dielectric Si exposed in the via hole 18 as indicated by a small arrow 26 in the figure.
H 2 O contained in the O 2 film 14 is desorbed from the side wall of the O 2 film 14 as a gas. And this via hole 1
A large amount of gaseous H 2 O released from the side wall of the low dielectric SiO 2 film 14 in the inner layer 8 causes radicals during ashing to have a low dielectric S
This radical acts to inhibit the approach to the side wall of the iO 2 film 14, so that the radical forms a low dielectric SiO 2 in the via hole 18.
This makes it difficult to reach the side wall of the second film 14 and prevents the side wall of the low dielectric SiO 2 film 14 in the via hole 18 from being etched by radicals.

【0032】他方、アッシング中のイオンは、印加電圧
によって加速されてSiウェーハ10表面にほぼ垂直な
方向に向きを揃えて飛来して、低誘電SiO2 膜14表
面にほぼ垂直に入射し、低誘電SiO2 膜14側壁から
放出されるガス状のH2 Oの影響を殆ど受けることがな
いため、アッシングの際にビアホール18内に露出して
いる低誘電SiO2 膜14側壁に反応生成物が付着した
場合であっても、この低誘電SiO2 膜14側壁に付着
した反応生成物はビアホール18内に入射してくるイオ
ンによって除去される。
On the other hand, the ions during ashing are accelerated by the applied voltage, fly in a direction substantially perpendicular to the surface of the Si wafer 10 and fly, and enter the surface of the low dielectric SiO 2 film 14 almost perpendicularly, and Since the gaseous H 2 O released from the side wall of the dielectric SiO 2 film 14 is hardly affected by the gaseous H 2 O, a reaction product is formed on the side wall of the low dielectric SiO 2 film 14 exposed in the via hole 18 during ashing. Even if it adheres, the reaction product adhering to the side wall of the low dielectric SiO 2 film 14 is removed by the ions entering the via hole 18.

【0033】こうして、レジスト16のアッシングにお
いては、イオン及びラジカルによるアッシングによって
低誘電SiO2 膜14上のレジスト16を除去すると共
に、ラジカルによるビアホール18内の低誘電SiO2
膜14側壁のエッチングを防止する一方で、ビアホール
18内の低誘電SiO2 膜14側壁に付着した反応生成
物はイオンによって除去する。
Thus, in the ashing of the resist 16, the resist 16 on the low-dielectric SiO 2 film 14 is removed by ashing with ions and radicals, and the low-dielectric SiO 2 in the via holes 18 is removed by radicals.
While the etching of the side wall of the film 14 is prevented, the reaction products attached to the side wall of the low dielectric SiO 2 film 14 in the via hole 18 are removed by ions.

【0034】従って、図6に示されるように、大量のH
2 Oを含有する低誘電SiO2 膜14は従来の層間絶縁
膜として使用されるP−TEOS膜等と比較して膜質が
劣悪であり、そのためにビアホール18内に露出した低
誘電SiO2 膜14側壁がラジカルによって容易にエッ
チングされ易いにも拘らず、低誘電SiO2 膜14上の
レジスト16をアッシングする際に、ビアホール18内
の低誘電SiO2 膜14側壁の断面形状が弓形になるボ
ーイングの発生が防止される。即ち、上記図3に示すプ
ラズマエッチング工程において開口されたビアホール1
8の垂直な断面形状を損なうことなく、その高精度な加
工精度を維持する良好なアッシングが容易に実現され
る。
Therefore, as shown in FIG.
The low-dielectric SiO 2 film 14 containing 2 O is inferior in film quality as compared with a conventional P-TEOS film or the like used as an interlayer insulating film, so that the low-dielectric SiO 2 film 14 exposed in the via hole 18 is formed. When the resist 16 on the low-dielectric SiO 2 film 14 is ashed, the cross-sectional shape of the low-dielectric SiO 2 film 14 in the via hole 18 becomes arcuate even though the side walls are easily etched by radicals. The occurrence is prevented. That is, the via hole 1 opened in the plasma etching process shown in FIG.
Good ashing that easily maintains the high-precision machining accuracy without impairing the vertical cross-sectional shape of No. 8 is easily realized.

