JPS59161827A - 絶縁膜加工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ポリシロキサンでなる絶縁膜に対して、弗酸
系水溶液を用いたウェットエツチング処理を行なって、
ポリシロキサンでなる絶縁膜に加工を施す絶縁膜加工法
の改良に関する。

このような絶縁膜薄・工法は、従来、層間絶縁膜を有す
る半導体集積回路装置を製法する場合においで、その半
導体集積回路装置の層間絶縁膜を形成する工程に適用さ
れている。

上述した絶縁膜加工法を用いて、上述した層間絶縁膜を
形成する場合、その層間絶縁膜は、ポリシロキサンでな
る絶縁膜で形成される。

このポリシロキサンでなる絶縁膜は、表面が、燐ガラス
、窒化シリコン（Ｓｌ　ｒ　Ｎｉ　）などの無機材でな
る絶縁膜に比し、より平坦化されている絶縁膜として、
容易に、形成される。

また上述した絶縁膜加工法における、弗酸系水溶液を用
いたウェットエツチング処理は、酸素プラズマなどを用
いたドライエツチング処理に比し、制御性よく、容易に
、ポリシロキサンでなる絶縁膜に加工を施すことができ
る。

従って、上述した絶縁膜加工法は、上述した層間絶縁膜
を形成する場合に適用して好適である。

しかしながら、上述した絶縁膜加工法において、従来は
、ポリシロキサンでなる絶縁膜に対して、弗酸系水溶液
を用いたウェットエツチング処理を行うに先立ち、特別
の処理を行っていないのが普通である。

このため、従来の上述した絶縁膜加工法による場合、ポ
リシロキサンでなる絶縁膜に対する弗酸系水溶液を用い
たウェットエツチング処理を、ボリシロキ］ノンでなる
絶縁股上に予め形成された所要のパターンを有するマス
クをマスクとして、ポリシロキサンでなる絶縁膜の厚さ
分行うとき、ポリシロキリ−ンでなる絶縁膜のマスク１
この領域以外の領域がエツチング除去され、ボリシＩ］
キ蒼ナンでなる絶縁膜のマスク下の領域か残り、そのポ
リシロキサンでなる絶縁膜のマスク下の領域が、加工の
施された絶縁膜として得られるが、ポリシロキサンでな
る絶縁膜のマスク下の領域が、ポリシロキサンでなる絶
縁膜の厚さに対応づ”るポリシロキサンでなる絶縁膜の
面方向の長さ分、側方からエツチングされて得られる。

従って、従来の上述した絶縁膜加工法による場合、いわ
ゆる、等方性エツチングによって、ポリシロキサンでな
る絶縁膜に、加工が施される。

このため、従来の上述した絶縁膜加工法による場合、ポ
リシロキサンでなる絶縁膜を微細に加工するのに、一定
の限度を有していた。

ちなみに、従来の干渉した絶縁膜加工法を用いて、上述
した層間絶縁ｌＩＱを、円形窓（スルーホールとなるよ
うな）を右するものとして形成する場合、その円形窓を
、直径が３μｍであるものとして形成するのが、限度で
あった。

