JP4515309B2 - Etching method - Google Patents

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JP4515309B2
JP4515309B2 JP2005102420A JP2005102420A JP4515309B2 JP 4515309 B2 JP4515309 B2 JP 4515309B2 JP 2005102420 A JP2005102420 A JP 2005102420A JP 2005102420 A JP2005102420 A JP 2005102420A JP 4515309 B2 JP4515309 B2 JP 4515309B2
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武彦 折居
栄一 西村
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東京エレクトロン株式会社
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本発明は、絶縁膜にコンタクトホール等の開口部を形成するエッチング方法に関し、更に詳しくは、絶縁膜の下地層を傷つけることなく絶縁膜のみをエッチングすることができるエッチング方法に関する。 The present invention relates to an etching method of forming the opening of the contact hole or the like in the insulating film, and more particularly, relates to an etching method capable of etching only the insulating film without damaging the underlying layer of the insulating film.

絶縁膜にコンタクトホール等の開口部を形成する場合には、プラズマ処理装置を用いて異方性の高い反応性イオンエッチング等のドライエッチングを行って開口部を形成する。 In the case of forming the opening of the contact hole or the like in the insulating film to form an opening portion by dry etching such as high reactive ion etching anisotropy by using the plasma processing apparatus. 例えば図6に示すように下地層1上に、絶縁膜2、SiO 等からなるハードマスク3、反射防止膜4及びレジスト膜5が順次積層されたウエハ等の被処理体をエッチングする場合について説明する。 For example on the underlayer 1 as shown in FIG. 6, the insulating film 2, SiO 2 or the like hard mask 3 made of, for the case of etching a workpiece such as a wafer that is an anti-reflection film 4 and the resist film 5 are sequentially laminated explain. まず、図6の(a)に示すようにフォトリソグラフィー技術によってレジスト膜5に所定のパターンで開口部5Aを形成した後、同図の(b)に示すようにレジスト膜5をマスクとして下地層1が露出するまで反射防止膜4、ハードマスク3及び絶縁膜2にドライエッチングを施して開口部6を形成する。 First, the underlying layer after forming the opening 5A in a predetermined pattern on the resist film 5 by photolithography as shown in FIG. 6 (a), the resist film 5 as shown in the same figure (b) as a mask 1 antireflective film 4 until the exposed, subjected to dry etching to form an opening 6 in the hard mask 3 and the insulating film 2. ドライエッチング時には開口部6の側壁のみならず下地層1も反応性イオン等の照射を受けるため、同図の(b)に示すように下地層1が損傷する。 Since the underlying layer 1 not sidewalls only of the opening 6 at the time of dry etching is also subjected to irradiation, such as reactive ion, the underlying layer 1 is damaged as shown in the same figure (b). 下地層1が損傷するとその後の配線工程等において種々の障害となる。 The various disorders in the subsequent wiring process such as the underlying layer 1 is damaged.

そこで、従来からウエットエッチングプロセスを用いて図6の(c)に示すように欠陥層6Aを除去している。 Therefore, it has conventionally by wet etch process removes the defect layer 6A as shown in (c) of FIG. しかしながら、欠陥層6Aの膜厚を把握し、管理することが難しいため、ウエットエッチングでは欠陥層6Aのみを正確に除去することができず、下地層1の表面をもオーバーエッチングしてしまい、ドライエッチングによる加工精度を犠牲にする場合があった。 However, to grasp the thickness of the defect layer 6A, it is difficult to manage, the wet etching can not accurately remove only defective layer 6A, also would be over etching the surface of the underlying layer 1, dry in some cases at the expense of processing accuracy by etching. そこで、開口部6の加工精度を極力維持しつつ欠陥層6Aを除去するための技術が特許文献1〜3において提案されている。 A technique for removing defective layer 6A while as much as possible maintaining the processing accuracy of the opening 6 is proposed in Patent Documents 1 to 3.

例えば特許文献1では、シリコン基板上に絶縁膜を形成し、所定のレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクにして絶縁膜をドライエッチングし、開孔を形成してシリコン基板を露出する工程と、このドライエッチング工程の際にシリコン基板表面に生じた欠陥層を酸化して選択酸化層を形成する工程と、選択酸化層をウエットエッチングによって除去する工程とを有する半導体装置の製造方法が提案されている。 For example, in Patent Document 1, the step of forming an insulating film on a silicon substrate, forming a predetermined resist pattern, the resist pattern as a mask insulating film is dry-etched to expose the silicon substrate to form an opening If the proposed method of manufacturing a semiconductor device having a step of forming a selective oxide layer by oxidizing the defect layer generated on the silicon substrate surface, and removing the selective oxide layer by wet etching in the dry etching process is It is. この方法では、シリコン基板の表面に生じた欠陥層を除去する際に、欠陥層を一旦選択酸化層に変えてシリコン基板のオーバーエッチングを抑制しつつ、欠陥層を除去している In this way, when removing the defective layer generated on the surface of the silicon substrate, while suppressing over-etching of the silicon substrate in place of the once selective oxidation layer defect layer, and removing the defective layer

特許文献2では、層間絶縁膜の厚さ方向の一部を、素子領域表面が露出する直前までエッチングする第1のプラズマエッチング工程と、層間絶縁膜の厚さ方向の残部を、フッ素系化学種以外のハロゲン系化学種を発生しうるガスによりエッチングする第2のプラズマエッチング工程とを、この順に施す半導体装置の製造方法が提案されている。 In Patent Document 2, a portion of the thickness direction of the interlayer insulating film, a first plasma etching step of etching until just before the exposed element region surface, the thickness direction of the remainder of the interlayer insulating film, a fluorine-based chemical species a second plasma etching step of etching with a gas capable of generating halogen-based chemical species other than manufacturing method of a semiconductor device to be applied to this order is proposed. この方法では、フッ素系化学種以外のハロゲン系化学種を発生し得るガスによりエッチングすることで素子領域における炭素やフッ素によるコンタミやダメージ層の発生を抑えている。 In this method, thereby suppressing occurrence of contamination and damage layer by carbon and fluorine in the element region by etching with a gas capable of generating halogen-based chemical species other than fluorine-based species.

特許文献3では、半導体基板上に形成された絶縁膜をドライエッチングによって加工した後、絶縁膜の有する開口部を介して加速された酸素イオンを半導体基板の表面に照射して、半導体基板の表面に形成されているダメージ層を除去する工程を含む半導体装置の製造方法が提案されている。 In Patent Document 3, after the insulating film formed on a semiconductor substrate is processed by dry etching, the oxygen ions accelerated through the opening with the insulating film by irradiating the surface of the semiconductor substrate, the surface of the semiconductor substrate the method of manufacturing a semiconductor device including a step of removing the damaged layer formed has been proposed. この方法では、ダメージ層の除去にフッ素が使用されないため、半導体基板の表面がエッチングされることなく、従って、半導体基板の表面にエッチングによる凹凸を生じる虞がない In this method, since the fluorine removal of the damaged layer is not used, without the surface of the semiconductor substrate is etched, therefore, there is no possibility to produce unevenness by etching the surface of the semiconductor substrate

特願平05−182871号公報 Japanese Patent Application No. 05-182871 Publication 特願平07−167680号公報 Japanese Patent Application No. 07-167680 Publication 特願平08−144008号公報 Japanese Patent Application No. 08-144008 Publication

しかしながら、特許文献1の従来方法は、シリコン基板が露出するまで絶縁膜のドライエッチングを行い、シリコン基板表面に生じた欠陥層を選択酸化層に変え、この選択酸化層をウエットエッチングするため、シリコン基板表面に下地層や素子領域が形成されている場合には、エッチングガスの絶縁層に対する下地層や素子領域に対する選択比が低いこともあって、下地層や素子領域の表面に欠陥層が形成され、ウエットエッチングによりこの欠陥層が除去されて絶縁膜のみを正確にエッチングすることができず、下地層が侵食される。 However, the conventional method of Patent Document 1, until the silicon substrate to expose by dry etching of the insulating film, changing the defect layer generated on the surface of the silicon substrate in the selective oxidation layer, for wet etching the selective oxidation layer, a silicon when the underlying layer or device region on the substrate surface is formed, there is also the low selectivity with respect to the base layer and the element region to the insulating layer of the etching gas, the defect layer on the surface of the base layer and the element region is formed is, the defect layer is removed can not be accurately etch only the insulating film by wet etching, the underlying layer is eroded. また、例えば半導体装置の高集積化、高密度化に伴って下地層が益々薄膜化し、例えば現在50〜100nmレベルの膜厚が近い将来20〜30nmレベルになると予測されるため、特許文献1のエッチング方法ではこのような下地層の薄膜化に対処できない。 Further, for example, high integration of a semiconductor device, since the underlying layer with the densification increasingly thinned, for example, is predicted to the thickness of the current 50~100nm level is future 20~30nm level close, in Patent Document 1 can not cope with thinning of such underlying layer is etching method.

