JPH0817798A - ベンゾシクロブテン層のドライエッチング処理方法、それを用いた多層配線用絶縁層の形成方法 - Google Patents

ベンゾシクロブテン層のドライエッチング処理方法、それを用いた多層配線用絶縁層の形成方法

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JPH0817798A
JPH0817798A JP6146303A JP14630394A JPH0817798A JP H0817798 A JPH0817798 A JP H0817798A JP 6146303 A JP6146303 A JP 6146303A JP 14630394 A JP14630394 A JP 14630394A JP H0817798 A JPH0817798 A JP H0817798A
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gas
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dry
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JP6146303A
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Yukio Kasuya
行男 糟谷
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ベンゾシクロブテン層表面にカーボンが付着
することなく、短時間で、再現性よく、ベンゾシクロブ
テン層のドライエッチングを行う方法を提供すること。 【構成】 エッチングガスとしてCF4 ガスを80sc
cm,O2 ガスを120sccmで供給し、反応室内の
ガス圧0.1〜10Torr、とし、RF電力10〜1
000Wを電極に印加してエッチングガスを反応性ガス
29に変えて、ベンゾシクロブテン層63のドライエッ
チングを行う。次に、反応室内のガス圧0.1〜10T
orr、RF電力300W以下とした条件により、酸素
プラズマ35を用いて、ドライエッチング後のベンゾシ
クロブテン層表面の付着物を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ベンゾシクロブテン
層のドライエッチング処理方法およびそれを用いた多層
配線用絶縁層の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ドライエッチングはプラズマエッチング
装置を用いて行なわれ、例えば平行平板電極式のプラズ
マエッチング装置では、以下のよう行われる。反応室に
高周波印加電極と接地電極を有し、反応室内を真空ポン
プで排気した後、CF4 、SF6 、O2 、N2 等のエッ
チングガスを導入する。ガスの流量、排気速度を制御し
て、反応室内のガス圧を調整し、高周波を電極に印加す
ると、電極間の放電によりエッチングガスが解離してイ
オン、電子、中性ラジカルなどが発生し活性状態とな
る。反応性の高くなったガスが試料と反応し、反応生成
物はガスとなって排気されるためエッチングが行われ
る。
【0003】従来、マルチチップモジュールの有機絶縁
材料として、ポリイミドが使用されている。ポリイミド
に代わる有機絶縁材料として伝送特性にすぐれており、
加工のしやすいベンゾシクロブテン(以下BCBと称す
る場合がある)が知られている。
【0004】BCB層を多層配線用の絶縁層として用い
る場合、多層配線における配線間を電気的に接続するた
め、BCB層にはドライエッチング法により接続穴が形
成されている。BCB層の表面にカーボン(以下Cと称
する場合がある)が付着すると、BCB層と配線金属
(例えばCu,Ti,Al,Cr)との密着力は、Cが
BCB層に付着していない場合に比べて、著しく小さく
なる。このため、エッチングガスとしてSF6 とO2
混合ガスを用いている。SF6 とO2 の混合ガスをエッ
チングガスとして用いると、この混合ガスが解離してC
が生成することはない。また、反応生成物、ラジカルが
BCB層表面に付着しないようにするため、SF6 とO
2 の混合ガスにArを加えている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エッチ
