(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ＬｏｗＫ膜層とその上に形成されたマスク層とを被エッチング層とし，前記有機ＬｏｗＫ膜層にショルダー部を有するデュアルダマシン構造を，少なくとも２つ以上のプロセスガスを用いて，ドライエッチングで形成する方法において，
第１のプロセスガスにより前記マスク層をエッチングした後，引き続き前記第１のプロセスガスにより前記有機ＬｏｗＫ膜層を所定の深さまでエッチングしてビアを形成する第１の工程と，前記第１の工程より後で，第２のプロセスガスにより有機ＬｏｗＫ膜層をエッチングしてトレンチを形成する第２の工程とを含み，
前記第１のプロセスガスが少なくともＣとＦとを含み，
前記第２のプロセスガスが少なくともＮとＨとを含むことを特徴とする，デュアルダマシン構造のエッチング方法。
【請求項２】
前記第１のプロセスガスがＣＦ４とＯ２とＡｒとの混合ガスであることを特徴とする，請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項３】
前記第２のプロセスガスがＮ２とＨ２との混合ガスであることを特徴とする，請求項１または２のいずれかに記載のエッチング方法。
【請求項４】
有機ＬｏｗＫ膜層とその上に形成されたマスク層とを被エッチング層とし，有機ＬｏｗＫ膜層にショルダー部を有するデュアルダマシン構造を，少なくとも２つ以上のプロセスガスを用いて，ドライエッチングで形成する方法において，
第１のプロセスガスにより前記マスク層であるシリコン化合物絶縁層をエッチングした後，引き続き前記第１のプロセスガスにより有機ＬｏｗＫ膜層を少なくともデュアルダマシン構造のショルダー部に相当する深さ以上までエッチングしてビアを形成する第１の工程と，前記第１の工程より後で，第２のプロセスガスにより有機ＬｏｗＫ膜層をエッチングしてトレンチを形成する第２の工程とを含み，
前記第１のプロセスガスが少なくともＣとＦとを含み，
前記第２のプロセスガスが少なくともＮとＨとを含むことを特徴とする，デュアルダマシン構造のエッチング方法。
【請求項５】
前記マスク層であるシリコン化合物絶縁層がシリコンナイトライド，シリコンオキシナイトライドあるいはシリコンカーバイトである請求項４に記載のエッチング方法。
【請求項６】
前記第１のプロセスガスがＣＦ４とＯ２とＡｒとの混合ガスであることを特徴とする，請求項４に記載のエッチング方法。
【請求項７】
前記第２のプロセスガスがＮ２とＨ２との混合ガスであることを特徴とする，請求項４，５または６のいずれかに記載のエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，エッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年，半導体集積回路の高集積化に伴い，多層構造を有する半導体装置の製造技術が急速に発展している。多層構造を有する半導体装置の場合には，水平方向に展開する各素子を接続するトレンチ配線とともに，垂直方向に展開する各素子を接続するビアホール配線を形成する必要がある。その際に，集積回路の高速化を図るために，最近では，配線材料としては，低抵抗でエレクトロマイグレーション耐性に優れた銅を用い，さらに層間絶縁材料として低誘電率を確保できるＳｉＬＫＴＭ（米国ダウケミカル社製品）などの有機ＬｏｗＫ材料が使用されている。
【０００３】
なお，蒸気圧が高い化合物を形成しにくい銅により配線パターンを形成する際には，金属ＣＭＰ技術を利用して配線埋め込みを行う，いわゆるダマシン構造が採用されている。さらに，最近では，水平方向に展開する各素子を接続するトレンチ配線と垂直方向に展開する各素子を接続するビア配線とを同時に作りこむ，いわゆるデュアルダマシン構造の半導体素子が普及してきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，従来のデュアルダマシン構造の作りこみ技術においては，有機ＬｏｗＫ膜から成る層間絶縁膜に形成されたトレンチにさらにビアを形成する際に，トレンチとビアとの接合部分（ビア縁部分）にショルダーロス，いわゆる肩落ちが生じやすかった。このような肩落ちが生じたビアに配線を施した場合には，隣接するビア配線間の電気容量が大きくなり，所望の電気特性が確保できないという問題点があった。