また、特許文献2の従来方法は、フッ素系化学種以外のハロゲン系化学種を発生しうるガスによりエッチングするため、素子領域に炭素やフッ素によるコンタミやダメージ層の発生を抑えることができるが、フッ素系化学種以外のハロゲン系化学種(Cl、Br等の元素)によるコンタミを完全には防止できず、この場合においてもダメージ層が形成されることに変わりはなく、下地層の薄膜化等に対処できない。 Further, the conventional method of Patent Document 2, for etching with a gas capable of generating halogen-based chemical species other than fluorine-based species, although it is possible to suppress the occurrence of contamination and damage layer by carbon and fluorine in the element region, fluorine-based chemical species other than the halogen-based species can not be completely prevented contamination by (Cl, elements Br, etc.), no changes to the damaged layer is formed also in this case, thinning, etc. of the base layer I can not deal with.

更に、特許文献3の従来方法は、加速された酸素イオンを半導体基板の表面に照射して、半導体基板の表面に形成されているダメージ層を除去するため、半導体基板の表面が酸素イオンによるエッチングを受けないように酸素イオンのエネルギーを正確に制御しなくてはならない。 Furthermore, the conventional method of Patent Document 3, the accelerated oxygen ions by irradiating the surface of the semiconductor substrate, in order to remove a damaged layer formed on the surface of the semiconductor substrate, etching the surface of the semiconductor substrate by oxygen ions not precisely control the energy of the oxygen ions so as not to undergo not.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、半導体装置の高密度化、高集積化に伴って絶縁膜の下地層の薄膜化が促進されても、下地層を全く傷つけることなく、絶縁膜のみを確実且つ高精度にエッチングすることができるエッチング方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above problem, a high density of the semiconductor device, even if a thin film of the underlying layer of the insulating film with high integration is promoted, without damaging the underlying layer at all , and its object is to provide an etching method capable of etching only the reliable and accurate insulation film.

本発明の請求項1に記載のエッチング方法は、所定のパターンで形成されたマスクを介してプラズマを照射してSiCOH系低誘電性絶縁膜をエッチングする方法において、下地層が露出する直前まで上記絶縁膜をエッチングする第1の工程と、上記絶縁膜の残膜に上記エッチング処理とは別のプラズマを照射して上記残膜の膜質を変化させる第2の工程と、膜質が変化した上記絶縁膜を薬液により除去する第3の工程と、を備えたことを特徴とするものである。 The etching method of claim 1 of the present invention is a method of etching a SiCOH-based low-dielectric insulating film by plasma irradiation through a mask formed with a predetermined pattern, said just before the underlying layer is exposed a first step of etching the insulating film, the the above etching the remaining film of the insulating film and a second step of changing the quality of the residual film by irradiating a different plasma, the insulating film quality has changed the membrane is characterized in that it comprises a third step of removing by a chemical solution, a.

また、本発明の請求項2に記載のエッチング方法は、所定のパターンで形成されたマスクを介してプラズマを照射してSiCOH系低誘電性絶縁膜をエッチングする方法において、下地層が露出する直前まで上記絶縁膜をエッチングする第1の工程と、上記絶縁膜の残膜に上記エッチング処理とは別のプラズマを照射して上記残膜の膜質を変化させる第2の工程と、膜質が変化した上記絶縁膜を、プラズマを使わないドライエッチングにより除去する第3の工程と、を備えたことを特徴とするものである。 The etching method according to claim 2 of the present invention is a method of etching a SiCOH-based low-dielectric insulating film by plasma irradiation through a mask formed with a predetermined pattern, just before the underlying layer is exposed a first step of etching the insulating film to a second step of changing the quality of the residual film by irradiating a different plasma from the etching process to the residual film of the insulating film, film quality changed the insulating film, is characterized in that it comprises a third step of removing by dry etching without plasma, the.

また、本発明の請求項3に記載のエッチング方法は、請求項1 または請求項2に記載の発明において、上記マスクは、ハードマスクを含むことを特徴とするものである。 The etching method according to claim 3 of the present invention is the invention according to claim 1 or claim 2, the mask is characterized in that including a hard mask.

また、本発明の請求項4に記載のエッチング方法は、請求項1〜 請求項3のいずれか1項に記載の発明において、上記第1の工程では、フルオロカーボンガスを用いることを特徴とするものである。 The etching method of claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, in the first step, which is characterized by using a fluorocarbon gas it is.

また、本発明の請求項5に記載のエッチング方法は、 請求項1請求項4のいずれか1項に記載の発明において、上記第2の工程では、SiCOH系低誘電性絶縁膜から主としてメチル基を除去することを特徴とするものである。 The etching method according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, in the second step, mainly methyl from SiCOH-based low-dielectric insulating film it is characterized in removing the group.

また、本発明の請求項6に記載のエッチング方法は、請求項1〜 請求項5のいずれか1項に記載の発明において、上記第2の工程で用いられるエッチングガスは、少なくともH ガスまたはO ガスを含むことを特徴とするものである。 The etching method according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, the etching gas used in the second step is at least H 2 gas or it is characterized in that comprises an O 2 gas.

また、本発明の請求項7に記載のエッチング方法は、請求項1及び請求項3〜 請求項6のいずれか1項に記載の発明において、上記薬液は、フッ酸、フッ化アンモニウム及び水酸化テトラメチルアンモニウムのうちの少なくとも一種を含むことを特徴とするものである。 The etching method according to claim 7 of the present invention is the invention according to any one of claims 1 and claims 3 to 6, the chemical solution is hydrofluoric acid, ammonium fluoride and hydroxide it is characterized in that it comprises at least one of a tetramethylammonium.

また、本発明の請求項8に記載のエッチング方法は、請求項2〜 請求項6のいずれか1項に記載の発明において、上記プラズマを使わないドライエッチングは、ケミカルオキサイドリムーバル法であることを特徴とするものである。 The etching method according to claim 8 of the present invention is the invention according to any one of claims 2 to 6, the dry etching without the plasma is a chemical oxide removal method it is an feature.

また、本発明の請求項9に記載のエッチング方法は、請求項1〜 請求項8のいずれか1項に記載の発明において、上記下地層は、SiCまたはSiCNであることを特徴とするものである。 The etching method according to claim 9 of the present invention is the invention according to any one of claims 1 to 8, the underlying layer, characterized in that a SiC or SiCN is there.

また、本発明の請求項10に記載のエッチング方法は、SiCOH系低誘電性絶縁膜をエッチングする方法において、フルオロカーボンガスプラズマにより、下地層が露出せず且つ上記SiCOH系低誘電性絶縁膜の残膜の厚みが100nm以下となるようにエッチングを行う第1の工程と、H ガスまたはO ガスを含むプラズマを残余のSiCOH系低誘電性絶縁膜に照射し、その膜中からメチル基を除去する第2の工程と、メチル基が除去された残膜を、フッ酸、フッ化アンモニウム及び水酸化テトラメチルアンモニウムのうちの少なくとも一種を含む溶液により除去する第3の工程と、を備えたことを特徴とするものである。 The etching method according to claim 10 of the present invention is a method of etching a SiCOH-based low-dielectric insulating film, a fluorocarbon gas plasma, and the SiCOH-based low dielectric insulating film underlayer is not exposed residues a first step of the thickness of the film is etched so as to 100nm or less, is irradiated with plasma containing H 2 gas or O 2 gas in the SiCOH-based low-dielectric insulating film remaining, the methyl group from the film a second step of removing the remaining film which methyl groups are removed with hydrofluoric acid, a third step of removing the solution containing at least one of ammonium fluoride and tetramethylammonium hydroxide, it is characterized in.

