JP2988455B2 - プラズマエッチング方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマエッチン
グ法により酸化シリコン膜にホールを形成する方法に関
する。
グ法により酸化シリコン膜にホールを形成する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、デバイスの高集積化に伴って設計
ルールの低下が進む一方で、ＳｉＯ2を主成分とする層
間絶縁膜を平坦化する方法として化学機械研磨（ＣＭ
Ｐ）プロセスが採用されている。このようなデバイスの
層間絶縁膜に設けられるコンタクトホールには、細い径
でありながら深さが深いこと、即ちアスペクト比（孔の
深さ／孔の径）が高いことが求められる。
ルールの低下が進む一方で、ＳｉＯ2を主成分とする層
間絶縁膜を平坦化する方法として化学機械研磨（ＣＭ
Ｐ）プロセスが採用されている。このようなデバイスの
層間絶縁膜に設けられるコンタクトホールには、細い径
でありながら深さが深いこと、即ちアスペクト比（孔の
深さ／孔の径）が高いことが求められる。
【０００３】従来、ＳｉＯ2膜をエッチングにより微細
加工する方法として、プラズマエッチングを用いる方法
が知られている。このプラズマエッチングにおいては、
例えば処理室内にエッチングガスとしてＣnＦm系ガス
（ＣnＦmで表されるガス、但し、ｎ＝１〜６、ｍ＝４〜
１４）を導入し、電極に高電圧を印加して放電させプラ
ズマを生成すると共に、プラズマ中の電子との衝突によ
ってこのＣnＦm系ガス分子を解離させる。このとき原則
として中性解離とイオン性解離とが生じ、中性解離種で
ある付着性のラジカル・分子がフルオロ膜としてＳｉＯ
2酸化膜上に付着するとともに、イオン性解離によって
生じたイオンがこのフルオロ膜に衝突することにより付
着した中性解離種とＳｉＯ2とが気化し、ＳｉＯ2酸化膜
を所定の形状に刻むことができる。このとき高アスペク
ト比のホールを形成するには、 ＳｉＯ2とエッチングレ
ジスト膜とのエッチング選択比が大きいことが求められ
る。
加工する方法として、プラズマエッチングを用いる方法
が知られている。このプラズマエッチングにおいては、
例えば処理室内にエッチングガスとしてＣnＦm系ガス
（ＣnＦmで表されるガス、但し、ｎ＝１〜６、ｍ＝４〜
１４）を導入し、電極に高電圧を印加して放電させプラ
ズマを生成すると共に、プラズマ中の電子との衝突によ
ってこのＣnＦm系ガス分子を解離させる。このとき原則
として中性解離とイオン性解離とが生じ、中性解離種で
ある付着性のラジカル・分子がフルオロ膜としてＳｉＯ
2酸化膜上に付着するとともに、イオン性解離によって
生じたイオンがこのフルオロ膜に衝突することにより付
着した中性解離種とＳｉＯ2とが気化し、ＳｉＯ2酸化膜
を所定の形状に刻むことができる。このとき高アスペク
ト比のホールを形成するには、 ＳｉＯ2とエッチングレ
ジスト膜とのエッチング選択比が大きいことが求められ
る。
【０００４】このような選択比の向上に関する公知技術
として、例えば、導入ガスへＣＯを添加することが知ら
れている（TECHNICAL PROCEEDINGS SEMICON／JAPAN 199
3, pp.405−411）。この公知技術は、エッチングガスに
ＣＯを添加することにより、堆積膜の高Ｃ／Ｆ比化を生
じさせて、堆積膜のスパッタリング抵抗を大きくしてＳ
ｉＯ2酸化膜を選択的にエッチングできるとしている。
として、例えば、導入ガスへＣＯを添加することが知ら
れている（TECHNICAL PROCEEDINGS SEMICON／JAPAN 199
3, pp.405−411）。この公知技術は、エッチングガスに
ＣＯを添加することにより、堆積膜の高Ｃ／Ｆ比化を生
じさせて、堆積膜のスパッタリング抵抗を大きくしてＳ
ｉＯ2酸化膜を選択的にエッチングできるとしている。
【０００５】また、特開平８−９２７６８号公報には、
エッチングガスとしてＣnＦm系ガスとＮｅとの混合ガ
ス、 ＣnＦm系ガスとＮｅとＣＯの混合ガス、またはＣn
Ｆm系ガスとＨｅとＣＯの混合ガスを用い、レジスト膜
としてＳｉ3Ｎ4を用いてＳｉＯ 2をエッチングする方法
が記載されている。このようなエッチングガスを用いる
ことにより、高Ｃ／Ｆ比堆積膜が得られエッチング選択
性が向上するとしている。
エッチングガスとしてＣnＦm系ガスとＮｅとの混合ガ
ス、 ＣnＦm系ガスとＮｅとＣＯの混合ガス、またはＣn
Ｆm系ガスとＨｅとＣＯの混合ガスを用い、レジスト膜
としてＳｉ3Ｎ4を用いてＳｉＯ 2をエッチングする方法
