JP5580844B2 - Etching method - Google Patents

Etching method Download PDF

Info

Publication number
JP5580844B2
JP5580844B2 JP2012049271A JP2012049271A JP5580844B2 JP 5580844 B2 JP5580844 B2 JP 5580844B2 JP 2012049271 A JP2012049271 A JP 2012049271A JP 2012049271 A JP2012049271 A JP 2012049271A JP 5580844 B2 JP5580844 B2 JP 5580844B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
gas
film
susceptor
sic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012049271A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012114463A (en
Inventor
暁志 布瀬
究 藤本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2012049271A priority Critical patent/JP5580844B2/en
Publication of JP2012114463A publication Critical patent/JP2012114463A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5580844B2 publication Critical patent/JP5580844B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

本発明は、SiC部分またはSiN部分を有する被処理体、例えば、バリア層としてのSiC膜またはSiN膜とその上に形成された層間絶縁膜とを有する半導体ウエハを処理容器内に収容し、被処理体のSiC部分またはSiN部分をエッチングガスのプラズマによりエッチングするエッチング方法に関する。   According to the present invention, an object to be processed having an SiC portion or an SiN portion, for example, a semiconductor wafer having an SiC film or an SiN film as a barrier layer and an interlayer insulating film formed thereon is accommodated in a processing container. The present invention relates to an etching method for etching a SiC portion or a SiN portion of a processing body with an etching gas plasma.

半導体デバイスの配線工程では、配線層間には層間絶縁膜が形成されており、配線層を導通させるために層間絶縁膜をエッチングする。この場合に、層間絶縁層の下にはバリア層としてSiC膜やSiN膜が形成される。そして、配線パターンを形成するために、層間絶縁膜に引き続いてSiC膜やSiN膜をエッチングする場合には、これらは層間絶縁膜をマスクとしてエッチングされることとなる。   In the wiring process of the semiconductor device, an interlayer insulating film is formed between the wiring layers, and the interlayer insulating film is etched to make the wiring layer conductive. In this case, an SiC film or SiN film is formed as a barrier layer under the interlayer insulating layer. When the SiC film or SiN film is etched subsequent to the interlayer insulating film to form the wiring pattern, these are etched using the interlayer insulating film as a mask.

一方、半導体デバイスにおいては、さらなる高速化の要求から、層間絶縁膜として低誘電率材料が用いられつつある。このような低誘電率材料としては有機Si系のものが知られている。   On the other hand, in a semiconductor device, a low dielectric constant material is being used as an interlayer insulating film because of a demand for higher speed. As such a low dielectric constant material, an organic Si-based material is known.

ところで、SiC膜をエッチングする技術としては、特許文献1にはCFおよびOを用いる技術が開示されており、特許文献2にはCF、CHFおよびOを用いる技術が開示されており、特許文献3にはCHFおよびArを用いる技術が開示されているが、これらの技術ではエッチングレートがいずれも10nm/min程度であり必ずしも十分とはいえない。また、これらの技術で有機Si系低誘電率膜をマスクとしてSiC膜をエッチングする場合には、エッチングレートが小さいことに加えて上層の有機Si系低誘電率膜に対する選択比が十分ではないという問題がある。 By the way, as a technique for etching a SiC film, Patent Document 1 discloses a technique using CF 4 and O 2 , and Patent Document 2 discloses a technique using CF 4 , CHF 3 and O 2. Patent Document 3 discloses techniques using CHF 3 and Ar, but these techniques are not necessarily sufficient because the etching rate is about 10 nm / min. In addition, when etching a SiC film using an organic Si-based low dielectric constant film as a mask with these techniques, in addition to a low etching rate, the selectivity to the upper organic Si-based low dielectric constant film is not sufficient. There's a problem.

また、SiN膜についても十分なエッチングレートを維持しつつ有機Si系低誘電率膜に対するエッチング選択比を高くしてエッチングする技術は未だ得られていない。   Also, a technique for etching with a high etching selectivity with respect to an organic Si-based low dielectric constant film while maintaining a sufficient etching rate for the SiN film has not yet been obtained.