本発明によれば、半導体装置の高密度化、高集積化に伴ってSiCOH系低誘電性絶縁膜の下地層の薄膜化が促進されても、下地層を全く傷つけることなく、絶縁膜のみを確実且つ高精度にエッチングすることができるエッチング方法を提供することができる。 According to the onset bright, high density semiconductor device, even if a thin film of the underlying layer of SiCOH-based low-dielectric insulating film with high integration is promoted, without damaging the underlying layer at all, an insulating film only etching method capable of etching reliably and highly accurately can be provided.

以下、図1〜図5に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the embodiment shown in FIGS.
本発明のエッチング方法では、図1に示すプラズマ処理装置を用いて被処理体(例えば、ウエハ)に形成された絶縁膜を下地層の直前まで、即ち絶縁膜の一部を残すエッチングを行って開口部を形成した後、同一のプラズマ処理装置を用いて絶縁膜の残膜部分の膜質を改質し、更に、図2に示す薬液処理装置を用いて改質後の絶縁膜の残膜部分を薬液処理することで絶縁膜の残膜部分のみを正確に除去し、下地層を傷つけることなく露呈させることができる。 In the etching method of the present invention, the object to be processed by using the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 (e.g., a wafer) with an insulating film formed immediately before the underlying layer, i.e. by etching to leave a portion of the insulating film after forming the opening, using the same plasma processing apparatus reforming the quality of the residual film portion of the insulating film, further, the residual film portion of the insulating film after modification with chemical processing apparatus shown in FIG. 2 only to accurately remove the remaining film portion of the insulating film by chemical treatment, it is possible to expose without damaging the underlying layer. そこで、まずプラズマ処理装置及び薬液処理装置について説明した後、本発明のエッチング方法の一実施形態について説明する。 Therefore, after first described plasma processing apparatus and chemical treatment apparatus, it will be described an embodiment of the etching method of the present invention.

本実施形態のエッチング方法に用いられるプラズマ処理装置1は、例えば図1に示すように、所望の高真空度を保持することができる、表面がアルマイト加工され且つ電気的に接地された処理容器2と、この処理容器2内の底面中央に配設され且つウエハWを載置する下部電極3と、この下部電極3を下方から支持し且つ処理容器2の底面に絶縁部材2Aを介して配設された支持体4と、下部電極3と隙間を介して配設され且つ中空状に形成された上部電極5とを備え、ウエハWの絶縁膜を下地層の直前までエッチングした後、エッチング後の絶縁膜の残膜部分を改質処理するように構成されている。 The plasma processing apparatus 1 used in the etching method of this embodiment, for example as shown in FIG. 1, it is possible to retain the desired high vacuum degree, the surface is anodized is and electrically grounded process chamber 2 When a lower electrode 3, distribution via the bottom to the insulating member 2A of supporting the lower electrode 3 from below and the processing container 2 set for mounting a and wafer W is disposed on the bottom center of the processing vessel 2 a support 4 that is, an upper electrode 5 formed on the arranged by and hollow through the lower electrode 3 and the gap, after etching the insulating film of the wafer W immediately before the underlying layer, after etching the residual film portion of the insulating film is configured to process modification.

下部電極3には例えば2MHzの第1高周波電源6が整合器6Aを介して接続され、上部電極5には下部電極3よりも周波数の高い、例えば60MHzの第2高周波電源7が整合器7Aを介して接続されている。 The first high-frequency power source 6, for example 2MHz to the lower electrode 3 is connected via a matching unit 6A, a higher frequency than the lower electrode 3 to the upper electrode 5, for example, the second high-frequency power supply 7 of 60MHz is a matcher 7A They are connected to each other through. 下部電極3にはハイパスフィルタ8が接続され、上部電極5にはローパスフィルタ9が接続されている。 High-pass filter 8 is connected to the lower electrode 3, the low pass filter 9 is connected to the upper electrode 5. また、処理容器2の底面の排気口2Bには排気装置11がガス排気管11Aを介して接続され、この排気装置11は処理容器2内を真空排気して所望の真空度を維持する。 Further, the exhaust port 2B of the bottom surface of the processing container 2 exhaust device 11 is connected via a gas exhaust pipe 11A, the exhaust system 11 to maintain a desired degree of vacuum in the processing chamber 2 is evacuated. 尚、以下では、必要に応じて下部電極3と支持体4を纏めて載置台10と称して説明する。 In the following description, it will be referred to as table 10 mounting collectively support 4 and the lower electrode 3 as needed.

上部電極5の上面中央にはガス導入管5Aが形成され、このガス導入管5Aは絶縁部材2Cを介して処理容器2の上面中央を貫通している。 Gas introduction pipe 5A is formed at the center of the upper surface of the upper electrode 5, the gas inlet pipe 5A penetrates the upper center of the processing chamber 2 via an insulating member 2C. そして、このガス導入管5Aにはガス供給源12がガス供給管13を介して接続され、このガス供給源12からエッチングガスを供給する。 And, this is the gas introduction pipe 5A is connected a gas supply source 12 through the gas supply pipe 13, and supplies the etching gas from the gas supply source 12. ガス供給源12は、例えば、第1ガス(例えば、C )供給源12A、第2ガス(例えば、Ar)供給源12B、第3ガス(例えば、N )供給源12C、第4ガス(例えば、O )供給源12D及び第5ガス(例えば、H )供給源12Eと、各ガス供給源12A、12B、12C、12D、12Eに属する流量制御部12F、12G、12H、12I、12Jと、を有し、これらの各ガス供給源12A、12B、12C、12D、12Eが流量制御部12F、12G、12H、12I、12Jを介してそれぞれガス供給管13に接続されている。 Gas supply source 12, for example, the first gas (e.g., C 4 F 8) supply source 12A, a second gas (e.g., Ar) supply source 12B, a third gas (e.g., N 2) supply source 12C, the fourth gas (e.g., O 2) supply source 12D and a fifth gas (e.g., H 2) a source 12E, the gas supply source 12A, 12B, 12C, 12D, the flow control unit 12F belonging to 12E, 12G, 12H, 12I has a 12 J, a, each of these gas supply sources 12A, 12B, 12C, 12D, 12E are flow control unit 12F, 12G, 12H, 12I, and is connected to each gas supply pipe 13 through 12 J. そして、ガス供給源12は、これらの供給源12A、12B、12C、12D、12Eのガスを適宜組み合わせて所定の流量比で上部電極5内の中空部内へ供給する。 Then, the gas supply source 12 supplies these sources 12A, 12B, 12C, 12D, a combination of 12E gas properly into the hollow portion of the upper electrode 5 at a predetermined flow ratio. 上部電極5の下面には多数の吐出孔5Bが均等に分散されて形成され、各吐出孔5Bからガス供給源12から導入された複数のガスを混合してエッチングガスまたは表面改質用ガスとして処理容器2内全体に均等に分散供給する。 On the lower surface of the upper electrode 5 are a number of ejection holes 5B are formed by uniformly dispersed, as an etching gas or a surface modifying gas by mixing a plurality of gas introduced from the gas supply source 12 from the respective discharge holes 5B evenly distributed supplies throughout the processing chamber 2.

従って、排気装置11によって処理容器2内を真空引きすると共にガス供給源12から所定のエッチングガスを所定の流量で供給した状態で、下部電極3及び上部電極5にそれぞれの高周波電力を印加し、処理容器2内でエッチングガス(あるいは表面改質用ガス)のプラズマを発生させ、下部電極3上のウエハWに対して所定のエッチングまたは表面改質を施す。 Therefore, the processing chamber 2 by an exhaust system 11 in a state where a predetermined etching gas from the gas supply source 12 is supplied at a predetermined flow rate as well as evacuated, by applying a respective high-frequency power to the lower electrode 3 and the upper electrode 5, to generate a plasma of the etching gas in the processing chamber 2 (or surface modifying gas), performing predetermined etching or surface modification to the wafer W on the lower electrode 3. この下部電極3には温度センサ(図示せず)が装着され、温度センサを介して下部電極3上のウエハWの温度を常時監視している。 The temperature sensor (not shown) to the lower electrode 3 is mounted, which constantly monitors the temperature of the wafer W on the lower electrode 3 via the temperature sensor.