が記載されている。このようなエッチングガスを用いる
ことにより、高Ｃ／Ｆ比堆積膜が得られエッチング選択
性が向上するとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、さらに微細な
径のホールを形成するには、パターニング精度の点でデ
ィープＵＶレジストを特に薄くして用いることが必要で
ある。このような薄いフォトレジストのパターンを用い
た場合、フォトレジストのエッチング耐性が十分でない
ので、従来のような堆積膜中のＣ／Ｆ比を単に大きくす
るばかりでは高アスペクト比のホール形成は困難であ
る。現在までのところ、開口径が０．２５μｍ以下のフ
ォトレジストを用いて高アスペクト比のホールを形成し
た報告は知られていない。従って、次世代のデバイスに
用いられる技術として、さらに微細な加工技術が求めら
れていた。
径のホールを形成するには、パターニング精度の点でデ
ィープＵＶレジストを特に薄くして用いることが必要で
ある。このような薄いフォトレジストのパターンを用い
た場合、フォトレジストのエッチング耐性が十分でない
ので、従来のような堆積膜中のＣ／Ｆ比を単に大きくす
るばかりでは高アスペクト比のホール形成は困難であ
る。現在までのところ、開口径が０．２５μｍ以下のフ
ォトレジストを用いて高アスペクト比のホールを形成し
た報告は知られていない。従って、次世代のデバイスに
用いられる技術として、さらに微細な加工技術が求めら
れていた。
【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであり、径が０．３以下、特に０．２５
μｍ以下であってアスペクト比が高いホールを酸化シリ
コン膜に容易に形成するプラズマエッチング方法を提供
することを目的とする。
てなされたものであり、径が０．３以下、特に０．２５
μｍ以下であってアスペクト比が高いホールを酸化シリ
コン膜に容易に形成するプラズマエッチング方法を提供
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸化シリコン
膜上に所定の開口を有するレジスト膜を形成し、フルオ
ロカーボン系ガスを含むエッチングガスを用いて、この
開口からプラズマエッチング法により酸化シリコン膜に
ホールを形成するプラズマエッチング方法において、エ
ッチング中に前記レジスト膜上に堆積するフルオロカー
ボン膜（以下、単に堆積膜とも言う。）の炭素／フッ素
（Ｃ／Ｆ）比が１．１〜１．８であることを特徴とする
プラズマエッチング方法である。
膜上に所定の開口を有するレジスト膜を形成し、フルオ
ロカーボン系ガスを含むエッチングガスを用いて、この
開口からプラズマエッチング法により酸化シリコン膜に
ホールを形成するプラズマエッチング方法において、エ
ッチング中に前記レジスト膜上に堆積するフルオロカー
ボン膜（以下、単に堆積膜とも言う。）の炭素／フッ素
（Ｃ／Ｆ）比が１．１〜１．８であることを特徴とする
プラズマエッチング方法である。
【０００９】プラズマエッチングにおいて、フルオロカ
ーボン系ガスが解離したときに、エッチング作用を有す
る解離種が生成すると共に、プラズマ重合で生じるフル
オロカーボン膜がエッチング試料表面に堆積する。本発
明者の考察によれば、Ｃ／Ｆ比が１．１〜１．８の範囲
にある堆積膜は、特にレジスト表面に堆積しやすく、ホ
ール底へは到達しにくい。ホール径が小さくなるほど、
このような範囲のＣ／Ｆ比の堆積膜がホール入り口やホ
ール側壁に堆積するために、ホール底部の堆積膜のＣ／
Ｆ比が低くなる。従って、ホール底でのスパッタ耐性は
小さくなりさらにレジストと酸化シリコン膜のエッチン
グの選択比を大きくとることが可能になる。
ーボン系ガスが解離したときに、エッチング作用を有す
る解離種が生成すると共に、プラズマ重合で生じるフル
オロカーボン膜がエッチング試料表面に堆積する。本発
明者の考察によれば、Ｃ／Ｆ比が１．１〜１．８の範囲
にある堆積膜は、特にレジスト表面に堆積しやすく、ホ
ール底へは到達しにくい。ホール径が小さくなるほど、
このような範囲のＣ／Ｆ比の堆積膜がホール入り口やホ
ール側壁に堆積するために、ホール底部の堆積膜のＣ／
Ｆ比が低くなる。従って、ホール底でのスパッタ耐性は
小さくなりさらにレジストと酸化シリコン膜のエッチン
グの選択比を大きくとることが可能になる。
【００１０】ここで堆積膜のＣ／Ｆ比は、１．１５〜
１．７５となるようにするとさらにエッチングの選択比
が大きく、酸化シリコン膜のエッチング速度も十分であ
るため、抜け性の良い、即ちホール底にエッチング残の