ングガスとしてSF6 を用いると、プラズマエッチング
装置の高周波のマッチングを合わせることは困難であ
る。そのため、BCB層のエッチング速度を上昇させる
には限界があり、またBCB層のエッチングを再現性よ
く行うことができないという問題点があった。
【0006】また、多層配線用の絶縁層としてBCB層
を用いたとき、所望の絶縁層を形成することは困難であ
った。
【0007】従って、従来より、BCB層のエッチング
レートを高め、かつ、再現性良くBCB層をエッチング
出来る方法が望まれていた。また、BCB層を用いて
も、所望の絶縁層を形成出来るBCBのエッチング方法
の出現が望まれていた。
【0008】さらに、これらBCB層のエッチング方法
を用いて、多層配線用絶縁層を形成する方法が望まれて
いた。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この出願の第1発明によるドライエッチング処理方
法によれば、先ずBCB層をCF4 とO2 の混合ガスを
用いてドライエッチングする。次にドライエッチング後
のBCB層表面の付着物を、酸素プラズマを用いて除去
する。
【0010】このようなBCB層をドライエッチングす
る方法とドライエッチング後のBCB層表面の付着物を
除去する方法を用いて、多層配線用の絶縁層を形成する
方法について説明する。
【0011】この出願の第2発明による多層配線用絶縁
層の形成方法によれば、先ず基板上に配線層を介してB
CB層を形成する。次に、BCB層上にホトレジスト膜
を形成する。次に、BCB層のビアホール形成予定領域
を露出する開口を形成するように、ホトレジスト膜をパ
ターニングする。次に、パターニング済みのホトレジス
ト膜をマスクとして用いて、CF4 とO2 の混合ガスに
よりBCB層をドライエッチングして配線層を露出する
ビアホールを形成する。次にパターニング済みのホトレ
ジスト膜をO2 ガスを用いたドライエッチングによって
除去する。BCB層のドライエッチング後およびホトレ
ジスト膜のドライエッチング後に現れるBCB層表面の
付着物を、酸素プラズマを用いて、除去することによ
り、ビアホール形成済みのBCB層を多層配線用の絶縁
層とする。
【0012】さらに、この出願の第3発明による多層配
線用絶縁層の形成方法によれば、先ず基板上に配線層を
介してビアポストを形成する。次に、ビアポストを覆う
ようにBCB層を形成する。次に、CF4 とO2 の混合
ガスにより、ビアポストの上端面が現れるまでBCB層
をドライエッチングする。次にBCB層のドライエッチ
ング後に現れるBCB層表面の付着物を、酸素プラズマ
を用いて除去することにより、ドライエッチング済みの
BCB層を多層配線用の絶縁層とする。
【0013】
【作用】このように、BCB層のエッチングガスとして
CF4 とO2 の混合ガスを用いると、プラズマエッチン
グ装置の高周波のマッチングを良好にすることができ
る。
【0014】図10は、エッチング速度のRF電力依存
性を示す曲線図である。エッチングガスとしてCF4
2 の混合ガスを用いた場合には、CF4 ガスを80s
ccm、O2 ガスを120sccmで供給し、SF6
2 の混合ガスを用いた場合には、SF6 ガスを80s
ccm、O2 ガスを120sccmで供給している。
【0015】この実験結果によると、RF電力が900
Wのとき、エッチングガスとしてCF4 とO2 の混合ガ
スを用いた場合、エッチング速度は約12000Å/m
inであり、エッチングガスとしてSF6 とO2 の混合
ガスを用いた場合、エッチング速度は約6000Å/m
inである。このようにRF電力が900Wのとき、エ
ッチングガスとしてCF4 とO2 の混合ガスを用いたと
きのエッチング速度は、エッチングガスとしてSF6
2 の混合ガスを用いたときのエッチング速度の約2倍
である。
【0016】さらに、酸素プラズマを用いることにより
エッチング後のBCB層表面に付着したCを除去するこ
とができる。
【0017】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
つき説明する。
【0018】図1(A)〜(C)は、この出願の第1発
明の第1実施例を説明するための工程図である。なお、
各図は主要工程段階の状態を断面切口で概略的に示す図