載置台10内には所定の冷媒(例えば、従来公知のフッ素系流体、水等)が通る冷媒流路10Aが形成され、冷媒が冷媒流路10Aを流れる間に下部電極3が冷却され、下部電極3を介してウエハWを冷却し、ウエハWを所望の温度に制御する。 Predetermined refrigerant in table 10 (e.g., conventional fluorine-based fluids, water, etc.) coolant flow channel 10A that passes is formed, the lower electrode 3 is cooled while the refrigerant flows through the refrigerant passage 10A, the lower the wafer W is cooled via the electrode 3, to control the wafer W at a desired temperature. また、下部電極3上には絶縁材材料からなる静電チャック14が配置され、静電チャック14内の電極板14Aには高圧直流電源15に接続されている。 Further, on the lower electrode 3 is disposed an electrostatic chuck 14 made of an insulating material, and is connected to the high voltage DC power supply 15 to the electrode plates 14A of the electrostatic chuck 14. 静電チャック14は高圧直流電源15から電極板14Aに印加された高電圧によって表面に発生する静電気によってウエハWを静電吸着する。 The electrostatic chuck 14 is electrostatically attracted to the wafer W by static electricity generated on the surface by the high voltage applied to the electrode plates 14A of the high-voltage DC power source 15. 下部電極3の外周縁には静電チャック14を囲むフォーカスリング16が配置され、フォーカスリング16を介してプラズマがウエハWに集束する。 The outer peripheral edge of the lower electrode 3 is disposed focus ring 16 surrounding the electrostatic chuck 14, plasma through the focus ring 16 is focused on the wafer W.

また、載置台10にはHeガス等の熱伝導性ガスをバックサイドガスとして供給するガス流路10Bが形成され、ガス流路10Bは載置台10の上面の複数箇所で開口している。 Further, the mounting table 10 is formed a gas flow path 10B for supplying the thermally conductive gas such as He gas as a backside gas, the gas flow path 10B is opened at a plurality of positions of the top surface of the mounting table 10. これらの開口部は載置台10上の静電チャック14に形成された貫通孔と一致している。 These openings coincide with the through-holes formed in the electrostatic chuck 14 on the table 10. 従って、載置台10のガス流路10Bにバックサイドガスを供給すると、バックサイドガスはガス流路10Bを経由して静電チャック13の貫通孔から流出し、静電チャック14とウエハW間の隙間全体に均等に拡散し、隙間での熱伝導性を高めている。 Therefore, mounting Supplying backside gas into the gas flow path 10B of the table 10, the backside gas flows out from the through holes of the electrostatic chuck 13 via the gas flow path 10B, between the electrostatic chuck 14 and the wafer W evenly spread throughout the gap, to enhance the thermal conductivity at the gap. 尚、図1において、17は処理容器2に形成されたウエハWの搬出入口を開閉するゲートバルブである。 In FIG. 1, 17 is a gate valve for opening and closing the transfer port of the wafer W formed in the process vessel 2.

上記プラズマ処理装置1ではウエハWに対してエッチング処理を施して絶縁膜に開口部を形成した後、エッチング処理時に生じた絶縁膜の残膜部分の膜質を改質する。 After an opening is formed in the insulating film by etching with respect to the plasma processing apparatus 1, the wafer W, to modify the quality of the residual film portion of the insulating film caused during the etching process. そして、改質後の絶縁膜の残膜部分を次に説明する薬液処理装置で除去する。 It is then removed by chemical treatment apparatus described below the residual film portion of the insulating film after modification. 薬液処理装置を用いて改質後の絶縁膜の残膜部分を薬液処理することにより、残膜部分の下地層に対するエッチング選択比が無限大となり、下地層を全く傷つけることなく残膜部分のみを確実に除去することができる。 By chemical treatment the residual film portion of the insulating film after modification with chemical processing apparatus, the etching selection ratio becomes infinite for the base layer residual film portion, only the residual film portion without damaging the underlying layer at all it can be reliably removed.

薬液処理装置20は、例えば、図2に示すように、昇降可能なウエハチャック21と、このウエハチャック21を回転させるモータ22と、モータ22から離隔して配置され且つウエハチャック21で吸着保持されたウエハWの上面中央部に薬液を供給する薬液供給手段23と、ウエハWの表面から飛散する処理後の薬液を回収する回収容器24と、を備え、こられの部品は基台25によって支持されている。 Chemical treatment apparatus 20 is, for example, as shown in FIG. 2, a vertically movable wafer chuck 21, a motor 22 for rotating the wafer chuck 21, are spaced apart from the motor 22 is and suction-held by the wafer chuck 21 supporting the chemical supply unit 23 for supplying a chemical liquid to the upper central portion of the wafer W, a recovery vessel 24 for recovering the chemical after treatment scattered from the surface of the wafer W, includes a component of Korare by base 25 It is.

図2に示すように、ウエハチャック21は、モータ22の上部を囲むように設けられた昇降機構26を介して昇降する。 As shown in FIG. 2, the wafer chuck 21 is moved up and down via the elevating mechanism 26 disposed so as to surround the upper portion of the motor 22. 薬液供給手段23は、薬液タンク(図示せず)に接続された薬液供給管23Aと、薬液供給管23Aの先端に取り付けられたノズル23Bと、ノズル23Bを支持する支持アーム23Cと、支持アーム23Cを昇降させる駆動体23Dとを有し、ノズル23Bがウエハチャック21によって保持されたウエハWの中心に薬液を供給する。 Chemical supply means 23, the chemical liquid supply pipe 23A connected to the chemical tank (not shown), a nozzle 23B attached to the tip of the chemical liquid supply pipe 23A, and the support arm 23C which supports the nozzle 23B, the support arm 23C and a driving member 23D for lifting and supplies the chemical to the center of the wafer W held nozzle 23B is the wafer chuck 21. 薬液供給手段23は、純水等の洗浄液を供給する場合にも用いられる。 Chemical supply means 23 is also used in the case of supplying a cleaning liquid such as pure water. ウエハWを洗浄する場合には、ウエハチャック21の上方に配置された洗浄ブラシ27が用いられる。 When cleaning the wafer W, the cleaning brush 27 disposed above the wafer chuck 21 is used. また、回収容器24は、略ドーナツ状の容器として形成され、その内周面の上部には全周に渡って開口部24Aが形成され、この開口部24Aで回転するウエハWから飛散する処理後の薬液を回収する。 The recovery container 24 is formed as a substantially donut-shaped container, the opening 24A is formed that among the top of the peripheral surface over the entire circumference after treatment scattered from the wafer W rotating with the opening 24A to recover the chemical liquid. また、回収容器24の下面には基台25を下方に貫通する排出部24Bが形成され、処理後の薬液を排出部24Bから所定の回収タンクへ排出する。 Further, the lower surface of the collection container 24 is formed discharge portion 24B which penetrates the base 25 downward, to discharge the drug solution after the treatment from the discharge section 24B to the predetermined collecting tank.

次に、プラズマ処理装置1及び薬液処理装置20を用いる本発明のエッチング方法の一実施形態について図3、図4を参照しながら説明する。 Next, FIG. 3 an embodiment of the etching method of the present invention using the plasma processing apparatus 1 and the chemical treatment apparatus 20 will be described with reference to FIG. 本実施形態では、図3の(a)、(b)に示すように下地層101、SiCOH系の低誘電性絶縁膜(以下、単に「Low−k膜」と称す。)102、ハードマスク103、反射防止膜104及びレジスト膜105が順次積層して形成されたウエハWに対してエッチング処理を行う。 In the present embodiment, in FIG. 3 (a), (hereinafter referred to as simply "Low-k film".) The base layer 101 as shown in (b), SiCOH-based low-dielectric insulating film 102, the hard mask 103 , an etching process is performed for the wafer W on which the antireflection film 104 and the resist film 105 is formed by sequentially stacking. 下地層101は、例えばSiC、SiCN等によって形成されている。 Base layer 101 is, for example SiC, is formed by SiCN or the like. SiCOH系のLow−k膜102は、Si、C、O、Hを含む有機材料、例えばMSQ(Methyl-Hydrogen-silsesquioxane)系有機材料等によって形成されている。 Low-k film 102 SiCOH system, Si, C, O, and is formed of an organic material containing H, for example, MSQ (Methyl-Hydrogen-silsesquioxane) organic materials. また、ハードマスク103は、例えばSiO 、SiN 等によって形成されている。 Further, the hard mask 103 is formed by, for example, SiO 2, SiN x or the like. 尚、レジスト膜105には予めフォトリソグラフィー技術により所定のパターンで開口部105Aが形成されている。 Note that the opening 105A is formed in a predetermined pattern in advance by the photolithography technique in the resist film 105.