【0035】このように本実施形態によれば、ビアホー
ルのパターンのレジスト16をマスクとして低誘電Si
2 膜14を選択的にエッチングする際に、アニール処
理を行うことなく低誘電SiO2 膜14中に大量のH2
Oが含有されたままの状態において、しかも基板温度1
80℃に加熱してプラズマエッチングを行うことによ
り、低誘電SiO2 膜14表面に形成され始めたビアホ
ール18内に露出する低誘電SiO2 膜14側壁から膜
中に含有されている大量のH2 Oがガスとなって脱離
し、プラズマ中のラジカルが低誘電SiO2 膜14側壁
に接近するのを阻害する働きをするため、ラジカルによ
る低誘電SiO2 膜14側壁の等方性エッチングが抑制
されると共に、低誘電SiO2 膜14側壁から放出され
るガスの影響を殆ど受けることがないプラズマ中のイオ
ンによる低誘電SiO2 膜14の異方性エッチングが進
行する。
As described above, according to the present embodiment, the low-dielectric Si
When selectively etching the O 2 film 14, a large amount of H 2 is contained in the low-dielectric SiO 2 film 14 without performing an annealing process.
In the state where O is still contained, and the substrate temperature is 1
By performing the plasma etching was heated to 80 ° C., the mass is contained in the film a low dielectric SiO 2 film 14 sidewall exposed in the via hole 18 begins to be formed in the low dielectric SiO 2 film 14 surface H 2 O is desorbed becomes gas, since radicals in the plasma acts to inhibit the approach to low dielectric SiO 2 film 14 sidewall, isotropic etching of the low dielectric SiO 2 film 14 sidewall by radicals is suppressed Rutotomoni, low dielectric anisotropy etching of the SiO 2 film 14 low dielectric SiO by ion mostly does not receive the plasma the influence of gas released from the side wall 2 film 14 progresses.

【0036】従って、大量のH2 Oを含有する低誘電S
iO2 膜14はその膜質が比較的劣悪であり、そのため
にビアホール18内に露出した低誘電SiO2 膜14側
壁がラジカルによって容易にエッチングされ易いにも拘
らず、ビアホール18内の低誘電SiO2 膜14側壁の
断面形状が弓形になるボーイングの発生を防止すること
が可能になり、イオンによる異方性エッチングによって
断面形状が垂直なビアホール18を高精度かつ容易に開
口することができる。
Therefore, low dielectric S containing a large amount of H 2 O
iO 2 film 14 is its quality is relatively poor, despite liable to be readily etched low dielectric SiO 2 film 14 sidewall exposed in the via hole 18 for its by radicals, low dielectric SiO 2 in the via hole 18 It is possible to prevent bowing in which the cross-sectional shape of the side wall of the film 14 becomes arcuate, and it is possible to easily and accurately open a via hole 18 having a vertical cross-sectional shape by anisotropic etching using ions.

【0037】また、本実施形態によれば、低誘電SiO
2 膜14の選択的なプラズマエッチングに使用したレジ
スト16をアッシングする際に、アニール処理を行うこ
となく低誘電SiO2 膜14中に大量のH2 Oが含有さ
れたままの状態で、基板温度250℃に加熱してアッシ
ングを行うことにより、低誘電SiO2 膜14表面に形
成されているビアホール18内に露出する低誘電SiO
2 膜14側壁から膜中に含有されている大量のH2 Oが
ガスとなって脱離し、プラズマ中のラジカルが低誘電S
iO2 膜14側壁に接近するのを阻害する働きをするた
め、ラジカルによる低誘電SiO2 膜14側壁のエッチ
ングが防止される。
Also, according to the present embodiment, low dielectric SiO
When the resist 16 used for the selective plasma etching of the second film 14 is ashed, the substrate temperature is kept high in a state where a large amount of H 2 O is contained in the low dielectric SiO 2 film 14 without performing an annealing process. By performing the ashing by heating to 250 ° C., the low dielectric SiO 2 exposed in the via hole 18 formed on the surface of the low dielectric SiO 2 film 14 is formed.
(2 ) A large amount of H 2 O contained in the film from the side wall of the film 14 is desorbed as a gas, and radicals in the plasma are reduced to low dielectric S
Since it functions to inhibit approach to the side wall of the iO 2 film 14, etching of the side wall of the low dielectric SiO 2 film 14 by radicals is prevented.