【０００５】
本発明は，従来のデュアルダマシン構造を形成する際の上記問題点に鑑みてなされたものであり，有機ＬｏｗＫ膜から成る層間絶縁膜に形成されたトレンチにさらにビアを形成する場合など，有機ＬｏｗＫ膜層にショルダ部を有する構造を作りこむ際に，そのショルダ部に肩落ちが生じにくく，したがって後工程において配線を埋め込んだ場合に，所望の形状および寸法の配線構造を形成することが可能な，新規かつ改良されたエッチング方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために，本発明によれば，有機ＬｏｗＫ膜層とその上に形成されたマスク層とを被エッチング層とし，有機ＬｏｗＫ膜層にショルダー部を有するデュアルダマシン構造を，少なくとも２つ以上のプロセスガスを用いて，ドライエッチングで形成する新規かつ改良された方法が提供される。
【０００７】
すなわち，本発明の第１の観点にかかる発明は，第１のプロセスガスによりマスク層をエッチングした後，引き続き第１のプロセスガスにより有機ＬｏｗＫ膜層を所定の深さまでエッチングしてビアを形成する第１の工程と，第１の工程より後で，第２のプロセスガスにより有機ＬｏｗＫ膜層をエッチングしてトレンチを形成する第２の工程とを含むことを特徴としている。
【０００８】
また，本発明の第２の観点にかかる発明は，第１のプロセスガスによりシリコンナイトライド層をエッチングした後，引き続き前記第１のプロセスガスにより有機ＬｏｗＫ膜層を少なくともデュアルダマシン構造のショルダー部に相当する深さまでエッチングしてビアを形成する第１の工程と，前記第１の工程より後で，第２のプロセスガスにより有機ＬｏｗＫ膜層をエッチングしてトレンチを形成する第２の工程とを含むことを特徴としている。
【０００９】
さらに，詳細に本発明の特徴を言えば，前記第１のプロセスガスが少なくともＣとＦとを含む。さらに前記第１のプロセスガスがＣＦ４とＯ２とＡｒとのプロセスガスであることが好ましい。
【００１０】
また前記第２のプロセスガスが少なくともＮとＨとを含む。さらに前記第２のプロセスガスがＮ２とＨ２との混合ガスであることが好ましい。
【００１１】
本発明にかかる構成によれば，デュアルダマシン構造形成時に，第１のプロセスガス，例えばＣＦ４とＯ２とＡｒとの混合ガスでマスク層，例えばＳｉＮ層をエッチングした後に，引き続き有機ＬｏｗＫ膜層を所定の厚さ，例えば少なくともデュアルダマシン構造のショルダー部に相当する深さまでエッチングすることにより，保護壁，例えばＣ−Ｆ系のポリマがビア側壁に堆積する。その後，第２のプロセスガス，例えばＮ２とＨ２との混合ガスによりトレンチ部をエッチングする際に，堆積したポリマが保護壁として作用して，ビアとトレンチの接合部のショルダーロス（肩落ち）を抑制する作用を示す。その結果，ショルダー部は理想的な直角に近い形状に形成され，所望の電気特性を有する配線構造を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に，添付図面を参照しながら，本発明にかかるエッチング方法の好適な実施形態について説明する。なお以下の説明および添付図面において，略同一の機能構成を有する部材については同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。
【００１３】
まず，図１を参照しながら本実施の形態にかかるエッチング方法を実施するためのエッチング装置の一例として平行平板型のプラズマエッチング装置の概略構成について説明する。
【００１４】
同図に示すエッチング装置１００の保安接地された処理容器１０２内には，処理室１０４が形成されており，この処理室１０４内には，上下動自在なサセプタを構成する下部電極１０６が配置されている。下部電極１０６の上部には，高圧直流電源１０８に接続された静電チャック１１０が設けられており，この静電チャック１１０の上面に被処理体，例えば半導体ウェハ（以下，「ウェハ」と称する。）Ｗが載置される。さらに，下部電極１０６上に載置されたウェハＷの周囲には，絶縁性のフォーカスリング１１２が配置されている。また，下部電極１０６には，整合器１１８を介して高周波電源１２０が接続されている。