である。
【0019】下地61上にBCB層63を形成した後、
BCB層63上にホトレジスト膜を形成し、さらに、開
口67を有するように、ホトレジスト膜のパターニング
が行われているレジストパターニング済み下地69を用
意する。なお、図中65は、パターニング済みホトレジ
スト膜を示す。
【0020】次に、レジストパターニング済み下地69
を平行平板電極式のプラズマエッチング装置(図示せ
ず)の反応室内に設置する。そして、反応室内を真空
(1×10-4〜1×10-7torr)に引く。その後、
エッチングガスとしてCF4 とO2 の混合ガスを反応室
内に導入し、ガスの流量や排気速度を制御して、反応室
内のガス圧が、0.1〜10Torrになるようにし、
RF電力(10〜1000W)を電極に印加してエッチ
ングガスを反応性ガス29に変えて、BCB層63のド
ライエッチングを行う(図1の(A))。BCB層63
のエッチングが終了したら、CF4 とO2 の混合ガスの
反応室内への導入をやめる。その後、残存ガスを反応室
内から除去するため反応室内を真空に引く。なお、図中
71は、ドライエッチング済みBCB層を示し、73は
開口を示す(図1の(B))。
【0021】次に、エッチングガスとしてO2 ガスを反
応室内に導入し、ガスの流量や排気速度を制御して、反
応室内のガス圧が、0.1〜10Torrになるように
し、RF電力(10〜1000W)を電極に印加してエ
ッチングガスを反応性ガス33に変えて、パターニング
済みホトレジスト膜65のドライエッチングを行う。な
お、このドライエッチングは所要に応じて行えばよい。
【0022】パターニング済みホトレジスト膜65を除
去した後、O2 ガスを反応室内に導入し、ガスの流量や
排気速度を制御して、反応室内のガス圧が、0.1〜1
0Torrになるようにし、RF電力(300W以下)
を電極に印加しO2 ガスを酸素プラズマ35に変えて、
この酸素プラズマ35を用いてBCB層表面の付着物を
除去する(図1の(C))。反応性ガス33を用いたド
ライエッチングを行った場合には、BCB層表面は、主
として、ドライエッチング済みBCB層71の上面と開
口73に露出しているBCB層71の面であり、このド
ライエッチングを行わない場合には、BCB層表面は、
開口73に露出した面となる。
【0023】図2(A)〜(C)は、この出願の第1発
明の第2実施例を説明するための工程図である。なお、
各図は主要工程段階の状態を断面切口で概略的に示す図
である。
【0024】下地61上に凸形物質75を形成し、凸形
物質75を覆うようにBCB層63を形成しているBC
B層形成済み下地77を用意する。
【0025】次に、BCB層形成済み下地77を平行平
板電極式のプラズマエッチング装置(図示せず)の反応
室内に設置した後、真空(1×10-4〜1×10-7to
rr)に引く。その後、エッチングガスとしてCF4
2 の混合ガスを反応室内に導入し、ガスの流量や排気
速度を制御して、反応室内のガス圧が、0.1〜10T
orrになるようにし、RF電力(10〜1000W)
を電極に印加してエッチングガスを反応性ガス29に変
えて、凸形物質75の上端面が現れるまでBCB層63
のドライエッチングを行う(図2の(A))。BCB層
63のエッチングが終了したら、CF4 とO2 の混合ガ
スの反応室内への導入をやめる。その後、残存ガスを反
応室内から除去するため、反応室内を真空に引く。な
お、図中79は、ドライエッチング済みBCB層を示す
(図2の(B))。
【0026】次に、O2 ガスを反応室内に導入し、ガス
の流量や排気速度を制御して、反応室内のガス圧が、
0.1〜10Torrになるようにし、RF電力(30
0W以下)を電極に印加しO2 ガスを酸素プラズマ35
に変えて、この酸素プラズマ35を用いてBCB層表面
の付着物を除去する(図2の(C))。
【0027】図3(A)〜(C),図4(A)〜
(C),図5(A)、(B)は、この出願の第1発明の
第1実施例を利用した第2発明の実施例の説明に供す
る、多層配線用絶縁層の形成方法を説明するための工程
図である。なお、各図は主要工程段階で多層配線用の絶
縁層形成の状態を断面切口で概略的に示す図である。
【0028】先ず、セラミックス基板11上に作製した
第1BCB層13上に、配線層15を形成した配線済み
基板17を用意する(図3の(A))。配線済み基板1