よって、本発明は、上述した限度を大きく緩和すること
ができる、新規な絶縁膜加工法を提案せんとするもので
、以下、詳述するところから、明らかとなるであろう。

本発明者などは、ポリシロキサンでなる絶縁膜に対して
、弗酸系水溶液を用いたウェットエツチング処理を行な
って、ポリシロキサンｃ′なる絶縁膜に加工を施す絶縁
膜加工法において、ポリシロキサンでなる絶縁膜に対し
て、弗酸系水溶液を用いたウェットエツチング処理を行
うに先立ち、ポリシロキサンでなる絶縁膜に対し、紫外
線またはこれを含む光を用いた局部的な露光処理と、酸
素雰囲気中での加熱処理とをそれらの順に順次に行ない
、またはそれら露光処理と加熱処理とを同時的に行なえ
ば、弗酸系水溶液を用いたウェットエツチング処理時に
、ボリシロキ」ノーンでなる絶縁膜の、局部的な露光処
理によって露光されていない領域が、第１図の線Ａ　ｔ
−示すエツチング時間（分）に対づ″るエツチング深さ
くμｍ）の関係で、エツチングされるとき、ポリシロキ
サンでなる絶縁膜の、局部的な露光処理によって露光さ
れた領域が、第１図の線Ｂで示すエツチング時間（分）
に対するエップ−ング深さくμｍ）の関係で、エツチン
グされるという態様Ｃ、ポリシロキサンでなる絶縁膜の
、局部的な露光処理によって露光された領域が、ポリシ
ロキサンでなる絶縁膜の、局部的な露光処理によって露
光されていない領域に比し、格段的に大きな速］褒でエ
ツチングされ、よって、いわゆる、箕り性エツチングに
よって、ポリシロキサンでなる絶縁膜に加工が施される
ことを確認した。

なお、第１図は、ポリシロキリンでなる絶縁膜に対する
、上述した露光処理と、上述した加熱処理とが行なわれ
る前のポリシロキサンでなる絶縁膜が、後述する本発明
の実施例１で述べている、Ａクタメチルシクロデトラシ
ロキザンを七ツマとするプラズマ重合によって得られた
ポリシロキサンでなり、また、上述した露光処理と、上
述した加熱処理とを、それらの順に順次行い、そして、
上述した露光処理を、１００Ｗの低圧水銀灯から得られ
る紫外線を含む光によって行い、また、上述した加熱処
理を、１５０℃の温度でなし、さらに、上述した弗酸系
水溶液を用いたウェットエツチング処理を、１％弗酸系
水溶液を用いた場合の測定結果である。

また、本発明者などは、上述したように、ポリシロキサ
ンでなる絶縁膜に対して、弗酸系水溶液を用いたウェッ
トエツチング処理を行なって、ポリシロキサンでなる絶
縁膜に加工を施す絶縁膜加工法において、ポリシロキサ
ンでなる絶縁膜に対して、弗酸系水溶液を用いたウェッ
トエツチング処理を行うに先立ち、ポリシロキリンでな
る絶縁膜に対し、紫外線またはこれを含む光を用いた局
部的な露光処理と、酸素雰囲気中での加熱処理とを、そ
れらの順に順次に行ない、またはそれら露光処理と加熱
処理とを周部に行なえば、それら露光処理と加熱処理と
によって、ポリシロキサンでなる絶縁膜の局部的な露光
処理によって露光された領域を構成しているポリシロキ
サンの一部分が、酸素で置換されるので、上述した、異
方性エツチングによって、ポリシロキサンでなる絶縁膜
に、加工が施されることも確認した。

さらに、本発明者などは、ポリシロキサンでなる絶縁膜
が、プラズマ重合法によって形成されたものであっても
、また、塗布法によって形成されたものでも、上述した
、いわゆる、異方性エツチングによって、ポリシロキサ
ンでなる絶縁膜に、加工が施されることも確認した。

なおざらに、本発明者などは、ボリシロキ→ノンでなる
絶縁膜を構成しているポリシロキサンが、ポリジメチル
シロキサン、ポリエチルシロキサン、ポリフェニルシロ
キサン、ビニル基を含んだポリシロキサンの何れであっ
ても、上述した、異方性エツチングによって、ポリシロ
キサンでなる絶縁膜に、加工が施されることも確認した
。

また、本発明者などは、上述した露光処理に用いる光が
、紫外線自体または紫外線を含む光である限り、その光
の強度、露光時間を適当に選ぶことによって、上述した
、異方性エツチングによって、ポリシロキサンでなる絶
縁膜に加工が施されることも確認した。

さらに、本発明者などは、上述した加熱処理が、１２０
’Ｃ〜１７０℃の温度範囲内の温度で行なわれれば、加
熱時間を適当に選ぶことによって、異方性エツチングに
よって、ポリシロキサンでなる絶縁膜に加工が施される
ことも確認した。