【００１５】
また，下部電極１０６の載置面と対向する処理室１０４の天井部には，多数のガス吐出孔１２２ａを備えた上部電極１２２が配置されている。上部電極１２２と処理容器１０２との間には絶縁体１２３が介装され電気的に絶縁されている。また，上部電極１２２には，整合器１１９を介してプラズマ生成高周波電力を出力する高周波電源１２１が接続されている。また，ガス吐出孔１２２ａには，ガス供給管１２４が接続され，さらにそのガス供給管１２４には，第１のプロセスガス，例えば少なくともＣとＦとを含むガス，さらに具体的にはＣＦ４とＯ２とＡｒを供給する第１のプロセスガス供給系１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃと，第２のプロセスガス，例えば少なくともＮとＨとを含むガス，さらに具体的にはＮ２とＨ２を供給する第２のプロセスガス供給系１２６ｄ，１２６ｅが接続されている。
【００１６】
第１のプロセスガス供給系１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃには，開閉バルブ１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃと流量調整バルブ１３４ａ，１３４ｂ，１３４ｃを介して第１のプロセスガスを供給するＣＦ４ガス供給源１３６ａ，Ｏ２ガス供給源１３６ｂ，Ａｒガス供給源１３６ｃがそれぞれ接続されている。また，第２のプロセスガス供給系１２６ｄ，１２６ｅには，開閉バルブ１３２ｄ，１３２ｅと流量調整バルブ１３４ｄ，１３４ｅを介して第２のプロセスガスを供給するＮ２ガス供給源１３６ｄ，Ｈ２ガス供給源１３６ｅがそれぞれ接続されている。
【００１７】
また，処理容器１０２の下方には，不図示の真空引き機構と連通する排気管１５０が接続されており，その真空引き機構の作動により，処理室１０４内を所定の減圧雰囲気に維持することができる。
【００１８】
次に，上記エッチング装置を用いて，本実施の形態にかかるデュアルダマシン構造を形成する工程について図２，図３および図４を参照しながら説明する。なお，図示の例は，上層回路パターンを下層回路パターンのＣｕ配線２０４に接続するビア配線と上層回路パターン同士のトレンチ配線を同時に作りこむ工程を示している。
【００１９】
図２（ａ）に示すように，ＳｉＬＫ層TM２０２には下層回路パターンのＣｕ配線２０４が形成されている。さらにＳｉＬＫTM層２０２の上部には保護膜としてのＳｉＮ層２０６，層間絶縁膜層を構成する有機ＬｏｗＫ膜としてのＳｉＬｋTM層２０８，さらにトレンチおよびビアを形成するためのハードマスク層としての第１のハードマスクであるところのＳｉＮ層２１０および第２のハードマスクであるところの酸化膜層２１２が形成されている。
【００２０】
次いで，図２（ｂ）に示すように，トレンチ形成用のフォトレジスト（ＰＲ）層を形成し，所定のリソグラフィ工程により，トレンチ用ＰＲパターン２１４を形成する。さらに，図２（ｃ）に示すように，上記トレンチ用ＰＲパターン２１４を用いて，Ｏｘｉｄｅ層２１２をエッチングし，トレンチ用ハードマスクを形成するとともに，残余のフォトレジスト層２１４をアッシングして除去する。
【００２１】
次いで，図３（ａ）に示すように，ビア形成用のフォトレジスト（ＰＲ）層を形成し，所定のリソグラフィ工程により，ビア用ＰＲパターン２１６を形成する。そして，図３（ｂ）に示すように，このビア用ＰＲパターン２１６を用いて，まずＳｉＮ層２１０をエッチングし，ビア用ハードマスクを形成するとともに，このビア用ハードマスクを用いて有機ＬｏｗＫ膜であるＳｉＬＫTM層２０８にビアをエッチングしていく。
【００２２】