特開昭57−124438号公報JP 57-124438 A 特開昭62−216335号公報JP 62-216335 A 特開平4−293234号公報JP-A-4-293234

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、十分なエッチングレートで被処理体のSiC部分を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する。また、有機Si系低誘電率膜をマスクとして被処理体のSiC部分をエッチングする場合に、エッチングレートおよび有機Si系低誘電率膜に対するエッチング選択比を高くして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する。   This invention is made | formed in view of this situation, Comprising: It aims at providing the etching method which can etch the SiC part of a to-be-processed object with sufficient etching rate. Also, an etching method capable of performing etching by increasing the etching rate and the etching selectivity with respect to the organic Si low dielectric constant film when etching the SiC portion of the object to be processed using the organic Si low dielectric constant film as a mask. The purpose is to provide.

本発明者らは、SiC膜等のSiC部分を含む被処理体を処理容器に収容し、そのSiC部分をエッチングガスのプラズマによりエッチングする際に、高いエッチングレートでSiC部分をエッチングすることができるエッチングガスについて検討を重ねた結果、CHを含むガス、CHFを含むガスが有効であることを見出した。また、CHを含むガス、CHFを含むガスはSiCの有機Si系低誘電率膜に対するエッチング選択比を高める作用があることを見出した。 The present inventors can etch a SiC portion at a high etching rate when an object to be processed including a SiC portion such as a SiC film is accommodated in a processing container and the SiC portion is etched by plasma of an etching gas. As a result of repeated studies on the etching gas, it was found that a gas containing CH 2 F 2 and a gas containing CH 3 F are effective. Further, it has been found that a gas containing CH 2 F 2 and a gas containing CH 3 F have an effect of increasing the etching selectivity of SiC with respect to the organic Si-based low dielectric constant film.

本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり、本発明の一観点によれば、SiC部分を含む被処理体を処理容器内に収容し、被処理体のSiC部分をエッチングガスのプラズマによりエッチングするエッチング方法であって、エッチングガスとしてCHとCF を含むガスを用いることを特徴とするエッチング方法が提供される。 The present invention has been made based on such knowledge, and according to one aspect of the present invention, an object to be processed including an SiC portion is accommodated in a processing container, and the SiC portion of the object to be processed is removed from an etching gas. There is provided an etching method for etching by plasma, characterized in that a gas containing CH 3 F and CF 4 is used as an etching gas.

上記本発明の一観点において、前記ガスとしてさらにOを含むものを用いることができる。また、Oに代えてまたはOに加えてArを含むものを用いることができる。 In one aspect of the present invention, a gas further containing O 2 can be used as the gas. Further, it is possible to use those containing A r instead of O 2 or in addition to O 2.

上記観点において、被処理体のSiC部分を有機Si系低誘電率膜をマスクとしてSiCのエッチングを行うことにより、上述のように有機Si系低誘電率膜に対するエッチング選択比を高くすることができる。 In the one aspect, by etching the SiC to SiC portion of the object to be processed and the organic Si-based low-dielectric-constant film as a mask, it is possible to increase the etching selection ratio with respect to organic Si-based low-dielectric constant film as described above it can.

本発明によれば、CHとCF を含むガスでSiCをエッチングすることにより、高いエッチングレートを得ることができる。また、CHとCF を含むガスで有機Si系低誘電率膜をマスクとしてSiCをエッチングすれば、エッチングレートおよび有機Si系低誘電率膜に対するエッチング選択比を高くしてエッチングすることができる。 According to the present invention, by etching the SiC in the gas containing a CH 3 F and CF 4, it is possible to obtain a high etching rate. Further, if the etching of SiC as a mask an organic Si-based low-dielectric constant film with a gas containing a CH 3 F and CF 4, can be etched by increasing the etch selectivity to the etch rate and an organic Si-based low-dielectric constant film Can do.