なおさらに、ウェットエツチング処理に用いる弗酸系水
溶液が、弗酸水溶液に限らず、緩衝弗酸水溶液などであ
っても、弗酸系水溶液である限り、異方性エツチングに
よって、ポリシロキサンでなる絶縁膜に、加工が施され
ることもｆ「　認　し　Ｉこ　。

よって、本発明者などは、特許請求の範囲に記載してい
る絶縁膜加工法を、本発明による絶縁膜加工法として提
案するものである。

このような本発明による絶縁膜加工法によれば、ポリシ
ロキリンでなる絶縁膜に対して、弗酸系水溶液を用いた
ウェットエツチング処理を行うに先立ら、ポリシロキサ
ンでなる絶縁膜に対し、紫外線またはこれを含む光を用
いた局部的な露光処理と、酸素雰囲気中での加熱処理と
を行っているので、上述した異方性エツチングによって
、ポリシロキサンでなる絶縁膜に加工が施される。

従って、本発明による絶縁膜加工法によれば、ポリシロ
キサンでなる絶縁膜の加工を、冒頭で上述した従来の絶
縁膜加工法の場合の限度の値よりも格段的に小さな値ま
で微細に加工することができる、という特徴を有する。

ちなみに、本発明による絶縁膜加工法によって、加工の
施されたポリシロキサンでなる絶縁膜を、例えば、円形
窓を有するものとして形成する場合、その円形窓を、直
径が、冒頭で上述した従来の絶縁膜加工法の場合の限度
である３μｍ以下であるものとして容易に形成すること
ができる、という特徴を有する。

次に、本発明の好適な実施例を述べよう。

実施例１ 予め、一般的に第２図Ａで示しているにうな、基板１を
用意し、そして、平行平板電極プラズマＣＶＤ装置を用
いた、Ａクタメヂルシクロテトラシロキザンを七ツマと
するプラズマ重合によって、第２図Ｂに示すように、基
板１上に、ポリエチルシロキサンでなる絶縁膜を、ポリ
シロキサンでなる絶縁膜２として、５０００人の厚さに
形成した。

次に、ポリシロキサンでなる絶縁膜２上に、第２図Ｃに
示すように、直径１μｍの円形窓３を有する、フォトレ
ジストでなるマスク４を、それ自体は公知のフォトリソ
グラフィ法によって形成した。

次に、空気中で、第２図りに示すように、１００Ｗの低
圧水銀灯からの紫外線を含む光５を用いた露光処理を、
マスク４をマスクとして６０分間行い、ポリシロキサン
でなる絶縁膜２から、マスク４の円形窓３下における紫
外線を含む光が露光された領域６と、マスク４の円形窓
３下以外の領域下における紫外線を含む光が露光されて
ない領域７とからなるボリシ［Ｊキサンでなる絶縁膜１
２を形成した。

この場合、ポリシロキサンでなる絶縁膜１２の、露光さ
れた領域６が、露光される前のポリメチルシロキリンの
メチル基を外部に飛出させているポリシロキサンでなる
ことを確認した。

次に、ポリシロキサンでなる絶縁膜１２に対する酸素雰
囲気中（空気中であってもよい）での加熱処理を、１５
０℃の温度で、約３°Ｏ分行い、第２図Ｅに示すように
、ポリシロキサンでなる絶縁膜１２から、上述した紫外
線を含む光の露光された領域６の加熱された領域１６と
、上述した紫外線を含む光の露光されていない領域７の
加熱された領域１７とからなるポリシロキサンでなる絶
縁膜２２を形成した。

この場合、ポリシロキサンでなる絶縁膜２２の加熱され
た領［１６が、露光及び加熱される前のポリメチルシロ
キサンのメチル基を酸素で置換しているポリシロキサン
でなることを確認した。

次に、ポリシロキサンでなる絶縁膜２２に対する１％弗
酸系水溶液を用いたウェットエツチング処理を、約３５
分行なった。

しかるときは、第２図Ｆに示すように、ポリシロキサン
でなる絶縁膜２２の、マスク４の円形窓３下以外の領域
１７を残して、ポリシロキサンでなる絶縁１１１１２の
、マスク４の円形窓３下の領１ｉｉ！１６が、基板１上
から、エッヂング除去され、よって、ポリシロキサンで
なる絶縁膜２２から、マスク４の円形窓３下に円形窓２
３を有するポリシロキサンでなる絶縁膜２４が形成され
た。