ないエッチングができるので好ましい。さらに、１．２
〜１．７であることが最も好ましい。
１．７５となるようにするとさらにエッチングの選択比
が大きく、酸化シリコン膜のエッチング速度も十分であ
るため、抜け性の良い、即ちホール底にエッチング残の
ないエッチングができるので好ましい。さらに、１．２
〜１．７であることが最も好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明で用いられるフルオロカー
ボン系ガスは、フッ素で置換された飽和または不飽和の
脂肪族炭化水素であって、装置内にガスとして供給でき
るものであればればよい。脂肪族炭化水素中の水素のす
べてがフッ素で置換されていても、または置換されてい
ない水素が残っていてもよい。例えば、ＣＦ4、ＣＨ
Ｆ3、ＣＨ 2Ｆ2、Ｃ2ＨＦ5、Ｃ2Ｆ6、Ｃ4Ｆ8等を挙げる
ことができる。この中でも、 ＣＨＦ3、ＣＨ2Ｆ2、およ
びＣ2ＨＦ5を用いると、選択比を大きくとることが可能
で、かつ酸化シリコン膜のエッチング速度を大きくでき
るので好ましい。これらのフルオロカーボン系ガスは必
要に応じて混合して用いてもよい。
ボン系ガスは、フッ素で置換された飽和または不飽和の
脂肪族炭化水素であって、装置内にガスとして供給でき
るものであればればよい。脂肪族炭化水素中の水素のす
べてがフッ素で置換されていても、または置換されてい
ない水素が残っていてもよい。例えば、ＣＦ4、ＣＨ
Ｆ3、ＣＨ 2Ｆ2、Ｃ2ＨＦ5、Ｃ2Ｆ6、Ｃ4Ｆ8等を挙げる
ことができる。この中でも、 ＣＨＦ3、ＣＨ2Ｆ2、およ
びＣ2ＨＦ5を用いると、選択比を大きくとることが可能
で、かつ酸化シリコン膜のエッチング速度を大きくでき
るので好ましい。これらのフルオロカーボン系ガスは必
要に応じて混合して用いてもよい。
【００１２】本発明では、エッチングガス中にＨｅ、Ｎ
ｅ、Ａｒ、ＫｒおよびＸｅ等の不活性ガスを混合して用
いる。この中でもＨｅ、ＮｅおよびＡｒが好ましく、特
にＡｒが好ましい。
ｅ、Ａｒ、ＫｒおよびＸｅ等の不活性ガスを混合して用
いる。この中でもＨｅ、ＮｅおよびＡｒが好ましく、特
にＡｒが好ましい。
【００１３】本発明において、堆積膜中のＣ／Ｆ比が所
定の範囲になるようにするには、上記フルオロカーボン
系ガスに加えて、ＣＯを添加することが好ましい。フル
オロカーボン系ガスとＣＯの供給量を調整することによ
り堆積膜中のＣ／Ｆ比を所定の値に容易に設定すること
ができる。また、フルオロカーボン系ガスの種類によっ
ては、ＣＨ2Ｆ2のように、 ＣＯを用いなくとも、堆積
膜中のＣ／Ｆ比を１．１〜１．８の間に調整することが
できる場合もある。
定の範囲になるようにするには、上記フルオロカーボン
系ガスに加えて、ＣＯを添加することが好ましい。フル
オロカーボン系ガスとＣＯの供給量を調整することによ
り堆積膜中のＣ／Ｆ比を所定の値に容易に設定すること
ができる。また、フルオロカーボン系ガスの種類によっ
ては、ＣＨ2Ｆ2のように、 ＣＯを用いなくとも、堆積
膜中のＣ／Ｆ比を１．１〜１．８の間に調整することが
できる場合もある。
【００１４】尚、同一組成のガスを供給してもプラズマ
装置や条件によって、得られる堆積膜中のＣ／Ｆ比は異
なる。従って、Ｃ／Ｆ比１．１〜１．８の堆積膜を得る
ためのフルオロカーボン系ガスとＣＯの供給量比等のエ
ッチングガス組成は、用いるプラズマ装置や条件に合わ
せて適宜調整する。
装置や条件によって、得られる堆積膜中のＣ／Ｆ比は異
なる。従って、Ｃ／Ｆ比１．１〜１．８の堆積膜を得る
ためのフルオロカーボン系ガスとＣＯの供給量比等のエ
ッチングガス組成は、用いるプラズマ装置や条件に合わ
せて適宜調整する。
【００１５】本発明に用いられるプラズマ装置として、
表面波プラズマ（ＳＷＰ）、ＥＣＲマイクロ波、ＩＣ
Ｐ、ヘリコン、マグネトロン、ＲＦ、２周波ＲＩＥの各
プラズマ装置を用いることができる。
表面波プラズマ（ＳＷＰ）、ＥＣＲマイクロ波、ＩＣ
Ｐ、ヘリコン、マグネトロン、ＲＦ、２周波ＲＩＥの各
プラズマ装置を用いることができる。
【００１６】プラズマエッチング時の圧力は、一般的に
は、低すぎると堆積膜の厚さが薄く、ＰＲを充分に保護
することができないため選択比が十分でなく、また高す
ぎると堆積膜の厚くなりホールの中まで堆積しやすくな
るので、抜け性が悪くなり選択比が十分でない。最適な
圧力は、使用する装置によって異なるので、それぞれの
装置に応じて適宜選択することが好ましい。
は、低すぎると堆積膜の厚さが薄く、ＰＲを充分に保護
することができないため選択比が十分でなく、また高す