図３（ｂ）に示す工程（▲１▼工程）を実施する際に，本実施の形態によれば，ハードマスクであるＳｉＮと有機ＬｏｗＫ膜であるＳｉＬＫTMに対してエッチング性を有する第１のプロセスガス，例えばＣＦ４とＯ２とＡｒとの混合ガスで，ＳｉＮ層をエッチングした後に，引き続き有機ＬｏｗＫ膜を所定の厚さ，例えば少なくともデュアルダマシン構造のショルダ部に相当する深さまでオーバーエッチングする。かかる処理により，有機ＬｏｗＫ膜に形成されるビアの側壁部分に，保護壁，例えばＣ−Ｆ系のポリマを堆積させることができる。
【００２３】
次いで，図３（ｃ）に示すように（▲２▼工程），ビア用ＰＲパターン２１６をアッシングするとともに，ＳｉＬＫTM層２０８にビアホールをさらに掘り進める。その際に，本実施の形態によれば，ハードマスク層に対して高い選択比を示す第２のプロセスガス，例えばＮ２とＨ２との混合ガスにより，ビア用ＰＲパターン２１６のアッシングとＳｉＬＫTM層２０８のエッチング行われる。
【００２４】
さらに，図４（ａ）に示すように（▲３▼工程），Ｏｘｉｄｅに対して高い選択比を示す第３のプロセスガス，例えばＣＨ２Ｆ２とＯ２とＡｒとの混合ガスを用いて，Ｏｘｉｄｅ層２１２をハードマスクとして，ＳｉＮ層２１０をエッチングして，Ｏｘｉｄｅ層２１２とＳｉＮ層２１０から成るトレンチ用ハードマスク２１０／２１２を形成する。
【００２５】
次いで，図４（ｂ）に示すように（▲４▼工程），再び処理ガスをハードマスク層に対して高い選択比を示す第２のプロセスガスに切り換えて，トレンチ用ハードマスク２１０／２１２によりＳｉＬＫTM層２０８をエッチングして，ビアの上部にトレンチを形成するとともに，ビアをＳｉＮ層２０６の上部にまで掘り下げる。
【００２６】
この▲２▼工程及び▲４▼工程において，第２のプロセスガスによりトレンチをエッチングする際に，本実施の形態によれば，▲１▼工程によりビア側壁に堆積したポリマが保護壁として作用する。その結果，ビアとトレンチの接合部のショルダーロス（肩落ち）を抑制する効果が得られる。
【００２７】
次いで，図４（ｃ）に示すように（▲５▼工程），再び処理ガスをハードマスク，ＳｉＬＫTM 及びＣｕに対して高い選択比を示す第３のプロセスガスに切り換えて，Ｃｕ配線２０６の上部に形成されているＳｉＮ層２０６をエッチングして，ビアを貫通させる。
【００２８】
以上のようにして，トレンチとビアを同時に造りこむデュアルダマシン構造が完成する。さらに，不図示のＣｕまたはＣｕを含む金属をトレンチとビアに埋め込むことにより，配線工程が完了する。
【００２９】
図５には，図２〜図４に関連して説明した本実施の形態にかかるエッチング方法の特徴が良く分かるように，▲１▼〜▲５▼の各工程によりエッチングまたはアッシングされる対象部位を▲１▼〜▲５▼の符号と対応させて示すとともに，各層の参考膜厚を示している。図５を参照すればわかるように，本実施の形態によれば，ビア形成用のビア用ＰＲパターンにより，第１のプロセスガスを用いて，ＳｉＮ層をエッチングする際に，意図的にオーバーエッチングを行い，ＳｉＬＫTM層に所定深さのビアを同時に形成する。そして，この工程で形成されるＳｉＬＫTM層に形成されるビア（▲１▼’の部位）を，後工程により形成されるトレンチの深さ（▲４▼の部位）よりも深く掘り下げることにより，側壁に保護壁が形成されたビアを予め形成することが可能となる。その結果，後工程においてトレンチを形成する際に，トレンチとビアとの接合部のショルダーロスを効果的に防止することが可能となるのである。
【００３０】
次に，本実施の形態にかかるエッチング方法の効果について理解するために，図６および図７を参照しながら，ＳｉＮビアエッチング時間とショルダーロスとの関係について説明する。
【００３１】
図６に示すように，ＳｉＬＫTM層に形成されるトレンチとビアとの接合部にはショルダー部Ｓが形成される。このショルダー部Ｓは，直角に形成されるのがもっとも好ましい。しかしながら，実際には，ビア形成時にショルダー部もエッチングされて，ショルダーロス（肩落ち）が生じてしまう。このショルダーロスの程度は，図６に示す，ａ値とｂ値で表すことが可能であり，ａ値とｂ値が小さいほどの良好な形状であるということができる。
【００３２】