【0038】従って、大量のH2 Oを含有する低誘電S
iO2 膜14はその膜質が比較的劣悪であり、そのため
にビアホール18内に露出した低誘電SiO2 膜14側
壁がラジカルによって容易にエッチングされ易いにも拘
らず、ビアホール18内の低誘電SiO2 膜14側壁の
断面形状が弓形になるボーイングの発生を防止すること
が可能になり、プラズマエッチングによって開口された
ビアホール18の垂直な断面形状を損なうことなく、そ
の高精度な加工精度を容易に維持することができる。
Therefore, low dielectric S containing a large amount of H 2 O
iO 2 film 14 is its quality is relatively poor, despite liable to be readily etched low dielectric SiO 2 film 14 sidewall exposed in the via hole 18 for its by radicals, low dielectric SiO 2 in the via hole 18 Bowing in which the cross-sectional shape of the film 14 side wall becomes arcuate can be prevented, and the high-precision processing accuracy can be easily maintained without impairing the vertical cross-sectional shape of the via hole 18 opened by plasma etching. can do.

【0039】なお、上記実施形態においては、層間絶縁
膜として使用する低誘電SiO2 膜14を形成する際
に、有機ソースとしてのSi(CH3 )H3 と気相状態
のH22 とを反応させるLP−CVD法を用いて成膜
しているが、有機ソースとしてはこのSi(CH3 )H
3 に限定する必要はなく、例えばSi(CH3 2 2
Si(CH3 3 H、Si(CH3 4 等の有機シランを用
いてもよい。
In the above embodiment, when the low dielectric SiO 2 film 14 used as the interlayer insulating film is formed, Si (CH 3 ) H 3 as an organic source and H 2 O 2 in a gaseous state are used. Is formed using an LP-CVD method in which Si (CH 3 ) H is used as an organic source.
It is not necessary to limit to 3 , for example, Si (CH 3 ) 2 H 2 ,
Organic silanes such as Si (CH 3 ) 3 H and Si (CH 3 ) 4 may be used.

【0040】また、これらの有機ソースとH2 2 とを
反応させる代わりに、SiH4 とH2 2 とを反応させ
て成膜してもよい。いずれの場合にも、反応中にH2
が生成されるため、成膜された低誘電SiO2 膜14は
その膜中に大量のH2 Oを含有して、下地の段差を良好
に被覆すると共に表面を平坦化する層間絶縁膜に要求さ
れる流動性を有することになる。
Instead of reacting these organic sources with H 2 O 2 , a film may be formed by reacting SiH 4 with H 2 O 2 . In each case, H 2 O was added during the reaction.
Is generated, the formed low-dielectric SiO 2 film 14 contains a large amount of H 2 O in the film, and is required for an interlayer insulating film that covers the steps of the base well and planarizes the surface. Liquidity.

【0041】また、LP−CVD法を用いて成膜した低
誘電SiO2 膜14の代わりに、例えばSOG法などの
有機絶縁材料の塗布により成膜したSOG膜を層間絶縁
膜として使用する場合にも、本発明を適用することが可
能である。即ち、SOG膜には、高誘電体膜の場合と低
誘電体膜の場合とがあるが、いずれの場合においても、
成膜直後のSOG膜には大量の有機溶媒が含有されてお
り、このSOG膜に含有される有機溶媒が、上記実施形
態において説明した低誘電SiO2 膜14に含有される
2 Oと同様に作用する。
When an SOG film formed by applying an organic insulating material such as an SOG method is used as an interlayer insulating film instead of the low dielectric SiO 2 film 14 formed by the LP-CVD method. Also, the present invention can be applied. That is, the SOG film may be a high-dielectric film or a low-dielectric film.
A large amount of organic solvent is contained in the SOG film immediately after film formation, and the organic solvent contained in this SOG film is similar to the H 2 O contained in the low dielectric SiO 2 film 14 described in the above embodiment. Act on.

【0042】従って、ビアホールのパターンのレジスト
をマスクとしてSOG膜を選択的にエッチングする際
に、アニール処理を行うことなく膜中に大量の有機溶媒
が含有されたままの状態においてプラズマエッチングを
行うことにより、ビアホール内に露出するSOG膜側壁
の断面形状が弓形になるボーイングの発生を防止するこ
とが可能になり、断面形状が垂直なビアホールを高精度
かつ容易に開口することができる。
Therefore, when selectively etching the SOG film using the resist of the via hole pattern as a mask, plasma etching should be performed in a state where a large amount of organic solvent is contained in the film without performing annealing treatment. This makes it possible to prevent bowing in which the cross-sectional shape of the side wall of the SOG film exposed in the via hole becomes arcuate, and to easily and precisely open a via hole having a vertical cross-sectional shape.