上述のウエハWがプラズマ処理装置1に供給されると、プラズマ処理装置1のゲートバルブ17が開放され、ウエハWが搬出入口から処理容器2内に搬入されて下部電極3上に載置されると、ウエハWは、静電チャック14上に静電吸着によって固定される。 When the above-mentioned wafer W is supplied to the plasma processing apparatus 1, is opened gate valve 17 of the plasma processing apparatus 1, it is placed on the lower electrode 3 the wafer W is carried into the processing vessel 2 from the unloading port When the wafer W is fixed by electrostatic attraction on the electrostatic chuck 14. 搬出入口がゲートバルブ17で閉じられた後、ガス供給源12の第1、第2、第3ガス供給源12A、12B、12CからC ガス、Arガス及びN ガスがそれぞれ所定の流量比に調整されて、上部電極5の吐出口5BからウエハW上面に向けてエッチングガスとして供給される。 After the transfer port is closed by the gate valve 17, the first gas supply source 12, the second, the third gas supply source 12A, 12B, 12C from the C 4 F 8 gas, Ar gas and N 2 gas is predetermined respectively is adjusted to a flow rate ratio, it is supplied as an etching gas toward the discharge port 5B of the upper electrode 5 in the upper surface of the wafer W.

この時のC ガス、Arガス及びN ガスそれぞれのガス流量は、例えばC ガスが4〜6sccm、Arガスが500〜1000sccm、N ガスが100〜200sccmの範囲が好ましい。 C 4 F 8 gas at this time, gas flow rates of Ar gas and N 2 gas, for example C 4 F 8 gas 4~6Sccm, Ar gas 500~1000Sccm, N 2 gas is preferably in the range of 100~200sccm . 処理容器11内のガス圧力は、例えば50〜75mTorrの範囲が好ましい。 Gas pressure in the processing vessel 11, for example in a range from 50~75mTorr is preferred. エッチング処理時にはウエハWの裏面にHeガスが流量調整して供給され、ウエハWを冷却する。 During etching He gas to the rear surface of the wafer W is supplied with a flow rate adjusted to cool the wafer W.

処理容器2内が所定の真空度に設定されると第1、第2高周波電源6、7からそれぞれの高周波電力が印加されて、下部電極12と上部電極14の間でエッチングガスのプラズマを発生する。 First the processing chamber 2 is set to a predetermined degree of vacuum, second respective high frequency power from the high frequency power source 6 is applied, generating a plasma of the etching gas between the lower electrode 12 and upper electrode 14 to. 第1高周波電源から印加する高周波電力は例えば400〜1700Wの範囲が好ましく、第2高周波電源7から印加する高周波電力は例えば300〜1200Wの範囲が好ましい。 High-frequency power applied from the first RF power source, for example a range of 400~1700W preferably, the high-frequency power applied from the second RF power source 7, for example a range of 300~1200W is preferred.

上述の条件で図3の(a)に示すウエハWに対してレジスト膜105をマスクとして異方性エッチングを施すと、反射防止膜104、ハードマスク103及びLow−k膜102がエッチングされて同図の(b)に示すように開口部106が形成される。 When the resist film 105 on the wafer W shown in FIG. 3 (a) under the above conditions anisotropically etched as a mask, an anti-reflection film 104, the hard mask 103 and the Low-k film 102 is etched same opening 106 is formed as shown in (b) of FIG. 本実施形態では下地層101が露出する直前でC ガス、Arガス、N ガスの供給を止めてエッチング処理を停止し、同図の(b)に示すように下地層101上にLow−k膜102を残膜102Aとして部分的に残す。 C 4 F 8 gas just before the base layer 101 is exposed in this embodiment, Ar gas, stop the supply of N 2 gas stops etching process, on the base layer 101 as shown in the same figure (b) the Low-k film 102 partially remains as a residual film 102A. 残膜102Aの膜厚は、100nm以下が好ましく、30〜50nmの範囲がより好ましい。 The film thickness of the remaining film 102A is preferably 100nm or less, the range of 30~50nm is more preferable. 30nm未満では下地層101に欠陥層が生じる虞があり、100nmを超えるとエッチングに続く後処理でLow−k膜102を確実に除去できない虞がある。 If it is less than 30nm there is a possibility that a defect layer is generated in the base layer 101, there is a possibility which can not be reliably removed Low-k film 102 by post-processing subsequent to etching exceeds 100 nm. 残膜102Aの膜厚は、例えばエッチング時間等によって管理することができる。 The film thickness of the remaining film 102A can, for example, be controlled by etching time or the like.

Low−k膜102のエッチングにより開口部106の底面及び側壁に欠陥層106Aが形成されるが、本実施形態では下地層101上に残膜102Aがあるため、下地層101の表面に欠陥層が形成されることはなく、Low−k膜102の残膜102Aの表層部及び開口部106の側壁の表層部に欠陥層106Aが形成される。 Although the Low-k film 102 is etched by the defect layer 106A on the bottom and sidewalls of the opening 106 of is formed, in this embodiment there is a remaining film 102A on the base layer 101, the defect layer on the surface of the base layer 101 is without being formed, the defect layer 106A is formed in the surface portion of the side wall of the surface layer portion and the opening 106 of the remaining film 102A of the Low-k film 102. この処理では開口部106内にLow−k膜102の残膜102A及び欠陥層106Aが残っているため、残膜102A及び欠陥層106Aを除去しなくてはならない。 Since there remains a residual film 102A and a defect layer 106A of the Low-k film 102 in the opening 106 in this process, it must be removed remaining film 102A and the defect layer 106A.

そこで、本実施形態ではエッチング処理に引き続き、同一のプラズマ処理装置1内でLow−k膜102の残膜102Aに改質処理を施す。 Therefore, in this embodiment subsequent to the etching process, subjected to the same modification treatment to the remaining film 102A of the Low-k film 102 by the plasma processing apparatus 1.

即ち、ガス供給源12の第1、第2、第3ガス供給源12A、12B、12Cから第4ガス供給源12Dに切り換え、第4ガス供給源12Dから処理容器2内にO ガスを所定の流量で改質用ガスとして供給する。 That is, the first gas supply source 12, the second, the third gas supply source 12A, 12B, switching from 12C to the fourth gas supply source 12D, a predetermined O 2 gas into the processing chamber 2 from the fourth gas supply source 12D It is supplied as a gas for the reforming of the flow rate. この時のO ガスの流量は例えば100〜300sccmの範囲が好ましく、処理容器11内のガス圧力は例えば5〜20mTorrの範囲が好ましい。 The flow rate of O 2 gas at this time is for example in a range from 100~300sccm preferably, the gas pressure in the processing chamber 11 is for example in a range from 5~20mTorr is preferred. また、第1高周波電源6から印加する高周波電力は例えば100〜300Wの範囲が好ましく、第2高周波電源7から印加する高周波電力は例えば0〜300Wの範囲が好ましい。 The high frequency power applied from the first high-frequency power source 6, for example a range of 100~300W preferably, the high-frequency power applied from the second RF power source 7, for example a range of 0~300W is preferred. その他の条件はエッチング処理に準じて設定されている。 Other conditions are set in accordance with the etching process.

上述の条件で酸素ガスのプラズマを発生させて、図4の(a)に示すウエハWに酸素プラズマを照射すると、Low−k膜102の残膜102Aを構成するメチル基が酸素と反応し、メチル基が酸化、除去されて、同図の(b)に示すようにLow−k膜の残膜102AがSi、Oを含むガラス成分(SiO )に改質される。 By generating a plasma of oxygen gas under the above conditions, is irradiated with oxygen plasma to the wafer W shown in FIG. 4 (a), methyl group constituting the remaining film 102A of the Low-k film 102 reacts with oxygen, methyl group is oxidized and removed, the remaining film 102A of the Low-k film as shown in the same figure (b) is Si, it is reformed into glass component (SiO x) containing O. 改質処理を終了した後、このウエハWに薬液処理を施して、ウエハWの改質部を除去する。 After completion of the modification process, it is subjected to chemical treatment in this the wafer W, to remove the modified portion of the wafer W.