ぎると堆積膜の厚くなりホールの中まで堆積しやすくな
るので、抜け性が悪くなり選択比が十分でない。最適な
圧力は、使用する装置によって異なるので、それぞれの
装置に応じて適宜選択することが好ましい。
【００１７】本発明者の検討によれば、特にＳＷＰ装置
を用いて２０〜６０ｍＴｏｒｒの圧力でエッチングを行
うと、選択比が十分にとれるために高アスペクト比のホ
ール形成を容易に行うことができることがわかった。さ
らに好ましくは、３０〜５０ｍＴｏｒｒである。
を用いて２０〜６０ｍＴｏｒｒの圧力でエッチングを行
うと、選択比が十分にとれるために高アスペクト比のホ
ール形成を容易に行うことができることがわかった。さ
らに好ましくは、３０〜５０ｍＴｏｒｒである。
【００１８】エッチングレジスト膜としては、Ｓｉ3Ｎ4
のような無機化合物膜を用いることもできるが、フォト
レジスト膜を用いることが好ましい。Ｓｉ3Ｎ4のような
無機化合物膜を用いると無機化合物膜の加工にさらに余
分な工程が必要になるばかりか、パターン精度が十分で
ない。フォトレジスト膜を用いると露光・現像により直
接パターンを形成できるので工程を簡略化することがで
きると共に、精度良くホール口の形状にパターニングす
ることができるので好ましい。
のような無機化合物膜を用いることもできるが、フォト
レジスト膜を用いることが好ましい。Ｓｉ3Ｎ4のような
無機化合物膜を用いると無機化合物膜の加工にさらに余
分な工程が必要になるばかりか、パターン精度が十分で
ない。フォトレジスト膜を用いると露光・現像により直
接パターンを形成できるので工程を簡略化することがで
きると共に、精度良くホール口の形状にパターニングす
ることができるので好ましい。
【００１９】フォトレジストとしては、ディープＵＶ露
光が可能な化学増幅型レジスト等を用いると、エキシマ
ーレーザ（例えばＫｒＦレーザ）、電子線等で露光する
ことができるの極めて精度良くパターニングができる。
光が可能な化学増幅型レジスト等を用いると、エキシマ
ーレーザ（例えばＫｒＦレーザ）、電子線等で露光する
ことができるの極めて精度良くパターニングができる。
【００２０】このときのフォトレジストの厚さは、薄い
方が精度良くパターニングできる。通常フォトレジスト
膜を薄くすると、プラズマエッチング耐性が低くなる
が、本発明では十分に選択比をとることが可能であるの
で、１μｍ以下の厚さであってもよく、０．８μｍ以
下、さらに０．５μｍ以下であってもよい。薄すぎると
高アスペクト比のホール形成は難しくなるので、アスペ
クト比６以上のホールを形成するには、通常０．２μｍ
以上の厚さがあることが好ましい。
方が精度良くパターニングできる。通常フォトレジスト
膜を薄くすると、プラズマエッチング耐性が低くなる
が、本発明では十分に選択比をとることが可能であるの
で、１μｍ以下の厚さであってもよく、０．８μｍ以
下、さらに０．５μｍ以下であってもよい。薄すぎると
高アスペクト比のホール形成は難しくなるので、アスペ
クト比６以上のホールを形成するには、通常０．２μｍ
以上の厚さがあることが好ましい。
【００２１】フォトレジストに設けられる開口は、酸化
シリコン膜に設けられるホール径を規定する。本発明
は、微細加工に適しているので、レジストに設けられる
開口径が０．３μｍ以下であるような加工に適用するこ
とにより本発明の効果が顕著に現れる。さらに、０．２
５μｍ以下、特に０．１５μｍ以下の径のホール加工に
用いることが好ましい。尚、開口の形状は通常円形や楕
円形であるが、必ずしもこれに限定されるものではな
い。
シリコン膜に設けられるホール径を規定する。本発明
は、微細加工に適しているので、レジストに設けられる
開口径が０．３μｍ以下であるような加工に適用するこ
とにより本発明の効果が顕著に現れる。さらに、０．２
５μｍ以下、特に０．１５μｍ以下の径のホール加工に
用いることが好ましい。尚、開口の形状は通常円形や楕
円形であるが、必ずしもこれに限定されるものではな
い。
【００２２】また、本発明はアスペクト比が６以上、特
に７．５以上のホール形成に用いることが好ましい。
に７．５以上のホール形成に用いることが好ましい。
【００２３】また、本発明は、 ＳｉＯ2を主成分とする
膜であればどのようなものにも適用可能であり、熱酸化
膜、ボロンシリケートガラス、フォスフォシリケートガ
ラス、ボロン・フォスフォシリケートガラス等の開孔に
用いることができる。
膜であればどのようなものにも適用可能であり、熱酸化
膜、ボロンシリケートガラス、フォスフォシリケートガ
ラス、ボロン・フォスフォシリケートガラス等の開孔に