7上に、配線層15を介して第2BCB層19をスピン
コート、バーコート、ロールコートのうち、いずれか一
つの方法を用いて形成し、然る後、ハーフキュア(約2
00℃、30〜120分)を行って、図3の(B)に示
すような構造体を得る。この実施例では、配線層は、配
線金属としてCuを用い、電解めっき法により形成す
る。
【0029】次に、第2BCB層19上に、ホトレジス
トをコーティングし、プリベークを行い、ホトレジスト
膜21を形成する(図3の(C))。この実施例では、
ホトレジストとしてノボラック樹脂をベースとしたポジ
型レジストを用いる。
【0030】次に、第2BCB層19のビアホール形成
予定領域を露出する開口23を形成するように、このホ
トレジスト膜21をパターニングする(図4の
(A))。なお、図中25は、パターニング済みホトレ
ジスト膜を示す。
【0031】次に、レジストパターニング済み基板27
を平行平板電極式のプラズマエッチング装置(図示せ
ず)の反応室内に設置する。そして、反応室内を真空
(1×10-4〜1×10-7torr)に引く。その後、
エッチングガスとしてCF4 とO2 の混合ガスを反応室
内に導入し、ガスの流量や排気速度を制御して、反応室
内のガス圧が、0.1〜10Torrになるようにし、
RF電力(10〜1000W)を電極に印加してエッチ
ングガスを反応性ガス29に変えて、第2BCB層19
のドライエッチングを行う(図4の(B))。第2BC
B層19のエッチングが終了したら、CF4 とO2 の混
合ガスの反応室内への導入をやめる。その後、残存ガス
を反応室内から除去するため反応室内を真空に引く。な
お、図中31は、ドライエッチング済み第2BCB層を
示し、34はビアホールを示す(図4の(C))。
【0032】次に、エッチングガスとしてO2 ガスを反
応室内に導入し、ガスの流量や排気速度を制御して、反
応室内のガス圧が、0.1〜10Torrになるように
し、RF電力(10〜1000W)を電極に印加してエ
ッチングガスを反応性ガス33に変えて、パターニング
済みホトレジスト膜25のドライエッチングを行う(図
4の(C))。この時、O2 ガスによる反応性ガスで
は、BCB層はほとんどエッチングされないことが知ら
れている。ホトレジストはBCBと比較して、O2 ガス
やその反応性ガスに対する耐性が非常に小さいためエッ
チングの選択比が大きくとれる。
【0033】パターニング済みホトレジスト膜25を除
去した後、O2 ガスを反応室内に導入し、ガスの流量や
排気速度を制御して、反応室内のガス圧が、0.1〜1
0Torrになるようにし、RF電力(300W以下)
を電極に印加しO2 ガスを酸素プラズマ35に変えて、
この酸素プラズマ35を用いてBCB層表面の付着物を
除去する(図5の(A))。除去される付着物として、
次のようなものがある。第2BCB層19をエッチング
するときの生成物、パターニング済みホトレジスト膜2
5をエッチングするときの生成物、第2BCB層19を
エッチングするときに用いるエッチングガスから生成す
るラジカル、パターニング済みホトレジスト膜25をエ
ッチングするときに用いるエッチングガスから生成する
ラジカルなどがある。これら付着物の中には、Cも含ま
れている。
【0034】このような工程を経て、多層配線用絶縁層
37を形成する(図5の(B))。
【0035】図6(A)〜(C)、図7(A)〜
(C)、図8(A)〜(C)、図9は、この出願の第1
発明の第2実施例を利用した第3発明の実施例の説明に
供する、多層配線用絶縁層の形成方法を説明するための
工程図である。なお、各図は主要工程段階で多層配線用
の絶縁層形成の状態を断面切口で概略的に示す図であ
る。
【0036】先ず、ビアポストの形成方法について説明
する。セラミックス基板11上に第1BCB層13を形
成した第1BCB層形成済み基板42を用意する(図6
の(A))。第1BCB層形成済み基板42上に、BC
B層13を介して、カレントフィルム(図示せず)を形
成する。この実施例では、カレントフィルムは、Cuを
用い、スパッタ法により形成する。次に、カレントフィ
ルム上に、Cuを用い、電解めっき法により、配線層1
5を形成する(図6の(B))。次に、配線層とカレン
トフィルムを覆うようにホトレジスト膜41を形成する
(図6の(C))。その後、ホトレジスト膜のパターニ