また、Low−k膜102の残膜102Aの改質には、酸素ガスに代えてN /H の混合ガスを改質用ガスとして用いることもできる。 In addition, the modification of the remaining film 102A of the Low-k film 102, a mixed gas of N 2 / H 2 instead of the oxygen gas may be used as a gas for reforming. この場合には、N ガスの流量は0〜200sccmの範囲が好ましく、H ガスの流量は例えば200〜0sccmの範囲が好ましく、処理容器11内のガス圧力は例えば10〜50mTorrの範囲が好ましい。 In this case, the flow rate of N 2 gas is preferably in a range of from 0~200Sccm, preferably in the range of flow rates, for example 200~0sccm of H 2 gas, the gas pressure in the processing vessel 11 is preferably in a range of, for example 10~50mTorr . また、第1高周波電源6から印加する高周波電力は例えば100〜500Wの範囲が好ましく、第2高周波電源7から印加する高周波電力は例えば100〜500Wの範囲が好ましい。 The high frequency power applied from the first high-frequency power source 6, for example a range of 100~500W preferably, the high-frequency power applied from the second RF power source 7, for example a range of 100~500W is preferred. その他の条件はエッチング処理に準じて設定されている。 Other conditions are set in accordance with the etching process. 尚、改質前にアッシング装置(図示せず)を用いてウエハW表面のレジスト膜をアッシング処理によって除去する。 Incidentally, the resist film on the surface of the wafer W is removed by ashing using an ashing apparatus (not shown) to the pre-reforming.

次いで、薬液処理装置20を用いて改質後のLow−k膜102の残膜102Aを除去する方法について説明する。 Next, a method of removing the remaining film 102A of the Low-k film 102 after modification will be described with reference to chemical processing apparatus 20. 本実施形態では、薬液としては、例えばフッ酸、フッ化アンモニウム及び水酸化テトラメチルアンモニウムのうちの少なくとも一種を含む溶液が好ましく用いられる。 In the present embodiment, as the chemical, for example hydrofluoric acid, a solution containing at least one of ammonium fluoride and tetramethylammonium hydroxide is preferably used. ここでは希フッ酸を用いる場合について説明する。 Here it will be described the case of using a dilute hydrofluoric acid. 図示しない搬送装置を介して薬液処理装置20へウエハWを供給すると、薬液処理装置20ではウエハチャック21が昇降機構26を介して上昇してウエハWを受け取って保持した後、ウエハチャック21がモータ22を介して高速回転する。 When through the transport device (not shown) to supply a wafer W to the chemical treatment apparatus 20, after the wafer chuck 21 in liquid processing apparatus 20 receives and holds the wafer W to rise through the lifting mechanism 26, the wafer chuck 21 is motor 22 rotating at a high speed through. この状態で薬液供給手段23のノズル23BからウエハW上面の中心部に薬液として希フッ酸を供給すると、希フッ酸がLow−k膜102の残膜102AのSi、Oを主成分とするガラス成分と反応しガラス成分を溶かし、ウエハWからLow−k膜102の残膜102Aを除去する。 Glass is supplied dilute hydrofluoric acid as the chemical from the nozzle 23B of the chemical solution supply unit 23 to the central portion of the upper surface of the wafer W, dilute hydrofluoric acid remaining film 102A of the Low-k film 102 Si, mainly of O in this state dissolved glass components to react with components to remove the remaining film 102A of the Low-k film 102 from the wafer W. この時、使用する希フッ酸の濃度は、例えばフッ酸/水が1/100であり、室温において30秒から1分間の処理を行う。 At this time, the concentration of the dilute hydrofluoric acid used is, for example, hydrofluoric acid / water 1/100 performs processing for 30 seconds to 1 minute at room temperature. 希フッ酸は下地層101のSiCと反応しないため、残膜102Aのみを確実に除去し、下地層101が傷つくことなく完全に露呈する。 Diluted hydrofluoric acid does not react with the SiC of the base layer 101, only the surely removed remaining film 102A, it is completely exposed without the base layer 101 from being damaged. また、この薬液処理によりエッチングにより形成された欠陥層106Aも同時に除去される。 Further, the defect layer 106A formed by etching by the chemical processing is simultaneously removed. 処理後のSiF を含む希フッ酸はウエハW表面から飛散し、開口部24Aを介して回収容器24で回収される。 Diluted hydrofluoric acid containing SiF 4 after treatment scattered from the wafer W surface, is recovered by the recovery container 24 through the opening 24A. 回収液は回収容器24の排出部24Bから回収容器24外へ排出される。 Recovery liquid is discharged from the discharge section 24B of the collection container 24 to the collection container 24 outside.

以上説明したように本実施形態によれば、所定のパターンで形成された開口部105Aを有するレジスト膜105を介してC を含むエッチングガスのプラズマを照射してLow−k膜102をエッチングする際に、下地層101が露出する直前までSiCOH系のLow−k膜をエッチングして開口部106を形成する第1の工程と、Low−k膜102の残膜102Aに酸素ガスのプラズマを照射してLow−k膜102の残膜102Aの膜質を変化させる第2の工程と、膜質が変化したLow−k膜102の残膜102Aを希フッ酸により除去する第3の工程と、を備えているため、Low−k膜102の残膜102Aのみを確実に除去することができ、しかも希フッ酸によって改質されたLow−k膜102の残膜102Aを According to the present embodiment as described above, the Low-k film 102 is irradiated with plasma of an etching gas containing C 4 F 8 through the resist film 105 having an opening 105A formed in a predetermined pattern in etching, plasma of the first step and, Low-k film 102 oxygen gas remaining film 102A of forming an opening 106 by etching the Low-k film SiCOH system until immediately before the base layer 101 is exposed a second step of changing the quality of the remaining film 102A of the Low-k film 102 is irradiated with, a third step of the remaining film 102A of the Low-k film 102 film quality is changed is removed by dilute hydrofluoric acid, due to the provision of a, only can be reliably removed remaining film 102A of the Low-k film 102, moreover the remaining film 102A of the Low-k film 102 that has been modified by dilute hydrofluoric acid エットエッチングによって除去するため、下地層101に対するウエットエッチングの選択比が無限大となり、高精度に開口部106を形成することができ、下地層101の表面を全く傷つけることなく、露呈させることができる。 To remove the jet etching selection ratio of the wet etching becomes infinite for the base layer 101, it is possible to form an opening 106 with high accuracy, entirely without damaging the surface of the base layer 101 may be exposed . 従って、半導体装置の高密度化、高集積化に伴ってLow−k膜102の下地層101の薄膜化が促進されても、下地層101を全く傷つけることなく、Low−k膜102のみを確実にエッチングすることができる Therefore, densification of semiconductor devices, be promoted thinning of the base layer 101 of the Low-k film 102 with the high integration, without damaging the underlying layer 101 at all, only the Low-k film 102 securely it can be etched in

上記実施形態ではフッ素を含む薬液を用いるウエットエッチングによって改質後のLow−k膜102の残膜102Aを除去する方法について説明したが、以下で説明するように図5の(a)、(b)に示すケミカルオキサイドリムーバル(Chemical Oxide Removal)法を実施する装置(以下、「COR装置」と称す。)及びPHT(Post Heat Treatment)装置を用いても改質後のLow−k膜102の残膜102Aを除去することができる。 In the above embodiment has been described a method of removing the remaining film 102A of the Low-k film 102 after modification by wet etching using a chemical solution containing fluorine but, in FIG. 5 as described below (a), (b chemical oxide removal shown in) (Chemical oxide Removal) apparatus for carrying out the method (hereinafter, referred to as "COR apparatus".) and PHT (post Heat Treatment) be an apparatus of the Low-k film 102 after modification residues it is possible to remove the membrane 102A.