用いることができる。
【００２４】本発明のプラズマエッチング方法は、例え
ば層間絶縁膜等の酸化シリコン膜を有する半導体装置を
製造する際に、酸化シリコン膜にコンタクトホール等の
径が細くアスペクト比が高いホールを形成する工程とし
て用いることが有用である。
ば層間絶縁膜等の酸化シリコン膜を有する半導体装置を
製造する際に、酸化シリコン膜にコンタクトホール等の
径が細くアスペクト比が高いホールを形成する工程とし
て用いることが有用である。
【００２５】
【実施例】以下に実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。
に説明する。
【００２６】［実施例１］プラズマ装置として、図１に
示すような誘電体線路を用いたＳＷＰ装置を使用した。
この装置は、マイクロ波導波路として、Ａｌ板１に装着
したフッ素樹脂板２により構成される誘電体線路を用い
る。誘電体、即ちフッ素樹脂側面の導波管３から導入さ
れたマイクロ波は誘電体に集中し、誘電体線路に沿って
伝搬する。このとき誘電体上には表面波が形成される。
示すような誘電体線路を用いたＳＷＰ装置を使用した。
この装置は、マイクロ波導波路として、Ａｌ板１に装着
したフッ素樹脂板２により構成される誘電体線路を用い
る。誘電体、即ちフッ素樹脂側面の導波管３から導入さ
れたマイクロ波は誘電体に集中し、誘電体線路に沿って
伝搬する。このとき誘電体上には表面波が形成される。
【００２７】この装置では、誘電体線路の少し下方に真
空チャンバ４を置き、表面波によって形成される電界に
よってチャンバ内にプラズマを発生させる。誘電体線路
と向かい合うチャンバ内には、陰極６が備えられ、真空
チャックによりエッチング基板５を保持することができ
る。また、真空チャンバの外に陰極６に高周波バイアス
を印加するためのＲＦ源７が設置されている。真空チャ
ンバの上方には、均一な電界を形成するために、誘電体
（セラミック板）９を隔てて陽極となるアース電極８が
設けられている。この電極は、開口が設けられていて、
チャンバ内へのマイクロ波電界の導入が可能となってい
る。また、側面にヒーター１０が設けられていてチャン
バ壁を加熱することができるようになっている。
空チャンバ４を置き、表面波によって形成される電界に
よってチャンバ内にプラズマを発生させる。誘電体線路
と向かい合うチャンバ内には、陰極６が備えられ、真空
チャックによりエッチング基板５を保持することができ
る。また、真空チャンバの外に陰極６に高周波バイアス
を印加するためのＲＦ源７が設置されている。真空チャ
ンバの上方には、均一な電界を形成するために、誘電体
（セラミック板）９を隔てて陽極となるアース電極８が
設けられている。この電極は、開口が設けられていて、
チャンバ内へのマイクロ波電界の導入が可能となってい
る。また、側面にヒーター１０が設けられていてチャン
バ壁を加熱することができるようになっている。
【００２８】エッチング特性を調べる試料として、シリ
コン基板上にボロン・フォスフォシリケートガラス（Ｂ
ＰＳＧ）をＣＶＤ法により２．１μｍ厚に堆積した。さ
らにその上に、ディープＵＶフォトレジストを０．８μ
ｍ厚で塗布した後、ＫｒＦエキシマーレーザを用いて露
光し、現像して０．２５μｍの径の開口を設けた。
コン基板上にボロン・フォスフォシリケートガラス（Ｂ
ＰＳＧ）をＣＶＤ法により２．１μｍ厚に堆積した。さ
らにその上に、ディープＵＶフォトレジストを０．８μ
ｍ厚で塗布した後、ＫｒＦエキシマーレーザを用いて露
光し、現像して０．２５μｍの径の開口を設けた。
【００２９】この基板を、ＳＷＰ装置に装着し、エッチ
ングガスとしてＣＨＦ3、ＣＯおよびＡｒの混合ガスを
供給した。このときＣＨＦ3とＣＯの合計の流量は８０
ｓｃｃｍで、ＣＨＦ3とＣＯの流量比を調整し、堆積膜
中のＣ／Ｆ比が、１．１（ＣＯ流量＝０ｓｃｃｍ、ＣＨ
Ｆ3流量＝８０ｓｃｃｍ）、１．３（ＣＯ流量＝１６ｓ
ｃｃｍ、ＣＨＦ3流量＝６４ｓｃｃｍ）、１．６（ＣＯ
流量＝２８ｓｃｃｍ、ＣＨＦ3流量＝５２ｓｃｃｍ）、
１．８（ＣＯ流量＝６４ｓｃｃｍ、ＣＨＦ3流量＝１６
ｓｃｃｍ）となるようにした。
ングガスとしてＣＨＦ3、ＣＯおよびＡｒの混合ガスを
供給した。このときＣＨＦ3とＣＯの合計の流量は８０
ｓｃｃｍで、ＣＨＦ3とＣＯの流量比を調整し、堆積膜
中のＣ／Ｆ比が、１．１（ＣＯ流量＝０ｓｃｃｍ、ＣＨ
Ｆ3流量＝８０ｓｃｃｍ）、１．３（ＣＯ流量＝１６ｓ
ｃｃｍ、ＣＨＦ3流量＝６４ｓｃｃｍ）、１．６（ＣＯ
流量＝２８ｓｃｃｍ、ＣＨＦ3流量＝５２ｓｃｃｍ）、