【0043】また、このプラズマエッチングに使用した
レジストをアッシングする際に、アニール処理を行うこ
となく膜中に大量の有機溶媒が含有されたままの状態に
おいてアッシングを行うことにより、ビアホール内のS
OG膜側壁の断面形状が弓形になるボーイングの発生を
防止することが可能になり、プラズマエッチングによっ
て開口されたビアホールの垂直な断面形状を損なうこと
なく、その高精度な加工精度を容易に維持することがで
きる。
When ashing is performed on the resist used for the plasma etching, the ashing is performed in a state where a large amount of organic solvent is contained in the film without performing the annealing process, so that the S in the via hole is reduced.
It is possible to prevent occurrence of bowing in which the cross-sectional shape of the OG film side wall becomes arcuate, and easily maintain high-precision processing accuracy without damaging the vertical cross-sectional shape of the via hole opened by plasma etching. be able to.

【0044】また、上記実施形態においては、層間絶縁
膜として低誘電SiO2 膜14の単層構造の場合につい
て説明したが、低誘電SiO2 膜14の下層又は上層に
他の種類の絶縁膜を形成した2層構造や3層構造の層間
絶縁膜を形成加工する場合であっても、こうした多層構
造の層間絶縁膜を構成している低誘電SiO2 膜14を
膜中にH2 Oを含有したままの状態でプラズマエッチン
グ及びアッシングを行うことが可能であれば、本発明を
適用することができる。
In the above embodiment, the case where the low dielectric SiO 2 film 14 has a single-layer structure as the interlayer insulating film has been described. However, another type of insulating film may be formed below or above the low dielectric SiO 2 film 14. Even in the case of forming and processing an interlayer insulating film having a two-layer structure or a three-layer structure, the low-dielectric SiO 2 film 14 constituting the interlayer insulating film having such a multilayer structure contains H 2 O in the film. The present invention can be applied as long as plasma etching and ashing can be performed in the state as it is.

【0045】また、上記実施形態においては、低誘電S
iO2 膜14にビアホール18を開口する場合について
説明したが、ビアホール18に限らず、例えばダマシン
用の溝を形成する場合等、所定パターンのレジストをマ
スクとして低誘電SiO2 膜14をエッチングして加工
する全ての場合に本発明を適用することができる。その
他、上記実施形態に記載した各プロセスの諸条件は、当
然のことながら本発明の主旨を逸脱しない範囲において
変更することが可能である。
In the above embodiment, the low dielectric S
Although the case where the via hole 18 is opened in the iO 2 film 14 has been described, the low-dielectric SiO 2 film 14 is etched by using a resist of a predetermined pattern as a mask, for example, when forming a groove for damascene, for example, when forming a via hole 18. The present invention can be applied to all cases of processing. In addition, various conditions of each process described in the above embodiment can be changed without departing from the spirit of the present invention.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明に係
る半導体装置の製造方法によれば、次のような効果を奏
することができる。
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the following effects can be obtained.

【0047】即ち、請求項1に係る半導体装置の製造方
法によれば、絶縁膜が水分又は有機溶媒を含有している
状態において、所定パターンのレジストをマスクとする
絶縁膜の選択的なプラズマエッチングを行うことによ
り、プラズマ中のラジカル及びイオンによる絶縁膜の選
択的なエッチングに伴い、絶縁膜から膜中に含有されて
いる水分又は有機溶媒がガスとなって脱離し、この絶縁
膜から脱離してくるガス状の水分又は有機溶媒によって
プラズマ中のラジカルがエッチングによって露出した絶
縁膜の側壁に到達することを阻害するため、このラジカ
ルによる絶縁膜の等方性エッチングは抑制されると共
に、絶縁膜から脱離してくるガスの影響を殆ど受けない
プラズマ中のイオンによる絶縁膜の異方性エッチングが
主流となって絶縁膜のエッチングが進行することにな
る。
That is, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, in a state where the insulating film contains moisture or an organic solvent, selective plasma etching of the insulating film using a resist of a predetermined pattern as a mask. With the selective etching of the insulating film by radicals and ions in the plasma, moisture or an organic solvent contained in the film is desorbed from the insulating film as a gas and desorbed from the insulating film. Since the gaseous moisture or the organic solvent prevents radicals in the plasma from reaching the side wall of the insulating film exposed by the etching, isotropic etching of the insulating film by the radicals is suppressed and the insulating film Anisotropic etching of the insulating film by ions in the plasma, which is hardly affected by the gas desorbed from Etching it will be to proceed.