図７に，ショルダーロス（ｂ値）とビアエッチング時間との関係を示す。図示の通り，ビアエッチング時間が長いほど，ショルダーロスが軽減されることが分かる。これは，従来のようにＳｉＮ層（図５の▲１▼部分）のみをエッチングするのではなく，ＳｉＮ層のビアエッチング終了後に，さらにトレンチが形成されるＳｉＬＫTM層の領域にまでビアエッチングを継続することにより，ビア側壁部に保護壁が形成された結果であると推測される。
【００３３】
本実施の形態にかかるエッチング方法による有機ＬｏｗＫ膜の加工側壁部への保護壁の形成について，図８〜図１０を参照しながら，さらに説明を加える。図８〜図１０に示す図表に示す例は，第１のプロセスガスによりＳｉＮ層のエッチングを行った後に引き続きＳｉＬＫTM層のオーバーエッチングを行う第１工程と，第２のプロセスガスによりＳｉＬＫTM層のエッチング行う第２工程を順次行って配線溝を形成した場合の結果を示すものである。ただし，ｓｌｏｔ２４は，第１工程を約２０秒，第２工程を約６０秒行った場合（すなわち，オーバーエッチング時間が短い）を示し，ｓｌｏｔ２５は，第１工程を約６０秒，第２工程を約３０秒行った場合（すなわち，オーバーエッチング時間が長い）をそれぞれ示している。
【００３４】
図８には，ｓｌｏｔ２４およびｓｌｏｔ２５のそれぞれの場合について，光電子分光法（ＸＰＳ）を用い電子の結合エネルギーを測定した生データが示されている。ここでは， 試料を傾けて，配線溝の側壁のみからの電子の結合エネルギーを測定した。これにより，ＳｉｌＫＴＭの加工側面の状態を調べることができる。今実験における傾け角は３０度程度とした。図８に示すように，各プロファイルの左斜面において，ｓｌｏｔ２５（実線）がｓｌｏｔ２４（点線）よりも高い値を示している。これは，オーバーエッチング時間が長いほど，ＣＨＦ−ＣＨ２成分やＣＨＦ−ＣＨＦ成分が増えていることを意味する。なお，各プロファイルの右斜面において，ｓｌｏｔ２４（点線）がｓｌｏｔ２５（実線）よりも高い値を示しているのは，ＣＦ４処理時間が長いために，ＳｉＬＫ構造が変化したためだと考えられる。
【００３５】
図９は，図８のＣ１ｓ軌道電子の生データを加工し，ｓｌｏｔ２４およびｓｌｏｔ２５のそれぞれの場合について，Ｃ−Ｃ化合物，ＣＨＦ−ＣＨ２化合物，ＣＨＦ−ＣＨＦ化合物のそれぞれについてピークを分離したものである。図９を参照すれば，ＣＨＦ−ＣＨ２成分やＣＨＦ−ＣＨＦ成分の量的比較において，ｓｌｏｔ２４（点線）よりもｓｌｏｔ２５（実線）の方が多いことが，さらによく分かる。
【００３６】
これらの結果をまとめたのが，図１０である。図１０は，ＣＨＦ−ＣＨ２，あるいはＣＨＦ−ＣＨＦのピーク面積からブランクレベルのピーク面積を引き，Ｃ−Ｃ（ＳｉＬＫ）のピーク面積を１００として，これに対するそれぞれのピーク面積の比率を求めたものである。図１０に示す通り，オーバーエッチング時間が長いｓｌｏｔ２５の方が，オーバーエッチング時間が短いｓｌｏｔ２４よりもＣＨＦ−ＣＨ２やＣＨＦ−ＣＨＦに相当する光電子強度比率が高くなっており，結果的に強固な保護壁がビア側壁に形成されることが分かる。
【００３７】
このように，本実施の形態によれば，ＳｉＮTM層のエッチングに引き続き所定深さまでＳｉＬＫTM層のオーバーエッチングを行うことにより，ビア側壁部分に保護壁を形成し，トレンチとビアの接合部分のショルダー領域に生じるショルダーロスを軽減することが可能である。なお，この保護壁は有機アミン系あるいはフッ化アンモニウム添加有機溶剤を用いる洗浄工程で除去する。
【００３８】
以上，添付図面を参照しながら，本実施の形態にかかるエッチング方法について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的範囲の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３９】
例えば，本実施の形態にかかるエッチング方法を実施するための装置として図１に示すプラズマエッチング装置を例にあげて説明したが，本発明はかかる例に限定されない。例えば，平行平板型エッチング装置のほかにも，各種プラズマ減を利用したエッチング装置を適用することが可能であることはいうまでもない。
【００４０】