１．８（ＣＯ流量＝６４ｓｃｃｍ、ＣＨＦ3流量＝１６
ｓｃｃｍ）となるようにした。
【００３０】ＳＷＰ装置の条件は、ＲＦパワー（ｆ＝４
００ｋＨｚ）６００Ｗ、マイクロ波パワー（ｆ＝２．４
５ＧＨｚ）１５００Ｗとし、チャンバ壁面を１８０℃に
加熱し、基板温度を６５℃に設定し、チャンバ内の圧力
を３０ｍＴｏｒｒに設定した。このときのプラズマ密度
は、１０12ｃｍ-3であった。
００ｋＨｚ）６００Ｗ、マイクロ波パワー（ｆ＝２．４
５ＧＨｚ）１５００Ｗとし、チャンバ壁面を１８０℃に
加熱し、基板温度を６５℃に設定し、チャンバ内の圧力
を３０ｍＴｏｒｒに設定した。このときのプラズマ密度
は、１０12ｃｍ-3であった。
【００３１】尚、堆積膜中のＣ／Ｆ比は、シリコン基板
を用いてＲＦバイアスをかけずに同一条件で操作し、堆
積したフルオロカーボン膜をＸ線光電子分光法（ＸＰ
Ｓ）で調べた。
を用いてＲＦバイアスをかけずに同一条件で操作し、堆
積したフルオロカーボン膜をＸ線光電子分光法（ＸＰ
Ｓ）で調べた。
【００３２】結果を図２に示す。この図から、堆積膜中
のＣ／Ｆ比が１．１〜１．８の範囲、特に１．１〜１．
７８の範囲でシリコン酸化膜とフォトレジストのエッチ
ングの選択比が７．５以上となり、選択性よくシリコン
酸化膜をプラズマエッチングできることがわかる。
のＣ／Ｆ比が１．１〜１．８の範囲、特に１．１〜１．
７８の範囲でシリコン酸化膜とフォトレジストのエッチ
ングの選択比が７．５以上となり、選択性よくシリコン
酸化膜をプラズマエッチングできることがわかる。
【００３３】また、形成されたホールを走査型電子顕微
鏡（ＳＥＭ）で観察したところ、堆積膜中のＣ／Ｆ比が
１．１〜１．８のときのホールのテーパーは８０度以上
で、底面のエッチング残りも観察されず良好なエッチン
グ形状であった。
鏡（ＳＥＭ）で観察したところ、堆積膜中のＣ／Ｆ比が
１．１〜１．８のときのホールのテーパーは８０度以上
で、底面のエッチング残りも観察されず良好なエッチン
グ形状であった。
【００３４】［実施例２］この実施例では、堆積膜中の
Ｃ／Ｆ比がほぼ１．５となるように設定しながら、ＳＷ
Ｐ装置内の圧力を１０〜６０ｍＴｏｒｒの間で変更し、
その他は実施例１と同様にして酸化シリコン膜（ボロン
・フォスフォシリケートガラス）のエッチングを行っ
た。
Ｃ／Ｆ比がほぼ１．５となるように設定しながら、ＳＷ
Ｐ装置内の圧力を１０〜６０ｍＴｏｒｒの間で変更し、
その他は実施例１と同様にして酸化シリコン膜（ボロン
・フォスフォシリケートガラス）のエッチングを行っ
た。
【００３５】その結果を図３に示す。この結果から、Ｓ
ＷＰ装置を用いたときは２０〜６０ｍＴｏｒｒの圧力で
プラズマエッチングを行うと酸化シリコン（ボロン・フ
ォスフォシリケートガラス）とフォトレジストのエッチ
ング選択性がよいことがわかる。
ＷＰ装置を用いたときは２０〜６０ｍＴｏｒｒの圧力で
プラズマエッチングを行うと酸化シリコン（ボロン・フ
ォスフォシリケートガラス）とフォトレジストのエッチ
ング選択性がよいことがわかる。
【００３６】［実施例３］実施例１と同様にして、シリ
コン基板上に、ディープＵＶフォトレジストの厚さを
０．５μｍに形成した後、電子線を用いて０．１６μ
ｍ、０．１４μｍおよび０．１２μｍ径の開口をレジス
トに設けた。実施例１と同様のＳＷＰ装置を用いて、堆
積膜中のＣ／Ｆ比が１．５となるように、エッチングガ
ス中のＣＯ流量を３２ｓｃｃｍ、ＣＨＦ3流量を４８ｓ
ｃｃｍとし、圧力を３０ｍＴｏｒｒとし、それ以外は実
施例１と同様の条件でプラズマエッチングを行った。
コン基板上に、ディープＵＶフォトレジストの厚さを
０．５μｍに形成した後、電子線を用いて０．１６μ
ｍ、０．１４μｍおよび０．１２μｍ径の開口をレジス
トに設けた。実施例１と同様のＳＷＰ装置を用いて、堆
積膜中のＣ／Ｆ比が１．５となるように、エッチングガ
ス中のＣＯ流量を３２ｓｃｃｍ、ＣＨＦ3流量を４８ｓ
ｃｃｍとし、圧力を３０ｍＴｏｒｒとし、それ以外は実
施例１と同様の条件でプラズマエッチングを行った。
【００３７】その結果、この条件でのＢＰＳＧとフォト
レジストのエッチング選択比は１２であった。また、得
られたホールをＳＥＭ観察したところ、図４に模式的に
示すように、シリコン基板１５上に形成されたＢＰＳＧ
膜１６、フォトレジスト１７の積層構造のフォトレジス
トの開口から、ＢＰＳＧ膜１６中にホール１８が、孔径
０．１２μｍでも、深さ２．１μｍ（アスペクト比１
７．５）のホールが形状良く形成されていることが確認
できた。
レジストのエッチング選択比は１２であった。また、得