この場合、ポリシロキサンでなる絶縁膜２４は、ポリシ
ロキサンでなる絶縁膜２２の領域１７が、マスク４側に
おいて、約０．０９μｍだりしか側方からエツチングさ
れていないものとしてエツチングされて形成され、従っ
て、ポリシロキサンでなる絶縁膜２４の円形窓２３が、
基板１側において約１μｍ１マスク４側において約１．
１８μｍの直径を有するものとして形成された。

次に、第２図Ｇに示すように、ポリシロキサンでなる絶
縁膜２４上から、マスク４を除去し、ポリシロキサンで
なる絶縁ｌ！２４を、加工の施された絶縁膜として得た
。

実施１例２ 予め、第３図Ａに示すように、実施例１の場合と同様の
基板１を用息し、そして、その基板１上に、第３図Ｂに
示すように、実施例１の場合と同様の方法によって、実
施例１の場合と同様のポリシロキサンでなる絶縁膜２を
形成した。

次に、空気中で、第３図Ｇに示すように、１００Ｗの低
圧水銀灯からの紫外線を含む光５を用いた露光処理を、
直径１．５μｍの円形露光パターンが形成されるように
局部的に６０分間行い、ポリシロキサンでなる絶縁膜２
から、紫外線を含む光５が露光された領域６と、紫外線
を含む光５が露光されていない領域７とからなるポリシ
ロキサンでなる絶縁ＩＩ！１２を形成した。

次に、酸素雰囲気中での加熱処理を、実施例１の場合と
同様に、１５０℃の温度で、約３０分間行い、第３図り
に示すように、実施例１の場合と同様に、ポリシロキサ
ンでなる絶縁膜１２から、紫外線を含む光の露光された
領域６の加熱された領域１６と、紫外線を含む光の露光
されていない領域７の加熱された領域１７とからなるポ
リシロキサンでなる絶縁膜２２を形成した。

次に、ポリシロキサンでなる絶縁膜２２に対し、実施例
１の場合と同様のウェブ１〜エツチング処理を行った。

しかるときは、第３図Ｅに示すように、ポリシロキサン
でなる絶縁膜２２の上述した領ＶＬ１７１ｆｉ、基板１
上に、ウェットエツチング処理を行う前の厚さより約９
００への厚さだＧＪ薄い、４１００人の厚さで残り、ま
１こ、」二連した領域１６が基板１上から全く除去され
よって、ポリシロキサンでなる絶縁膜２２から、円形窓
２３を有するポリシロキサンでなる絶縁膜２４が、加工
の施された絶縁膜として形成された。

この場合、ポリシロキサンでなる絶縁膜２４は、ポリシ
ロキサンでなる絶縁膜２２の領域１７が基板１側とは反
対側で、約０．０９μｍだけしか側方からエツチングさ
れていないものとしてエツチングされて形成され、よっ
て、ポリシロキサンでなる絶縁膜２４の円形窓２３が、
基板１側で、約１．５μｍ、基板１側とは反対側で約１
，６８μｍの直径を有するものとして形成された。

なお、本実施例の場合、上述した加熱処理時において、
ポリシロキサンでなる絶縁膜１２の領域７も酸素雰囲気
中で加熱されるので、ポリシロキサンでなる絶縁膜２２
の領域１７、従って、ポリシロキサンでなるでなる絶縁
膜２４が、露光及び加熱される前のポリシロキ・サンに
比し架橋の促進されたポリシロキリンでなるものとして
得られるので、ポリシロキサンでなる絶縁膜２４が、露
光及び加熱される前のポリシロキサンでなる絶縁膜に比
し良好な耐熱性と、良好な絶縁性とを有して得られる。

実施例３ 実施例１において、上述した露光処理を、上述した加熱
処理をなしながら行い、従って上述した露光処理と、上
述した加熱処理とを同時的に行ったことを除いて、実施
例１の場合と同様とした。