また，上記実施の形態においては，有機ＬｏｗＫ膜としてＳｉＬＫTMを用いた例を挙げて説明したが，本発明はかかる例に限定されない。有機ＬｏｗＫ膜としては，ポリフッ化ナフタレンポリマー膜，マレイミドベンゾシクロブテンポリマー膜，ポリパーフロロシクロブテンアロマティックエーテル膜，ポリイミド膜，ポリアリルエーテル膜，パリレン膜，水素化ダイアモンド膜あるいはポリテトラフルオロエチレンにも適用できる。さらに，有機高分子膜中にシリカが一部置換添加されているようなジビニルシロキサンベンゾシクロブテンポリマー膜，シリカ添加ポリイミド膜などにも適用できる。
【００４１】
さらに，上記実施の形態においては，有機ＬｏｗＫ膜の上に形成されるマスク層として，第１のハードマスクとしてＳｉＮおよび第２のハードマスクとしてＯｘｉｄｅを例に挙げて説明したが，本発明はかかる例に限定されない。有機ＬｏｗＫ膜の上に形成されるマスク層，いわゆるハードマスクとしては，第１のハードマスクとしてシリコン窒化膜（ＳｉＮ）以外に，シリコン酸化膜（ＳｉＯ２），シリコンカーバイト（ＳｉＣ），ポーラスシリコン窒化膜，シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ），アルミナイトライド（ＡｌＮ）あるいはシリカ膜といった絶縁膜の他に，チタンナイトライド（ＴｉＮ），タンタルナイトライド（ＴａＮ）といった金属窒化膜やチタンカーバイト膜（ＴｉＣ）を用いることができる。但し，ＴｉＮ膜やＴａＮ膜といった導電性窒化膜を用いた場合には，かかる配線溝とビアに銅を埋め込んだ後，導電性窒化膜を化学機械研磨法やドライエッチング法で除去する必要がある。また，第２のハードマスクとしてシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）以外にシリコン窒化膜（ＳｉＮ）ポーラスシリカ膜，シリコンカーバイト膜，シリコン酸窒化膜といった絶縁膜やチタンナイトライド（ＴｉＮ），タンタルナイトライド（ＴａＮ）といった金属窒化膜やチタンカーバイト膜（ＴｉＣ）を用いることができる。これらのハードマスクの選定において肝要なことは，（１）第１のハードマスクと第２のハードマスクの材料が異なることと，および（２）少なくとも第１のハードマスクが少なくともＣとＦとを含む混合ガスでエッチングされ，引き続きエッチングされる下地有機ｌｏｗＫ膜へのビアホール形成時に保護壁が堆積することである。
【００４２】
さらに，上記実施の形態においては，第１工程によるオーバーエッチングを，トレンチとビアの接合部であるショルダー領域を越える深さまで行った場合を例に挙げて説明したが，本発明はかかる例に限定されない。オーバーエッチングの量および時間は，最終製品に要求されるスペックに応じて任意に設定可能であり，上記ショルダー領域に達しない深さのオーバーエッチングを行った場合であっても，ある程度のショルダーロス軽減の効果を得ることが可能である。
【００４３】
さらに上記実施の形態においては，第１のプロセスガスとして，ＣＦ４とＯ２とＡｒの混合ガスを用いた場合を例に挙げて説明したが，本発明はかかる例に限定されない。第１のプロセスガスとしては，この他にＣＨＦ３，Ｃ４Ｆ８，ＣＨ２Ｆ２，Ｃ４Ｆ６やＣ５Ｆ８といったフルオロカーボンガスと酸素と希ガスの混合ガスで，有機ＬｏｗＫ膜エッチング時にＣ−Ｆを含む保護壁を形成するものであればよい。
【００４４】
さらに上記実施の形態においては，第２のプロセスガスとして，Ｎ２とＨ２との混合ガスを用いた場合を例に挙げて説明したが，本発明はかかる例に限定されない。第２のプロセスガスとしては，この他にアンモニア（ＮＨ３ガス）あるいはＮ２Ｈ４でもよい。第２のプロセスガスとして肝要なことは，有機ＬｏｗＫ膜に対してエッチング選択性が高く，同時にフォトレジストに対してもエッチング性があり，一方ハードマスクおよび銅配線上の保護膜（ＳｉＮ膜２０６）に対してエッチング選択性が低い（エッチングレートが相対的に小さい）ことである。なお，上記保護膜２０６として，シリコンカーバイトやポーラスシリコン窒化膜であってもよい。
【００４５】