られたホールをＳＥＭ観察したところ、図４に模式的に
示すように、シリコン基板１５上に形成されたＢＰＳＧ
膜１６、フォトレジスト１７の積層構造のフォトレジス
トの開口から、ＢＰＳＧ膜１６中にホール１８が、孔径
０．１２μｍでも、深さ２．１μｍ（アスペクト比１
７．５）のホールが形状良く形成されていることが確認
できた。
【００３８】上記の実施例１〜３の説明で、堆積膜中の
Ｃ／Ｆ比が所定の範囲になり、エッチング速度が生産性
が悪くなるほど遅くならない範囲になるような条件であ
れば、ＲＦパワー、マイクロ波パワー、エッチングガス
流量は、適宜設定することができる。また、基板温度と
して６５℃を用いたが、４０〜８０℃の範囲であればよ
い。
Ｃ／Ｆ比が所定の範囲になり、エッチング速度が生産性
が悪くなるほど遅くならない範囲になるような条件であ
れば、ＲＦパワー、マイクロ波パワー、エッチングガス
流量は、適宜設定することができる。また、基板温度と
して６５℃を用いたが、４０〜８０℃の範囲であればよ
い。
【００３９】また、実施例１〜３で説明したようにＳＷ
Ｐ装置を用いた場合に最も良い結果が得られるが、ＥＣ
Ｒマイクロ波、ＩＣＰ、ヘリコン、マグネトロン、ＲＦ
または２周波ＲＩＥの各プラズマ装置を用いても、ほぼ
同様の効果が得られる。
Ｐ装置を用いた場合に最も良い結果が得られるが、ＥＣ
Ｒマイクロ波、ＩＣＰ、ヘリコン、マグネトロン、ＲＦ
または２周波ＲＩＥの各プラズマ装置を用いても、ほぼ
同様の効果が得られる。
【００４０】この場合、圧力を一定にして堆積膜中のＣ
／Ｆ比が１．１〜１．８となるように混合ガスの流量お
よび流量比を設定した後、次にこの条件でシリコン酸化
膜とフォトレジストとの選択比が大きくなる圧力条件を
選択することで、エッチングの最適条件を見いだすこと
ができる。このとき、シリコン酸化膜とフォトレジスト
との選択比が、例えば８以上となるような範囲の圧力条
件を選んだり、あるいはエッチング速度等のその他の問
題がなければ、最大の選択比を与える圧力条件を選ぶこ
とができる。
／Ｆ比が１．１〜１．８となるように混合ガスの流量お
よび流量比を設定した後、次にこの条件でシリコン酸化
膜とフォトレジストとの選択比が大きくなる圧力条件を
選択することで、エッチングの最適条件を見いだすこと
ができる。このとき、シリコン酸化膜とフォトレジスト
との選択比が、例えば８以上となるような範囲の圧力条
件を選んだり、あるいはエッチング速度等のその他の問
題がなければ、最大の選択比を与える圧力条件を選ぶこ
とができる。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、径が０．３以下、特に
０．２５μｍ以下であってアスペクト比が高いホールを
酸化シリコン膜に容易に形成するプラズマエッチング方
法を提供することができる。本発明を用いることによ
り、径が０．１２μｍでアスペクト比が１７．５のホー
ルを初めて形成することができた。
０．２５μｍ以下であってアスペクト比が高いホールを
酸化シリコン膜に容易に形成するプラズマエッチング方
法を提供することができる。本発明を用いることによ
り、径が０．１２μｍでアスペクト比が１７．５のホー
ルを初めて形成することができた。
【図１】本発明のプラズマエッチングに用いられる表面
プラズマ装置を示す図である。
プラズマ装置を示す図である。
【図２】堆積膜中のＣ／Ｆ比と選択比（酸化シリコン膜
のエッチング速度／フォトレジストのエッチング速度）
の関係を示す図である。
のエッチング速度／フォトレジストのエッチング速度）
の関係を示す図である。
【図３】表面プラズマ装置を用いたときの装置内圧力と
選択比の関係を示す図である。
選択比の関係を示す図である。
【図４】０．１６μｍ、０．１４μｍおよび０．１２μ
ｍ径のホールが、２．１μｍ厚のボロン・フォスフォシ
リケートガラス膜に形成された状態を示す走査型電子顕
微鏡写真の模式図である。
ｍ径のホールが、２．１μｍ厚のボロン・フォスフォシ
リケートガラス膜に形成された状態を示す走査型電子顕
微鏡写真の模式図である。
１ Ａｌ板 ２ 誘電体（フッ素樹脂板） ３ 導波管 ４ 真空チャンバ ５ 基板 ６ 陰極 ７ ＲＦ源 ８ 陽極 ９ 誘電体（セラミック板） １５ シリコン基板 １６ ボロン・フォスフォシリケートガラス（ＢＰＳ
Ｇ）膜 １７ フォトレジスト膜 １８ ホール
Ｇ）膜 １７ フォトレジスト膜 １８ ホール
Claims (10)
- 【請求項１】 酸化シリコン膜上に所定の開口を有する
レジスト膜を形成し、フルオロカーボン系ガスを含むエ
ッチングガスを用いて、この開口からプラズマエッチン