本発明のエッチング方法を実施するためのドライエッチング装置の一例を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows an example of the dry etching apparatus for enforcing the etching method of this invention. 配線層の上にSiC膜が形成され、さらにその上に有機Si系低誘電率膜が形成された構造体、およびその構造体において有機Si系低誘電率膜に引き続いてSiC膜をエッチングする状態を示す断面図。A structure in which an SiC film is formed on a wiring layer and an organic Si-based low dielectric constant film is further formed thereon, and the SiC film is etched following the organic Si-based low dielectric constant film in the structure. FIG. 配線層の上にSiN膜が形成され、さらにその上に有機Si系低誘電率膜が形成された構造体、およびその構造体において有機Si系低誘電率膜に引き続いてSiN膜をエッチングする状態を示す断面図。A structure in which an SiN film is formed on a wiring layer and an organic Si-based low dielectric constant film is further formed thereon, and the SiN film is etched following the organic Si-based low dielectric constant film in the structure. FIG. SiN膜のエッチングにおいて、Ar量およびガス圧力と、SiN膜のエッチングレートおよびSiN膜の有機Si系低誘電率膜に対するエッチング選択比との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the amount of Ar and gas pressure, the etching rate of a SiN film, and the etching selectivity of an SiN film to an organic Si system low dielectric constant film in etching of a SiN film.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明を実施するためのドライエッチング装置を示す概略断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a dry etching apparatus for carrying out the present invention.

このエッチング装置1は、電極板が上下平行に対向し、一方にプラズマ形成用電源が接続された容量結合型平行平板エッチング装置として構成されている。   This etching apparatus 1 is configured as a capacitively coupled parallel plate etching apparatus in which electrode plates face each other in parallel in the vertical direction and a plasma forming power source is connected to one of them.

このエッチング処理装置1は、例えば表面がセラミック溶射処理されたアルミニウムからなる円筒形状に成形されたチャンバー2を有しており、このチャンバー2は保安接地されている。前記チャンバー2内には例えばシリコンからなり、その上に所定の膜が形成された半導体ウエハ(以下単に「ウエハ」と記す)Wを水平に載置し、下部電極として機能するサセプタ3が支持部材4に支持された状態で設けられている。この支持部材4はセラミックなどの絶縁板5を介して、図示しない昇降装置の支持台6により支持されており、この昇降機構によってサセプタ3が昇降可能となっている。支持台6の下方中央の大気部分は、ベローズ7で覆われており、チャンバー2内と大気部分とが分離されている。   The etching processing apparatus 1 has a chamber 2 formed into a cylindrical shape made of aluminum whose surface is ceramic sprayed, for example, and the chamber 2 is grounded for safety. A semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”) W made of, for example, silicon and having a predetermined film formed thereon is horizontally placed in the chamber 2, and a susceptor 3 functioning as a lower electrode is provided as a support member. 4 is provided in a supported state. This support member 4 is supported by a support base 6 of a lifting device (not shown) via an insulating plate 5 such as ceramic, and the susceptor 3 can be lifted and lowered by this lifting mechanism. The atmospheric portion at the lower center of the support base 6 is covered with a bellows 7, and the inside of the chamber 2 and the atmospheric portion are separated.

前記支持部材4の内部には、冷媒室8が設けられており、この冷媒室8には、例えばガルデンなどの冷媒が冷媒導入管8aを介して導入されて循環し、その冷熱が前記サセプタ3を介して前記ウエハWに対して伝熱され、これによりウエハWの処理面が所望の温度に制御される。また、被処理体であるウエハWの裏面に、伝熱媒体、例えばHeガスなどを供給するためのガス通路9が設けられており、この伝熱媒体を介してサセプタ3の冷熱がウエハWに伝達されウエハWが所定の温度に維持される。   A refrigerant chamber 8 is provided inside the support member 4. In the refrigerant chamber 8, for example, a refrigerant such as Galden is introduced and circulated through the refrigerant introduction pipe 8 a, and the cold heat is supplied to the susceptor 3. Then, heat is transferred to the wafer W through this, whereby the processing surface of the wafer W is controlled to a desired temperature. Further, a gas passage 9 for supplying a heat transfer medium, for example, He gas, is provided on the back surface of the wafer W, which is an object to be processed. The transmitted wafer W is maintained at a predetermined temperature.

