JPH088231A - 膜の平坦化方法 - Google Patents

膜の平坦化方法

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JPH088231A
JPH088231A JP13894594A JP13894594A JPH088231A JP H088231 A JPH088231 A JP H088231A JP 13894594 A JP13894594 A JP 13894594A JP 13894594 A JP13894594 A JP 13894594A JP H088231 A JPH088231 A JP H088231A
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JP
Japan
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etching
film
gas
organic sog
planarizing
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Pending
Application number
JP13894594A
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English (en)
Inventor
Makoto Akizuki
誠 秋月
Masaki Hirase
征基 平瀬
Hiroyuki Watanabe
裕之 渡辺
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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  • Drying Of Semiconductors (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 有機SOG膜の表面をエッチング速度の低下
を軽減しつつ均一にエッチングすること。 【構成】 平坦化すべき膜が、有機SOG膜の場合は、
CF4等の炭素系ガスによりエッチング速度を早め、炭
素系ガスと有機SOG膜の有機成分との反応によって生
じたポリマーをAr等の不活性ガスで除去する。これを
交互に繰り返すことにより、エッチング速度の低下を軽
減しつつ有機SOG膜の表面を均一にエッチングでき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、膜の平坦化方法であっ
て、例えば、半導体デバイスの層間絶縁膜として用いら
れる有機スピンオングラス膜(Spin On Glass、以下、
有機SOG膜という)の表面を平坦化する方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の微細化に伴い、積層型の配
線構造が採用されている。上層配線と下層配線間の層間
絶縁膜としては、PSG膜、BPSG膜、SOG膜等が
よく用いられているが、このうち、特開平3−1837
56号公報(C23C14/00)に示されているよう
な有機SOG膜を使った例を図7に基づいて説明する。
【0003】図7Aにおいて、1は単結晶シリコン基
板、2は素子分離膜、3はこの素子分離膜2の上に形成
されたAl配線、4はプラズマCVD法により、前記基
板全面に前記Al配線を覆うように薄く堆積されたシリ
コン酸化膜である。そして、このシリコン酸化膜4の上
に有機SOG膜5を形成する。この有機SOG膜5は、
有機溶剤(例えばメタノール、アセトン)にケイ素化合
物を溶解させた溶液を回転塗布法により塗布し、その後
熱処理を加えることにより溶剤の揮発及び脱水縮合反応
を進行させて形成する。種類としてはシリコン酸化膜に
属する。回転塗布法により形成されるため、図の通り、
下地膜の凹部に厚く、凸部に薄く形成される。
【0004】次に、図7Bにおいて、まず、上層配線
(例えばAl配線)とのコンタクト部となる前記Al配
線3上部の前記有機SOG膜5を除去するために、前記
有機SOG膜5を全面エッチバック処理する。これは、
有機SOG膜5が上層配線堆積のための熱処理によって
ガス(H2O等酸素を含むガス)を発生し、これがコン
タクト内の下層配線(Al配線3)を酸化させて、コン
タクト抵抗を増加させるからである。
【0005】前記有機SOG膜5のエッチバック処理
は、前記シリコン酸化膜4と有機SOG膜5とのエッチ
ングレートが等しくなるように、CF4、CHF3及びA
rを使用ガスとして用いたドライエッチングで行う。仮
に、エッチングレートが異なると、有機SOG膜5をオ
ーバーエッチングした場合に、凹部を埋めている有機S