即ち、COR装置30は、図5の(a)に示すように、真空な処理容器31と、処理容器31内に底面中央部に配置されたウエハWの載置台32と、処理容器31の上壁に設けられたガス供給部33と、を備え、ガス供給部33から処理容器31内に供給された処理用ガスで載置台32上のウエハWの改質後のLow−k膜102の残膜102Aを揮発可能な化学成分に変換するCOR処理を行う。 That, COR apparatus 30, as shown in (a) of FIG. 5, a vacuum processing chamber 31, a mounting table 32 of the wafer W disposed on the bottom surface central portion in the processing container 31, above the processing vessel 31 a gas supply unit 33 provided in the wall, with the remaining of the Low-k film 102 after modification of the wafer W on the table 32 mounting the process gas supplied into the processing vessel 31 from the gas supply unit 33 performing COR process of converting the film 102A in volatilizable chemical components. COR処理は、処理用ガスをプラズマ化せず、処理用ガスと改質後のLow−k膜102の残膜102Aとの化学反応により揮発可能な化学成分に変換して除去することから、プラズマを使わないドライエッチング処理に該当する。 COR process, the process gas without plasma, since it is removed into a volatilizable chemical components by chemical reaction with the remaining film 102A of the Low-k film 102 after processing gas and the reforming, plasma the appropriate dry etching process that does not use.

図5の(a)に示すように、処理容器31の底面には載置台32の外側に配置された排気部31Aが形成され、処理後のガスを排気部31Aから外部へ排出する。 As shown in (a) of FIG. 5, the bottom surface of the processing vessel 31 is evacuated portion 31A located outside of the mounting table 32 is formed to discharge the gas after the treatment from the exhaust unit 31A to the outside. 載置台32の上面には静電チャック(図示せず)が配置され、その内部には冷媒が循環する冷媒流路32Aが形成されている。 The top surface of the mounting table 32 is disposed an electrostatic chuck (not shown), the refrigerant passage 32A in which the refrigerant circulates is formed therein. また、ガス供給部33の上面にはガス第1、第2導入部33A、33Bが形成され、また、ガス供給部33の下面、即ち処理容器31の上壁には多数の吐出孔33Cが形成され、ガス供給部33は第1、第2ガス導入部33A、33Bから導入された処理用ガスを吐出孔33Cから処理容器31内へ供給する。 The first gas on the upper surface of the gas supply unit 33, the second introduction part 33A, 33B are formed, also the lower surface of the gas supply unit 33, i.e. the upper wall of the processing chamber 31 are a number of discharge holes 33C formed is, the gas supply unit 33 is supplied to the first, second gas inlet 33A, it processes the processing gas introduced from 33B through the discharge hole 33C container 31.

処理用ガスとしては、同図に示すように、例えばアンモニアガスとフッ化水素ガスの混合ガスが用いることが好ましく、アルゴンガスを添加しても良い。 The processing gas, as shown in the figure, for example, it is preferable to use a mixed gas of ammonia gas and hydrogen fluoride gas may be added argon gas. アンモニアガスはフッ化水素ガスより多く設定することが好ましい。 Ammonia gas is preferably set greater than the hydrogen fluoride gas. 例えば、アンモニアガス/フッ化水素ガスは、例えば流量比(sccm)で1/1〜2/1の範囲が好ましい。 For example, ammonia gas / hydrogen fluoride gas is, for example at a flow ratio (sccm) 1 / 1~2 / 1 is preferably in the range. また、処理容器31内の混合ガスの圧力は、10〜40mTorrの範囲が好ましい。 The pressure of the mixed gas in the processing chamber 31 is in the range of 10~40mTorr is preferred. 載置台32は、例えば25℃に設定することが好ましい。 Placing table 32 is, for example, is preferably set to 25 ° C.. この混合ガスが用いることによって、これらのガスが下記の化学式で示すようにウエハWの改質後のLow−k膜102の残膜102Aのガラス成分(SiO )と反応するCOR処理を施して、揮発ガス成分や揮発可能な錯体化合物((NH SiF )に変換することができる。 By this mixed gas is used, by performing the COR process these gases react with the glass component of the remaining film 102A of the Low-k film 102 after modification of the wafer W as shown by the following chemical formula (SiO 2) can be converted into volatile gas components or volatilizable complex compound ((NH 4) 2 SiF 6 ).
〔COR処理〕 [COR processing]
SiO +4HF→SiF +2H O↑ SiO 2 + 4HF → SiF 4 + 2H 2 O ↑
SiF +2NH +2HF→(NH SiF SiF 4 + 2NH 3 + 2HF → (NH 4) 2 SiF 6

また、PHT装置40は、図5の(b)に示すように処理容器41及びヒータ42Aを内蔵する載置台42を備え、COR処理後のウエハWを加熱してPHT処理を施して、上記の化学式で示すように揮発可能なガス成分を完全に揮発させ、錯体化合物を熱分解してウエハWから除去する。 Further, PHT apparatus 40 includes a table 42 incorporates a processing vessel 41 and the heater 42A as shown in FIG. 5 (b), is subjected to the PHT processing by heating the wafer W after the COR processing, the to completely volatilize the volatilizable gas components as shown in the chemical formula, the complex compound is thermally decomposed to remove the wafer W. また、処理容器41の底面には載置台42の外側に配置された排気部41Aが形成され、図示しないガス供給部から所定のガス(例えば、窒素ガス等の不活性ガス)を供給して、揮発したガス成分を排気するようにしてある。 The processing exhaust unit 41A is disposed on the outside of the table 42 on the bottom surface of the container 41 is formed, for supplying a predetermined gas from a gas supply unit (not shown) (e.g., an inert gas such as nitrogen gas), the volatilized gas components are to be evacuated.

ウエハWは、例えば80〜200℃の範囲で加熱することが好ましい。 Wafer W is preferably, for example, heating in the range of 80 to 200 ° C.. また、ウエハWの処理時間は、例えば60〜180秒の範囲が好ましい。 Further, the processing time of the wafer W, for example in a range from 60 to 180 seconds is preferable. また、処理容器41内のガス圧力は、例えば500mTorr〜1Torrの範囲が好ましく、窒素ガス等の不活性ガスの流量は、例えば500〜3000sccmの範囲が好ましい。 The gas pressure in the processing container 41, for example in a range from 500mTorr~1Torr preferably, the flow rate of the inert gas such as nitrogen gas, for example in a range from 500~3000sccm is preferred. 尚、PHT処理では下記の揮発成分以外にも、同図に示すようにN やH も若干揮発する。 Incidentally, the PHT processing in addition to volatile components below, slightly volatile N 2 or H 2 is also as shown in FIG.
〔PHT処理〕 [PHT processing]
(NH SiF →SiF ↑+2NH ↑+2NF↑ (NH 4) 2 SiF 6 → SiF 4 ↑ + 2NH 3 ↑ + 2NF ↑

以上説明したように本実施形態によれば、改質後のLow−k膜102の残膜102Aを除去する際にCOR処理及びPHT処理を連続して施すため、改質後のLow−k膜102の残膜102Aを揮発可能な化学成分に変換して確実に除去し、改質後のLow−k膜102のみを確実に除去して、下地層101の表面を傷つけることなく露呈させることができる。 According to the present embodiment as described above, for applying successively the COR processing and the PHT processing in removing the Low-k remaining film 102A of the membrane 102 after modification, Low-k film after modification converts the remaining film 102A of 102 to volatilizable chemical components to ensure removal, only the Low-k film 102 after modification is reliably removed, be exposed without damaging the surface of the base layer 101 it can.