【0048】従って、水分又は有機溶媒を含有する絶縁
膜が、比較的劣悪な膜質でラジカルによって容易に側壁
がエッチングされ易い低誘電体膜の場合であっても、エ
ッチングにより露出した側壁の断面形状が弓形になるボ
ーイングの発生を防止することが可能になり、容易に高
精度の加工を行うことができる。その結果、水分又は有
機溶媒を含有する各種の低誘電体膜を層間絶縁膜として
使用することも可能になる。
Therefore, even if the insulating film containing water or the organic solvent is a low-dielectric film whose film quality is relatively poor and the side wall is easily etched by radicals, the cross-sectional shape of the side wall exposed by the etching can be obtained. It is possible to prevent bowing, which becomes arcuate, and to easily perform high-precision processing. As a result, various low dielectric films containing water or an organic solvent can be used as interlayer insulating films.

【0049】また、請求項2に係る半導体装置の製造方
法によれば、水分又は有機溶媒を含有する絶縁膜をプラ
ズマエッチングする際に、基板を加熱することにより、
絶縁膜中に含有されている水分又は有機溶媒がガスとな
って脱離してくる際の脱離量が増大するため、プラズマ
中のラジカルによる絶縁膜の等方性エッチングを更に抑
制して、絶縁膜の加工精度を更に向上させることができ
る。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, when the insulating film containing moisture or an organic solvent is plasma-etched, the substrate is heated.
Since the amount of desorption when water or an organic solvent contained in the insulating film is desorbed as a gas increases, isotropic etching of the insulating film due to radicals in plasma is further suppressed, and the insulating film is insulated. The processing accuracy of the film can be further improved.

【0050】また、請求項3に係る半導体装置の製造方
法によれば、所定パターンのレジストをマスクとして水
分又は有機溶媒を含有する絶縁膜をプラズマエッチング
した後、絶縁膜が水分又は有機溶媒を含有している状態
において、絶縁膜上のレジストをアッシングにより除去
することにより、プラズマ中のラジカル及びイオンによ
りレジストをアッシングする際の加熱によって、エッチ
ングによって露出した絶縁膜側壁から膜中に含有されて
いる水分又は有機溶媒がガスとなって脱離し、この絶縁
膜から脱離してくるガス状の水分又は有機溶媒によって
プラズマ中のラジカルがエッチングによって露出した絶
縁膜の側壁に到達することを阻害するため、このラジカ
ルによる絶縁膜側壁のエッチングが抑制されると共に、
絶縁膜から脱離してくるガスの影響を殆ど受けないプラ
ズマ中のイオンによりアッシングの際に絶縁膜側壁に付
着した反応生成物が除去されることになる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, after the insulating film containing water or an organic solvent is plasma-etched using a resist having a predetermined pattern as a mask, the insulating film contains water or an organic solvent. When the resist on the insulating film is removed by ashing in the state where the resist is ashing, the resist is contained in the film from the side wall of the insulating film exposed by the etching due to heating when ashing the resist by radicals and ions in the plasma. The water or the organic solvent is desorbed as a gas, and the gaseous water or the organic solvent desorbed from the insulating film prevents radicals in the plasma from reaching the side wall of the insulating film exposed by etching. While the etching of the insulating film side wall due to the radicals is suppressed,
The reaction products attached to the side walls of the insulating film during the ashing are removed by the ions in the plasma which are hardly affected by the gas desorbed from the insulating film.