OG膜5と凸部を覆っているシリコン酸化膜4との間で
段差が生じる恐れがある。
【0006】尚、エッチバックの条件は、ガス流量:C
4/CHF3/Ar=50/50/500sccm、真空
度:500mTorr、高周波出力:400Wである。エッ
チバック後、全面にプラズマCVD法によりシリコン酸
化膜6を堆積し、リソグラフィ技術及びエッチング技術
により前記Al配線3に通じるコンタクトホール7を形
成し、更に、スパッタ法によりコンタクトホール7内及
び全面にAlを蒸着させ、再びリソグラフィ技術及びエ
ッチング技術により、Alを上層配線8として加工す
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来例のエッチバック
法は、図5に示す通り、エッチング初期の30秒後から
エッチングレートが低下し、エッチング初期の60%に
まで低下する。これは、エッチング時間の経過と共に、
エッチングガスと有機SOG膜中の有機成分が反応し
て、有機SOG膜の表面にポリマー(例えばC−F系ポ
リマー)が形成されるためである。
【0008】このように、有機SOG膜のエッチングレ
ートが低下すると、エッチング工程が長時間化したり、
有機SOG膜とその他の膜(例えば、シリコン酸化膜)
とのエッチングレート比が変化したりする等の問題が生
じる。尚、エッチングガス中にArを混入させるのは、
有機SOG膜の表面に発生したポリマーを除去する目的
もあるが、CF4等の炭素系ガスと有機成分との反応が
活発で、多量発生するポリマーを処理しきれないのが実
状である。
【0009】また、図6に示す通り、従来例のエッチバ
ック法では、時間の経過に従い基板表面を均一にエッチ
バックすることができなくなる。これは、基板表面に発
生するポリマーの分布に偏りが生じるためである。即
ち、従来例のエッチバック法では、一応エッチングガス
と有機成分との反応ガスを真空排気して有機SOG膜の
表面にポリマーが形成されにくいようにしているが、主
に基板中央部の方が基板周縁部に比べて真空排気されに
くく、他の場所に比べて、この中央部付近に多くポリマ
ーが発生することになり、時間が経過するに従って、基
板表面においてポリマーの分布に偏りが生じることにな
る。
【0010】本発明は、膜の平坦化方法に関し、斯かる
問題点を解消するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】第1の発明における膜の
平坦化方法は、形成された膜の上面を不活性ガスを使用
してエッチングすることによって平坦化するものであ
る。第2の発明における膜の平坦化方法は、形成された
膜の上面を不活性ガスのみを使用してエッチングするこ
とによって平坦化するものである。
【0012】第3の発明における膜の平坦化方法は、形
成された膜の上面を少なくとも2種類のエッチングガス
を交互に使用することによって平坦化するものである。
第4の発明における膜の平坦化方法は、形成された膜の
上面を、エッチング速度の速い第1のエッチングガス
と、この第1のエッチングガスによるエッチング中に発
生するエッチング作業の阻害物質を除去する第2のエッ
チングガスとを交互に使用して平坦化するものである。
【0013】第5の発明における膜の平坦化方法は、前
記形成された膜が有機成分を含有したスピンオングラス
膜であるものである。第6の発明における膜の平坦化方
法は、有機成分を含有したスピンオングラス膜の上面
を、少なくとも炭素を含有する第1のエッチングガス
と、炭素を含有しない第2のエッチングガスとを交互に
使用して平坦化するものである。
【0014】第7の発明における膜の平坦化方法は、前
記第1のエッチングガスとして、少なくともCF4、C
HF3等の炭素含有ガスを含むガスを用い、前記第2の
エッチングガスとして、Ar等の不活性ガスを用いたも
のである。第8の発明における膜の平坦化方法は、前記
膜及び有機スピンオングラス膜を配線パターン等の凹凸
面上に形成するものである。
【0015】
【作用】即ち、不活性ガスをエッチングガスとして用い
た場合、この不活性ガスは物理的除去機構が主であり、
有機SOG膜等のエッチングすべき膜の成分と反応しに
くい。従って、反応生成物が発生しにくいので、長時間
に渡ってエッチングレートがほとんど不変である。
【0016】また、形成された膜をエッチバックし平坦
化する際に、少なくとも2種類のエッチングガスを交互
に用いることで、各エッチングガスの長所を生かしなが
ら且つ短所を補い合って、良好な平坦性を得る。例え
ば、エッチング速度の速い第1のエッチングガスと、こ
の第1のエッチングガスによるエッチング中に発生する
エッチング作業の阻害物質を除去する第2のエッチング
ガスとを交互に使用すれば、エッチング速度の低下を軽
減しつつ、エッチングを阻害する有害物質を除去しなが