しかるときは、実施例１の場合と同様に、実施例１の場
合と同様の円形窓２３を有するポリン［ｌキリンでなる
絶縁膜２４を、加工の茄された絶縁膜として得ることが
できた。

実施例４ 実施例２において、上述したウェットエツチング処理後
にマスク４を除去するに代え、上述した露光処理を行な
って後、上述し／Ｃ加熱処理をなづ前に、マスク４を除
去したことを除いて、実施例１の場合と同様とした。

しかるときは、実施例１の場合と同様に、実施例１の場
合と同様の円形窓２３を有するポリシロキサンでなる絶
縁膜２４を、加工の施された絶縁膜として得ることかで
きた。

但し、この場合、上述した加熱処理時において、ポリシ
ロキサンでなる絶縁膜１２の領域７も酸素雰囲気中で加
熱されるので、−上述した実施例２の場合と同様に、ポ
リシロキサンでなる絶縁膜２４が、良好な耐熱性と、良
好な絶縁性を有して得られる。

実施例５ 実施例２において、上述した露光処理を、上述した加熱
処理をなしながら行い、従って上述した露光処理と、上
述した加熱処理とを同時的に行ったことを除いて、実施
例２の場合と１０１様とした。

しかるときは、実施例２の場合と同様に、実施例２の場
合と同様の円形窓２３を有するポリシロキサンでなる絶
縁膜２４を、加工の施された絶縁膜として得ることがで
きた。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明による絶縁膜加工法の説明に供する、
ポリシロキサンでなる絶縁膜に対し、弗酸系水溶液を用
いたウェットエツチング処理をなした場合の、エツチン
グ時間（分）に対するエツチング深さくμｍ）の関係を
示す線図である。 第２図Δ〜Ｇは、本発明による絶縁膜加工法の第１の実
施例を示す、順次の工程ばあ（プる路線的断面図である
。 第３図Ａ−Ｅは、本発明による絶縁膜加工法の第２の実
施例を示す、順次の工程にａ＞　Ｃブる路線的断面図で
ある。 １・・・・・・・・・基板 ２・・・・・・・・・ポリシロキサンでなる絶縁膜３・
・・・・・・・・円形窓 ４・・・・・・・・・円形窓３を有するフォトレジスト
でなるマスク ５・・・・・・・・・紫外線を含む光 ６・・・・・・・・・ポリシロキサンでなる絶縁膜の紫
外線を含む光が照射された領 域 ７・・・・・・・・・ポリシロキサンでなる絶縁膜の紫
外線を含む光が照射されてい ない領域 １２・・・・・・・・・領域６及び７からなるポリシロ
キサンでなる絶縁膜 １６・・・・・・・・・ポリシロキリンでなる絶縁膜１
２の紫外線を含む光が照射され た領域６の加熱された領域 １７・・・・・・・・・ポリシロキサンでなる絶縁ｙＡ
１２の紫外線を含む光が照射され ていない領域７の加熱された領 域 ２２・・・・・・・・・領域１６及び１７からなるポリ
シロキサンでなる絶縁膜 ２３・・・・・・・・・円形窓 ２４・・・・・・・・・円形窓２３を有するポリシロキ
サンでなる絶縁膜 出願人　　日本電信電話公社 第１図 モ　１ エツチシゲ時ｖＩＣ今） 第２丙 ＜　　　　　　　ζ　　　　　　　　　ロロ　　　　　
　　− １３９−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポリシロキサンでなる絶縁膜に対して、弗酸系水溶液を
   用いたウェットエツチング処理を行なって、上記ポリシ
   ロキサンでなる絶縁膜に加工を施す絶縁膜加工法におい
   て、上記ポリシロギ４ノーンでなる絶縁Ｉ膜に対して、
   上記弗酸系水溶液を用いたウェットエツチング処理を行
   うに先立ち、上記ポリシロキサンでなる絶縁膜に対し、
   紫外線またはこれを含む光を用いた局部的な露光処理と
   、酸素雰囲気中での加熱処理とを行うことを特徴とする
   絶縁膜加工法。