【0051】従って、水分又は有機溶媒を含有する絶縁
膜が、比較的劣悪な膜質でラジカルによって容易に側壁
がエッチングされ易い低誘電体膜の場合であっても、レ
ジストをアッシングする際に、絶縁膜側壁の断面形状が
弓形になるボーイングの発生を防止することが可能にな
り、プラズマエッチングによって加工された絶縁膜の形
状を損なうことなく、容易にその高精度な加工精度を維
持することができる。その結果、水分又は有機溶媒を含
有する各種の低誘電体膜を層間絶縁膜として使用するこ
とも可能になる。
Therefore, even when the insulating film containing water or the organic solvent is a low-dielectric film having relatively poor film quality and the side walls of which are easily etched by radicals, the insulating film is not easily removed when ashing the resist. It is possible to prevent bowing in which the cross-sectional shape of the film sidewall becomes arcuate, and it is possible to easily maintain high-precision processing accuracy without impairing the shape of the insulating film processed by plasma etching. . As a result, various low dielectric films containing water or an organic solvent can be used as interlayer insulating films.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る絶縁膜の加工方法を
説明するための工程断面図(その1)である。
FIG. 1 is a process cross-sectional view (part 1) for describing a method for processing an insulating film according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態に係る絶縁膜の加工方法を
説明するための工程断面図(その2)である。
FIG. 2 is a process cross-sectional view (part 2) for describing the method for processing an insulating film according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態に係る絶縁膜の加工方法を
説明するための工程断面図(その3)である。
FIG. 3 is a process cross-sectional view (part 3) for describing the method for processing an insulating film according to one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施形態に係る絶縁膜の加工方法を
説明するための工程断面図(その4)である。
FIG. 4 is a process cross-sectional view (part 4) for describing the method for processing an insulating film according to one embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施形態に係る絶縁膜の加工方法を
説明するための工程断面図(その5)である。
FIG. 5 is a process sectional view (part 5) for describing the method for processing the insulating film according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施形態に係る絶縁膜の加工方法を
説明するための工程断面図(その6)である。
FIG. 6 is a process sectional view (part 6) for describing the method for processing the insulating film according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…Siウェーハ、12…金属配線層、14…低誘電
SiO2 膜、16…レジスト、18a、18…ビアホー
ル、20…膜中のH2 Oがガスとなって脱離することを
表す矢印、22…イオンの飛来を表す矢印、24…μ波
ダウンストリーム型アッシング装置、26…膜中のH2
Oがガスとなって脱離することを表す矢印。
10: Si wafer, 12: metal wiring layer, 14: low dielectric SiO 2 film, 16: resist, 18a, 18: via hole, 20: arrow indicating that H 2 O in the film is desorbed as gas, 22: arrow indicating the arrival of ions, 24: microwave downstream ashing device, 26: H 2 in the film
Arrow indicating that O becomes a gas and desorbs.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に水分又は有機溶媒を含有する絶
縁膜を形成した後、所定パターンのレジストをマスクと
して、前記絶縁膜の選択的なエッチングを行う半導体装
置の製造方法であって、 前記絶縁膜のアニール処理を行う前に、前記絶縁膜が水
分又は有機溶媒を含有している状態において、前記絶縁
膜をプラズマエッチングすることを特徴とする半導体装
置の製造方法。
1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an insulating film containing water or an organic solvent on a substrate, and selectively etching the insulating film using a resist having a predetermined pattern as a mask; A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: performing plasma etching on an insulating film in a state where the insulating film contains moisture or an organic solvent before performing an annealing process on the insulating film.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記絶縁膜をプラズマエッチングする際に、前記基板を
加熱することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said substrate is heated when said insulating film is plasma-etched.
【請求項3】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記絶縁膜をプラズマエッチングした後、前記絶縁膜の
アニール処理を行う前に、前記絶縁膜が水分又は有機溶
媒を含有している状態において、前記絶縁膜上の前記レ
ジストをアッシングにより除去することを特徴とする半
導体装置の製造方法。
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film contains moisture or an organic solvent after the insulating film is plasma-etched and before the insulating film is annealed. Removing the resist on the insulating film by ashing in the state.
【請求項4】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記絶縁膜が、シランと過酸化水素とを反応させる化学
的気相成長又は有機シランと過酸化水素とを反応させる
化学的気相成長により、前記基板上に形成されることを
特徴とする半導体装置の製造方法。
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film is formed by chemical vapor deposition for reacting silane with hydrogen peroxide or chemical vapor for reacting organic silane with hydrogen peroxide. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is formed on the substrate by phase growth.
【請求項5】 請求項4記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記有機シランが、モノメチルシラン、ジメチルシラ
ン、トリメチルシラン、又はテトラメチルシランである
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the organic silane is monomethylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane, or tetramethylsilane.
【請求項6】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記絶縁膜が、有機絶縁材料の塗布により、前記基板上
に形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film is formed on the substrate by applying an organic insulating material.
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