グ法により酸化シリコン膜にホールを形成するプラズマ
エッチング方法において、 エッチング中に前記レジスト膜上に堆積するフルオロカ
ーボン膜の炭素／フッ素比が１．１〜１．８であること
を特徴とするプラズマエッチング方法。 - 【請求項２】 前記レジスト膜がフォトレジスト膜であ
る請求項１記載のプラズマエッチング方法。 - 【請求項３】 前記プラズマエッチング法が、誘電体線
路を用いた表面波プラズマ装置を使用するものである請
求項１または２記載のプラズマエッチング方法。 - 【請求項４】 プラズマエッチングにおける圧力が、２
０〜６０ｍＴｏｒｒの範囲にある請求項３記載のプラズ
マエッチング方法。 - 【請求項５】 前記プラズマエッチング法が、ＥＣＲマ
イクロ波、ＩＣＰ、ヘリコン、マグネトロン、ＲＦおよ
び２周波ＲＩＥからなる群より選ばれるプラズマ装置を
使用するものである請求項１または２記載のプラズマエ
ッチング方法。 - 【請求項６】 前記フォトレジスト膜の膜厚が、１．０
μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
かに記載のプラズマエッチング方法。 - 【請求項７】 前記フォトレジスト膜に設けられる開口
の径が０．３μｍ以下であり、形成されるホールのアス
ペクト比が６以上であることを特徴とする請求項１〜６
のいずれかに記載のプラズマエッチング方法。 - 【請求項８】 酸化シリコン膜上に所定の開口を有する
レジスト膜を形成し、フルオロカーボン系ガスを含むエ
ッチングガスを用いて、この開口からプラズマエッチン
グ法により酸化シリコン膜にホールを形成するプラズマ
エッチング方法において、 一定の圧力条件下で、エッチング中に前記レジスト膜上
に堆積するフルオロカーボン膜の炭素／フッ素比が１．
１〜１．８となるエッチングガス組成およびエッチング
ガス流量を選択する工程と、 選択されたエッチングガス組成およびエッチングガス流
量条件下で、酸化シリコン膜とレジスト膜のエッチング
選択比が所定の好ましい値となる圧力条件を選択する工
程とを有するプラズマエッチング方法。 - 【請求項９】 酸化シリコン膜上に所定の開口を有する
レジスト膜を形成し、フルオロカーボン系ガスを含むエ
ッチングガスを用いて、この開口からプラズマエッチン
グ法により酸化シリコン膜にホールを形成するプラズマ
エッチング方法において、 一定の圧力条件下で、エッチング中に前記レジスト膜上
に堆積するフルオロカーボン膜の炭素／フッ素比が１．
１〜１．８となるエッチングガス組成およびエッチング
ガス流量を選択し、選択されたエッチングガス組成およ
びエッチングガス流量条件下で、酸化シリコン膜とレジ
スト膜のエッチング選択比が所定の好ましい値となる圧
力条件を選択した後、 選択されたエッチングガス組成、エッチングガス流量お
よび圧力条件を用いて、その後に行われるすべてのエッ
チング処理を行うことを特徴とするプラズマエッチング
方法。 - 【請求項１０】 請求項１〜９に記載のいずれかのプラ
ズマエッチング方法を用いて、酸化シリコン膜にコンタ
クトホールを形成する工程を含む半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9282020A JP2988455B2 (ja) | 1997-10-15 | 1997-10-15 | プラズマエッチング方法 |
| CNB981206077A CN1146024C (zh) | 1997-10-15 | 1998-10-15 | 在掩模二氧化硅上钻孔的等离子蚀刻方法 |
| US09/172,860 US6136722A (en) | 1997-10-15 | 1998-10-15 | Plasma etching method for forming hole in masked silicon dioxide |
| KR1019980043164A KR100306410B1 (ko) | 1997-10-15 | 1998-10-15 | 마스킹된실리콘디옥사이드에홀을형성하는플라즈마에칭방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9282020A JP2988455B2 (ja) | 1997-10-15 | 1997-10-15 | プラズマエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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