ングを行い、配線層上にビアポストを形成するための開
口43を作製する(図7の(A))。なお、図中45は
パターニング済みホトレジスト膜を示す。次に、Cuを
用い、電解めっき法により、開口43内にビアポスト4
7を形成する(図7の(B))。この実施例では、カレ
ントフィルム、配線層およびビアポストを同じ材料を用
いて形成している。次に、パターニング済みのホトレジ
スト膜を除去した後、カレントフィルムを除去する。そ
の結果、図7の(C)に示すような構造体を得る。
【0037】このようにして形成したビアポスト47を
用いて、次のようにして多層配線用の絶縁層を形成す
る。配線層15とビアポスト47を覆うように、第2B
CB層49をスピンコート、バーコート、ロールコート
のうち、いずれか一つの方法を用いて形成し、ハーフキ
ュア(約200℃、30〜120分)を行って図8の
(A)に示すような構造体を得る。
【0038】次に、第2BCB層形成済み基板51を平
行平板電極式のプラズマエッチング装置(図示せず)の
反応室内に設置した後、真空(1×10-4〜1×10-7
torr)に引く。その後、エッチングガスとしてCF
4 とO2 の混合ガスを反応室内に導入し、ガスの流量や
排気速度を制御して、反応室内のガス圧が、0.1〜1
0Torrになるようにし、RF電力(10〜1000
W)を電極に印加してエッチングガスを反応性ガス29
に変えて、ビアポスト47の上端面が現れるまで第2B
CB層49のドライエッチングを行う(図8の
(B))。第2BCB層49のエッチングが終了した
ら、CF4 とO2 の混合ガスの反応室内への導入をやめ
る。その後、残存ガスを反応室内から除去するため、反
応室内を真空に引く。なお、図中53は、ドライエッチ
ング済み第2BCB層を示す(図8の(C))。
【0039】次に、O2 ガスを反応室内に導入し、ガス
の流量や排気速度を制御して、反応室内のガス圧が、
0.1〜10Torrになるようにし、RF電力(30
0W以下)を電極に印加しO2 ガスを酸素プラズマ35
に変えて、この酸素プラズマ35を用いて第2BCB層
表面の付着物を除去する(図8の(C))。
【0040】このような工程を経て、多層配線用絶縁層
55を形成する(図9)。
【0041】この発明は上述した実施例にのみ限定され
るものではないことは明らかである。例えば、上述の各
実施例では、基板としてセラミックスを用いたが、Si
ウエハやガラスを用いてもよい。また、カレントフィル
ム、ビアポストおよび配線層をCuを用いて形成した
が、Cr、Ti、Al、Ni、Auを用いて形成しても
よい。また、配線層とビアポストを電解めっき法により
形成したが、スパッタ法、蒸着法、無電解めっき法によ
り形成してもよい。
【0042】ここでは、第1発明によるBCB層のドラ
イエッチング処理方法を多層配線用絶縁層を形成する場
合について適用したが、BCB層を用いるすべてのプロ
セス、例えば磁気ハードディスクや液晶ディスプレイに
使用される絶縁層や表面保護膜を作製するプロセスに適
用することは可能である。
【0043】
【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明によるBCB層のドライエッチング処理方法によれ
ば、エッチングガスとしてCF4 とO2 の混合ガスを用
いているため、RF電力を大きくしてもプラズマエッチ
ング装置の高周波のマッチングを容易に合わせることが
できる。また、プラズマエッチング装置の高周波は、反
応室内の位置により一定である。これらのことからエッ
チングガスとしてCF4とO2 の混合ガスを用いると、
エッチングガスとしてSF6 とO2 の混合ガスを用いる
場合に比べて、BCB層のエッチングを速く行うことが
できる。また、BCB層のエッチングを再現性よく行う
ことができる。
【0044】さらに、エッチング後のBCB層表面の付
着物を酸素プラズマを用いて除去するため、BCB層表
面のCの付着の問題がない。
【0045】また、この出願の第1発明によるBCB層
のドライエッチング処理方法を用いて、多層配線用の絶
縁層を形成すると所望の絶縁層を形成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)〜(C)は、第1発明の第1実施例を説
明するための工程図である。