らエッチバックが行える。
【0017】平坦化すべき膜が、有機SOG膜の場合
は、CF4等の炭素系ガスによりエッチング速度を早
め、炭素系ガスと有機SOG膜の有機成分との反応によ
って生じたポリマーをAr等の不活性ガスで除去する。
【0018】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図1は有機SOG膜5をエッチバックする手順を示すフ
ローチャートであり、図の通り、図7Aの状態におい
て、まず、従来技術と同様のエッチング条件、即ち、エ
ッチングガスCF4/CHF3/Ar=50/50/50
0sccmでもって30秒間の全面エッチバックを行う。3
0秒という時間に設定したのは、図5から明らかな通
り、この条件では30秒以内ならエッチングレートが低
下しないからである(S−1)。
【0019】次に、アルゴン(Ar)ガスのみを使用し
て全面エッチバックを5秒間行う(S−2)。この5秒
間の間に、(S−1)のエッチング工程で有機SOG膜
5の表面に形成されたポリマーが除去される。以後は、
前記Al配線3上部の有機SOG膜5がなくなるまで、
この(S−1)と(S−2)の工程を繰り返す。
【0020】この実施例において、全てArガスのみで
全面エッチバックを行わないのは、図4に示す通り、A
rガスのエッチングレートが約10nm/分と非常に遅
いため、スループットが低下する問題が生じるからであ
る。エッチングレートの速い不活性ガス(例えばKr
(クリプトン)、Xe(キセノン))を用いることがで
きれば、前記(S−1)の工程は必要なく、全て、この
不活性ガスのみのエッチバックを行ってもよい。
【0021】もちろん、Arガスは有機成分と反応しに
くいので、炭素系エッチングガスのようにポリマーを発
生することはなく、むしろポリマーを除去する機能を有
し、スループットの問題を無視するのならば、Arガス
等の不活性ガスのみで前記エッチバック工程を行っても
よい。いずれにしても、Arガスのようなエッチングレ
ートの低いガスを使用する場合には、前記実施例の通
り、炭素系ガスによるエッチングと組み合わせることは
全体としてのエッチングレートを改善する意味で非常に
有効である。
【0022】図2は上記実施例によるエッチングレート
を測定した結果を示している。図から明らかな通り、エ
ッチング時間に関係なく高く且つ一定のエッチングレー
トを維持し続けることができる。図3はエッチングの均
一性を測定したものであって、図から明らかな通り、A
rガスによる短時間のポリマー除去工程を介入させるこ
とによって、エッチング時間に関係なく、基板表面を全
体的に均一にエッチングすることができる。
【0023】尚、本実施例以外にも、次の変形例が考え
られる。 1)(S−1)工程でのエッチングガスとして、C26
やC38等も使用可能である。この場合、工程時間はガ
スの種類によって適宜変化させるべきである。 2)(S−2)工程でのエッチングガスとして、O2
も使用可能である。この場合、工程時間は、(S−1)
で用いたガスとのかね合いで適宜変化させるべきであ
る。
【0024】3)前記実施例では、有機SOG膜の平坦
化を例に説明したが、例えば、ポリイミド膜やポリイミ
ドシロキサン膜の平坦化に利用してもよい、その場合の
使用ガスは、(S−1)工程、(S−2)工程ともに前
述の実施例と同様のものでよい。また、前述した通り、
エッチングレートとの関係でこれらの膜に不活性ガス
(例えばKrやXe)のみでエッチング可能ならば、
(S−2)工程のみでもよい。
【0025】
【発明の効果】本発明の膜の平坦化方法にあっては、不
活性ガスをエッチングガスとして用いることにより、長
時間にわたってエッチングレートがほとんど不変とな
り、エッチング制御がしやすくなる。また、形成された
膜をエッチバックし平坦化する際に、少なくとも2種類
のエッチングガスを交互に用いることで、各エッチング
ガスの長所を生かしながら且つ短所を補い合って、良好
な平坦性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例におけるエッチバック法の手順
を示すフローチャートである。
【図2】本発明の実施例におけるエッチバック法のエッ
チング時間とエッチングレートとの関係を示す図であ
る。
【図3】本発明の実施例におけるエッチバック法のエッ
チング時間と面内均一性との関係を示す図である。
【図4】本発明の実施例において、エッチングガスとし
てアルゴンガスのみを用いた場合のエッチング時間とエ
ッチングレートとの関係を示す図である。
【図5】従来例において、エッチングガスとしてCF4
/CHF3/Arガスのみを用いた場合のエッチング時
間とエッチングレートとの関係を示す図である。