前記サセプタ3は、その上中央部が凸状の円板状に成形され、その上に絶縁材の間に電極12が介在されてなる静電チャック11が設けられており、電極12に接続された直流電源13から直流電圧が印加されることにより、例えばクーロン力によってウエハWを静電吸着する。前記サセプタ3の上端周縁部には、静電チャック11上に載置されたウエハWを囲むように、エッチングの均一性を向上させるための環状のフォーカスリング15が配置されている。   The susceptor 3 is formed in a disk shape having a convex center at the top, and an electrostatic chuck 11 having an electrode 12 interposed between insulating materials is provided on the susceptor 3 and connected to the electrode 12. When a DC voltage is applied from the DC power source 13, the wafer W is electrostatically adsorbed by, for example, Coulomb force. An annular focus ring 15 for improving the uniformity of etching is disposed on the periphery of the upper end of the susceptor 3 so as to surround the wafer W placed on the electrostatic chuck 11.

前記サセプタ3の上方には、このサセプタ3と平行に対向して上部電極として機能するシャワーヘッド21が設けられている。このシャワーヘッド21は、絶縁材22を介して、チャンバー2の上部に支持されており、サセプタ3との対向面24には多数の吐出孔23を有している。なお、サセプタ3とシャワーヘッド21とは、例えば25〜55mm程度離間され、この距離は前記昇降機構により調節可能である。   Above the susceptor 3, a shower head 21 that functions as an upper electrode is provided in parallel with the susceptor 3. The shower head 21 is supported on the upper portion of the chamber 2 via an insulating material 22, and has a large number of discharge holes 23 on the surface 24 facing the susceptor 3. The susceptor 3 and the shower head 21 are separated from each other by about 25 to 55 mm, for example, and this distance can be adjusted by the lifting mechanism.

前記シャワーヘッド21の中央にはガス導入口26が設けられ、さらにこのガス導入口26には、ガス供給管27が接続されており、さらにこのガス供給管27には、バルブ28を介して、エッチングガス供給源30が接続されている。そして、エッチングガス供給源30から、所定のエッチングガスが供給される。   A gas inlet 26 is provided in the center of the shower head 21, and a gas supply pipe 27 is connected to the gas inlet 26. Further, a valve 28 is connected to the gas supply pipe 27 through a valve 28. An etching gas supply source 30 is connected. Then, a predetermined etching gas is supplied from the etching gas supply source 30.

このエッチングガス供給源30は、SiC膜をエッチングする場合には、CHFまたはCHガス源、CFガス源、Oガス源、およびArガス源から、それぞれCHFガスまたはCHガス、CFガス、Oガス、およびArガスを供給するような構成にされる。一方、SiN膜をエッチングする場合には、CHガス源、Oガス源、およびArガス源から、それぞれCHガス、Oガス、およびArガスを供給するような構成にされる。 The etching gas supply source 30, when etching the SiC film, CH 3 F or CH 2 F 2 gas source, CF 4 gas source, O 2 gas source, and the Ar gas source, respectively CH 3 F gas or It is configured to supply CH 2 F 2 gas, CF 4 gas, O 2 gas, and Ar gas. On the other hand, when the SiN film is etched, the CH 2 F 2 gas, the O 2 gas source, and the Ar gas source are supplied with CH 2 F 2 gas, O 2 gas, and Ar gas, respectively. Is done.