【図2】(A)〜(C)は、第1発明の第2実施例を説
明するための工程図である。
【図3】(A)〜(C)は、第1発明の第1実施例を利
用した第2発明の実施例を説明するための工程図であ
る。
【図4】(A)〜(C)は、第1発明の第1実施例を利
用した第2発明の実施例を説明するための図3に続く工
程図である。
【図5】(A)及び(B)は、第1発明の第1実施例を
利用した第2発明の実施例を説明するための図4に続く
工程図である。
【図6】(A)〜(C)は、第1発明の第2実施例を利
用した第3発明の実施例を説明するための工程図であ
る。
【図7】(A)〜(C)は、第1発明の第2実施例を利
用した第3発明の実施例を説明するための図6に続く工
程図である。
【図8】(A)〜(C)は、第1発明の第2実施例を利
用した第3発明の実施例を説明するための図7に続く工
程図である。
【図9】第1発明の第2実施例を利用した第3発明の実
施例を説明するための図8に続く工程図である。
【図10】エッチング速度のRF電力依存性を示す曲線
図である。
【符号の説明】
11:基板 13:第1BCB層 15:配線層 17:配線済み基板 19:第2BCB層 21:ホトレジスト膜 23:開口 25:パターニング済みホトレジスト膜 27:レジストパターニング済み基板 29:反応性ガス 31:ドライエッチング済み第2BCB層 33:反応性ガス 34:ビアホール 35:酸素プラズマ 37:多層配線用絶縁層 41:ホトレジスト膜 42:第1BCB層形成済み基板 43:開口 45:パターニング済みホトレジスト膜 47:ビアポスト 49:第2BCB層 51:第2BCB層形成済み基板 53:ドライエッチング済み第2BCB層 55:多層配線用絶縁層 61:下地 63:BCB層 65:パターニング済みホトレジスト膜 67:開口 69:パターニング済み下地 71:ドライエッチング済みBCB層 73:開口 75:凸形物質 77:BCB層形成済み下地 79:ドライエッチング済みBCB層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベンゾシクロブテン層をCF4 とO2
    混合ガスを用いてドライエッチングする工程と、 ドライエッチング後のベンゾシクロブテン層表面の付着
    物を、酸素プラズマを用いて、除去する工程と、を含む
    ことを特徴とするベンゾシクロブテン層のドライエッチ
    ング処理方法。
  2. 【請求項2】 基板上に配線層を介してベンゾシクロブ
    テン層を形成する工程と、 該ベンゾシクロブテン層上にホトレジスト膜を形成する
    工程と、 ベンゾシクロブテン層のビアホール形成予定領域を露出
    する開口を形成するように、該ホトレジスト膜をパター
    ニングする工程と、 パターニング済みのホトレジスト膜をマスクとして用い
    て、CF4 とO2 の混合ガスにより前記ベンゾシクロブ
    テン層をドライエッチングして前記配線層を露出するビ
    アホールを形成する工程と、 パターニング済みの前記ホトレジスト膜をO2 ガスを用
    いたドライエッチングによって除去する工程と、 前記ベンゾシクロブテン層のドライエッチング後および
    前記ホトレジスト膜のドライエッチング後に現れるベン
    ゾシクロブテン層表面の付着物を、酸素プラズマを用い
    て、除去することにより、ビアホール形成済みの前記ベ
    ンゾシクロブテン層を多層配線用絶縁層とする工程と、
    を含むことを特徴とする多層配線用絶縁層の形成方法。
  3. 【請求項3】 基板上に配線層を介してビアポストを形
    成する工程と、 該ビアポストを覆うようにベンゾシクロブテン層を形成
    する工程と、 CF4 とO2 の混合ガスにより、前記ビアポストの上端
    面が現れるまで該ベンゾシクロブテン層をドライエッチ
    ングする工程と、 前記ベンゾシクロブテン層のドライエッチング後に現れ
    るベンゾシクロブテン層表面の付着物を、酸素プラズマ
    を用いて除去することにより、ドライエッチング済みの
    前記ベンゾシクロブテン層を多層配線用絶縁層とする工
    程と、を含むことを特徴とする多層配線用絶縁層の形成
    方法。
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