【図6】従来例において、エッチングガスとしてCF4
/CHF3/Arガスのみを用いた場合のエッチング時
間と面内均一性との関係を示す図である。
【図7】従来例において、有機SOG膜を層間絶縁膜と
して使用した半導体装置の製造プロセスを示す断面図で
ある。
【符号の説明】
5 有機SOG膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/316 G Y

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 形成された膜の上面を不活性ガスを使用
    してエッチングすることによって平坦化したことを特徴
    とする膜の平坦化方法。
  2. 【請求項2】 形成された膜の上面を不活性ガスのみを
    使用してエッチングすることによって平坦化したことを
    特徴とする膜の平坦化方法。
  3. 【請求項3】 形成された膜の上面を少なくとも2種類
    のエッチングガスを交互に使用することによって平坦化
    したことを特徴とする膜の平坦化方法。
  4. 【請求項4】 形成された膜の上面を、エッチング速度
    の速い第1のエッチングガスと、この第1のエッチング
    ガスによるエッチング中に発生するエッチング作業の阻
    害物質を除去する第2のエッチングガスとを交互に使用
    して平坦化することを特徴とした膜の平坦化方法。
  5. 【請求項5】 前記形成された膜が有機成分を含有した
    スピンオングラス膜であることを特徴とした請求項1乃
    至4のいずれかに記載の膜の平坦化方法。
  6. 【請求項6】 有機成分を含有したスピンオングラス膜
    の上面を、少なくとも炭素を含有する第1のエッチング
    ガスと、炭素を含有しない第2のエッチングガスとを交
    互に使用して平坦化することを特徴とした膜の平坦化方
    法。
  7. 【請求項7】 前記第1のエッチングガスは、少なくと
    もCF4、CHF3等の炭素含有ガスを含むガスであっ
    て、前記第2のエッチングガスは、Ar等の不活性ガス
    であることを特徴とした請求項4乃至6のいずれかに記
    載の膜の平坦化方法。
  8. 【請求項8】 前記膜及び有機スピンオングラス膜は配
    線パターン等の凹凸面上に形成されることを特徴とした
    請求項1乃至7のいずれかに記載の膜の平坦化方法。
JP13894594A 1994-06-21 1994-06-21 膜の平坦化方法 Pending JPH088231A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6664196B1 (en) 1999-03-15 2003-12-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of cleaning electronic device and method of fabricating the same
JP2008526025A (ja) * 2004-12-22 2008-07-17 ラム リサーチ コーポレーション 基板最適化のためのプラズマ処理ステップ交互実行方法及び装置
JP2010098146A (ja) * 2008-10-17 2010-04-30 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 炭化珪素半導体装置の製造方法
JP2015514158A (ja) * 2012-03-28 2015-05-18 アルストム テクノロジー リミテッドALSTOM Technology Ltd セラミックス部分から金属部分を分離する方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6664196B1 (en) 1999-03-15 2003-12-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of cleaning electronic device and method of fabricating the same
JP2008526025A (ja) * 2004-12-22 2008-07-17 ラム リサーチ コーポレーション 基板最適化のためのプラズマ処理ステップ交互実行方法及び装置
JP2010098146A (ja) * 2008-10-17 2010-04-30 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 炭化珪素半導体装置の製造方法
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