尚、本発明は上記実施形態に何等制限されるものではない。 The present invention is not construed as being limited to the above embodiment. 上記実施形態ではLow−k膜102上にハードマスク103、反射防止膜104及びレジスト膜105が積層された場合について説明したが、反射防止膜103及びレジスト膜105を除去し、ハードマスク103をマスクとしてエッチングする場合にも本発明を適用することができる。 In the above embodiment the Low-k film 102 a hard mask 103 on top, but the anti-reflection film 104 and the resist film 105 has been described a case where stacked to remove anti-reflection film 103 and the resist film 105, a mask the hard mask 103 It can also be applied to the present invention when etching as. 要は、絶縁膜をエッチングする際に、絶縁膜を下地層の直前までエッチングして開口部を形成し、その開口部の底面に残された残膜部分をエッチングガスとは別のガスから発生させたプラズマを照射して残膜部分の膜質を改質した後、薬液によって改質部分を除去する方法であれば、本発明に包含される。 In short, when etching the insulating film, by etching the insulating film until shortly before the underlying layer to form an opening, generating a residual film portion left on the bottom of the opening from a different gas from the etching gas after modifying the quality of the residual film portion irradiated with plasma which is, as long as it is a method for removing the reforming portion by chemical, it is encompassed by the present invention. また、ウエットエッチングに代えて、プラズマを使わないドライエッチング方法、例えばCOR法を用いて改質後の残膜部分を除去する方法も本発明に包含される。 Moreover, instead of the wet etching, dry etching method which does not utilize plasma, the method is also encompassed by the present invention to eliminate the residual film portion after modification by using, for example, COR method.

本発明は、絶縁膜をエッチングして開口部を形成する場合のエッチング方法として好適に利用することができる。 The present invention can be suitably used an insulating film as an etching method in the case of forming the etched openings.

本発明のエッチング方法に用いられるプラズマ処理装置の一例を示す構成図である。 An example of a plasma processing apparatus used in the etching process of the present invention is a configuration diagram showing. エッチング後のLow−k膜の残膜部分の除去する工程に用いられる薬液処理装置の一例を示す断面図である。 It is a cross-sectional view showing an example of a chemical processing apparatus used in the step of removing the remaining film portion of the Low-k film after etching. (a)、(b)はそれぞれ図1に示すプラズマ処理装置を用いてLow−k膜をエッチングする時の工程を示すウエハの要部の断面図である。 (A), a cross-sectional view of a main portion of the wafer showing a process at the time of etching the Low-k film by using the plasma processing apparatus shown in (b), respectively Figure 1. (a)〜(c)はそれぞれ図1に示すプラズマ処理装置を用いてLow−k膜をエッチングし、Low−k膜の残膜部分の膜質を改質した後、図3に示す薬液処理装置を用いて改質後の欠陥層を除去する工程を示すウエハの要部の断面図である。 (A) ~ (c) is etched Low-k film by using the plasma processing apparatus shown in FIG. 1, respectively, after modifying the quality of the remaining film portion of the Low-k film, chemical processing apparatus shown in FIG. 3 it is a sectional view of a main portion of a wafer showing the step of removing the defective layer after modification using. (a)、(b)はそれぞれ図3の(c)に示す改質後のLow−k膜の残膜部分を除去する工程に用いられる薬液処理装置以外の処理装置の一例を示す断面図である。 (A), (b) is a sectional view showing an example of the processing apparatus other than chemical processing apparatus used in the step of removing the remaining film portion of the Low-k film after modification shown in respectively Figure 3 (c) is there. (a)〜(c)は従来のエッチング方法でLow−k膜をエッチングする時の工程を示すウエハの要部の断面図である。 (A) ~ (c) is a sectional view of a main portion of the wafer showing a process at the time of etching the Low-k film in a conventional etching method.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

101 下地層102 Low−k膜(絶縁膜) 101 underlying layer 102 Low-k film (insulating film)
102A 残膜106A 欠陥層105 レジスト膜(マスク) 102A remaining film 106A defect layer 105 resist film (mask)

Claims (10)

  1. 所定のパターンで形成されたマスクを介してプラズマを照射してSiCOH系低誘電性絶縁膜をエッチングする方法において、下地層が露出する直前まで上記絶縁膜をエッチングする第1の工程と、上記絶縁膜の残膜に上記エッチング処理とは別のプラズマを照射して上記残膜の膜質を変化させる第2の工程と、膜質が変化した上記絶縁膜を薬液により除去する第3の工程と、を備えたことを特徴とするエッチング方法。 A method of etching a SiCOH-based low-dielectric insulating film by plasma irradiation through a mask formed with a predetermined pattern, a first step of etching the insulating film until just before the underlying layer is exposed, the insulating a second step of changing the quality of the residual film by irradiating a different plasma from the etching process to the residual film of the film, a third step of the insulating film which quality is changed is removed by a chemical solution, the etching method characterized by comprising.
  2. 所定のパターンで形成されたマスクを介してプラズマを照射してSiCOH系低誘電性絶縁膜をエッチングする方法において、下地層が露出する直前まで上記絶縁膜をエッチングする第1の工程と、上記絶縁膜の残膜に上記エッチング処理とは別のプラズマを照射して上記残膜の膜質を変化させる第2の工程と、膜質が変化した上記絶縁膜を、プラズマを使わないドライエッチングにより除去する第3の工程と、を備えたことを特徴とするエッチング方法。 A method of etching a SiCOH-based low-dielectric insulating film by plasma irradiation through a mask formed with a predetermined pattern, a first step of etching the insulating film until just before the underlying layer is exposed, the insulating a second step of changing the quality of the radiation to the residual another plasma and the etching process to the residual film of the film, the insulating film quality is changed, the is removed by dry etching without plasma etching method characterized by comprising: a third step, the.
  3. 上記マスクは、ハードマスクを含むことを特徴とする請求項1 または請求項2に記載のエッチング方法。 The mask is an etching method according to claim 1 or claim 2, characterized in that it comprises a hard mask.
  4. 上記第1の工程では、フルオロカーボンガスを用いることを特徴とする請求項1〜 請求項3のいずれか1項に記載のエッチング方法。 In the first step, the etching method according to any one of claims 1 to 3, characterized by using a fluorocarbon gas.
  5. 上記第2の工程では、SiCOH系低誘電性絶縁膜から主としてメチル基を除去することを特徴とする請求項1請求項4のいずれか1項に記載のエッチング方法。 In the second step, the etching method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that removing mainly methyl group from SiCOH-based low-dielectric insulating film.
  6. 上記第2の工程で用いられるエッチングガスは、少なくともH ガスまたはO ガスを含むことを特徴とする請求項1〜 請求項5のいずれか1項に記載のエッチング方法。 The etching gas used in the second step, the etching method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises at least H 2 gas or O 2 gas.
  7. 上記薬液は、フッ酸、フッ化アンモニウム及び水酸化テトラメチルアンモニウムのうちの少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項1及び請求項3〜 請求項6のいずれか1項に記載のエッチング方法。 The chemical solution, hydrofluoric acid, an etching method according to any one of claims 1 and claims 3 to 6, characterized in that it comprises at least one of ammonium fluoride and tetramethylammonium hydroxide.
  8. 上記プラズマを使わないドライエッチングは、ケミカルオキサイドリムーバル法であることを特徴とする請求項2〜 請求項6のいずれか1項に記載のエッチング方法。 Dry etching without the plasma etching method according to any one of claims 2 to claim 6, characterized in that the chemical oxide removal process.
  9. 上記下地層は、SiCまたはSiCNであることを特徴とする請求項1〜 請求項8のいずれか1項に記載のエッチング方法。 The underlying layer, the etching method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that a SiC or SiCN.
  10. SiCOH系低誘電性絶縁膜をエッチングする方法において、フルオロカーボンガスプラズマにより、下地層が露出せず且つ上記SiCOH系低誘電性絶縁膜の残膜の厚みが100nm以下となるようにエッチングを行う第1の工程と、H ガスまたはO ガスを含むプラズマを残余のSiCOH系低誘電性絶縁膜に照射し、その膜中からメチル基を除去する第2の工程と、メチル基が除去された残膜を、フッ酸、フッ化アンモニウム及び水酸化テトラメチルアンモニウムのうちの少なくとも一種を含む溶液により除去する第3の工程と、を備えたことを特徴とするエッチング方法。 A method of etching a SiCOH-based low-dielectric insulating film, the first carried out by fluorocarbon gas plasma, the etching so that the thickness of the residual film and the SiCOH-based low dielectric insulating film underlayer is not exposed becomes 100nm or less 1 and step, a second step of irradiating the plasma containing H 2 gas or O 2 gas in the SiCOH-based low-dielectric insulating film residual to remove the methyl group from the membrane, the remaining methyl groups have been removed membranes hydrofluoric acid, a third step and an etching method characterized by comprising the removed by a solution containing at least one of ammonium fluoride and tetramethylammonium hydroxide.
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