さらに，本発明は上記実施例の処理方法に限定されない。有機ＬｏｗＫ膜とその上に形成されたマスク層とを被エッチング層とし，前記有機ＬｏｗＫ膜層にショルダ部を有するデュアルダマシン構造において，第１のプロセスガスによりマスク層をエッチングした後，引き続き有機ＬｏｗＫ膜層を所定の深さまでエッチングすることによりＣ−Ｆ系のポリマをビア側面に堆積させた後で，第２のプロセスガスによりトレンチ部をエッチングする際に，前記堆積したポリマを保護壁として作用さして，ビアとトレンチの接合部のショルダーロスを抑制する処理方法であればよく，第１のプロセスガスによる処理より後で，第２のプロセスガスによる処理を行う前或は第２のプロセスガスによる処理を行った後に，如何なるプロセスガスを用いることも限定しない。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明にかかる構成によれば，デュアルダマシン構造形成時に，第１のプロセスガス，例えばＣＦ４とＯ２とＡｒとの混合ガスでマスク層，例えばＳｉＮ層をエッチングした後に，引き続き有機ＬｏｗＫ膜を所定の厚さ，例えば少なくともデュアルダマシン構造のショルダ部に相当する深さまでエッチングすることにより，保護壁，例えばＣ−Ｆ系のポリマがビア側壁に堆積する。その後，第２のプロセスガス，例えばＮ２とＨ２との混合ガスによりトレンチ部をエッチングする際に，前記堆積したポリマが保護壁として作用して，ビアとトレンチの接合部のショルダーロス（肩落ち）を抑制する作用を示す。その結果，ショルダ部は理想的な直角に近い形状に形成され，所望の配線構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用可能なエッチング装置の概略構成図である。
【図２】本実施形態にかかるエッチング方法の工程図である。
【図３】本実施形態にかかるエッチング方法の工程図である。
【図４】本実施形態にかかるエッチング方法の工程図である。
【図５】本実施の形態にかかるデュアルダマシン構造の概略構成図である。
【図６】トレンチとビアとの接合部分のショルダーロスの状態を示す説明図である。
【図７】ビアエッチング時間とショルダーロスとの関係を示すグラフである。
【図８】オーバーエッチング時間が長い場合（ｓｌｏｔ２５）と短い場合（ｓｌｏｔ２４）とのＣ１ｓ軌道光電子強度を示すグラフである。
【図９】オーバーエッチング時間が長い場合（ｓｌｏｔ２５）と短い場合（ｓｌｏｔ２４）とのＣ１ｓ軌道光電子スペクトルをＳｉＬＫTM，ＣＨＦ−ＣＨ２，ＣＨＦ−ＣＨＦのそれぞれにピーク分離した結果を示すグラフである。
【図１０】ピーク分離したＣＨＦ−ＣＨ２，ＣＨＦ−ＣＨＦの光電子強度比率を表である。
【符号の説明】
１００  エッチング装置
１０２  処理容器
１０４  処理室
１０６  下部電極
１０８  高圧電流電源
１１０  静電チャック
１１２  フォーカスリング
１１８  整合器
１１９  整合器
１２０  高周波電源
１２１  高周波電源
１２２  上部電極
１２２ａ  ガス供給孔
１２３  絶縁体
１２４  ガス供給管
１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃ  第１ガス供給系
１２６ｄ，１２６ｅ  第２ガス供給系
１３２ａ〜１３２ｅ  開閉バルブ
１３４ａ〜１３４ｅ  流量調整バルブ
１２６ａ〜１２６ｅ  ガス供給源
１５０  排気管
２０２  ＳｉＬＫTM層
２０４  銅バンプ
２０６  ＳｉＮ層
２０８  ＳｉＬＫTM層
２１０  ＳｉＮ層（ハードマスク層）
２１２  Ｏｘｉｄｅ層（ハードマスク層）
２１４  トレンチ用ＰＲ層
２１６  ビア用ＰＲ層
Ｗ  ウェハ
【図１】
0004477750.tif 000002
【図２】
0004477750.tif 000003
【図３】
0004477750.tif 000004
【図４】
0004477750.tif 000005
【図５】
0004477750.tif 000006
【図６】
0004477750.tif 000007
【図７】
0004477750.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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