前記チャンバー2の側壁底部近傍には排気管31が接続されており、この排気管31には排気装置35が接続されている。排気装置35はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、これによりチャンバー2内を所定の減圧雰囲気、例えば1Pa以下の所定の圧力まで真空引き可能なように構成されている。また、チャンバー2の側壁にはゲートバルブ32が設けられており、このゲートバルブ32を開にした状態でウエハWが隣接するロードロック室(図示せず)との間で搬送されるようになっている。   An exhaust pipe 31 is connected near the bottom of the side wall of the chamber 2, and an exhaust device 35 is connected to the exhaust pipe 31. The exhaust device 35 includes a vacuum pump such as a turbo molecular pump, and is configured so that the inside of the chamber 2 can be evacuated to a predetermined reduced pressure atmosphere, for example, a predetermined pressure of 1 Pa or less. Further, a gate valve 32 is provided on the side wall of the chamber 2, and the wafer W is transported between adjacent load lock chambers (not shown) with the gate valve 32 opened. ing.

上部電極として機能するシャワーヘッド21には、高周波電源40が接続されており、その給電線には整合器41が介在されている。この高周波電源40は、例えば60MHzの周波数の高周波を供給する。また、シャワーヘッド21にはローパスフィルター(LPF)42が接続されている。   A high frequency power supply 40 is connected to the shower head 21 that functions as an upper electrode, and a matching unit 41 is interposed in the power supply line. The high frequency power supply 40 supplies a high frequency of, for example, 60 MHz. The shower head 21 is connected to a low pass filter (LPF) 42.

下部電極として機能するサセプタ3には、高周波電源50が接続されており、その給電線には整合器51が介在されている。この高周波電源50は、例えば2MHzの周波数の高周波を供給する。また、このサセプタ3にはハイパスフィルター(HPF)16が接続されている。   A high frequency power supply 50 is connected to the susceptor 3 functioning as the lower electrode, and a matching unit 51 is interposed in the power supply line. The high frequency power supply 50 supplies a high frequency of 2 MHz, for example. The susceptor 3 is connected to a high pass filter (HPF) 16.

次に、上記エッチング装置を用いてSiC膜をエッチングする方法について説明する。ここでは、図2の(a)に示すように、例えばCuからなる配線層60上にバリア層としてのSiC膜61を形成し、その上に有機Si系低誘電率膜からなる層間絶縁膜62を形成した構造体において、レジスト層63をマスクとして層間絶縁膜62をエッチングして図2の(b)に示す構造を作成した後、層間絶縁膜62をマスクとしてSiC膜をエッチングする。   Next, a method for etching a SiC film using the etching apparatus will be described. Here, as shown in FIG. 2A, an SiC film 61 as a barrier layer is formed on a wiring layer 60 made of Cu, for example, and an interlayer insulating film 62 made of an organic Si-based low dielectric constant film is formed thereon. 2 is etched using the resist layer 63 as a mask to form the structure shown in FIG. 2B, and then the SiC film is etched using the interlayer insulating film 62 as a mask.

ここで、有機Si系低誘電率膜を構成する材料の典型例としては、以下に示す化学式を有するポリオルガノシロキサンを挙げることができる。

Figure 0005580844
ただし、化学式中、Rは、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、もしくはそれらの誘導体、またはフェニル基等のアリル基、もしくはその誘導体である。 Here, as a typical example of the material constituting the organic Si-based low dielectric constant film, polyorganosiloxane having the following chemical formula can be given.
Figure 0005580844
In the chemical formula, R represents an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, or a propyl group, or a derivative thereof, an allyl group such as a phenyl group, or a derivative thereof.

このエッチングに際しては、上記エッチング装置1のサセプタ3とシャワーヘッド21とのギャップを例えば80mmに設定し、ゲートバルブ32を開放して、図2の(b)に示すSiC膜61上に所定パターンにエッチングされた有機Si系低誘電率膜(low−k膜)からなる層間絶縁膜62を有するウエハWをチャンバー2内へ搬入し、サセプタ3上に載置する。そして、直流電源13からウエハWに直流電圧を印加してウエハWを静電チャック11によって静電吸着させる。次いで、ゲートバルブ32を閉じ、排気装置35によって、チャンバー2内を所定の真空度まで真空引きする。   In this etching, the gap between the susceptor 3 and the shower head 21 of the etching apparatus 1 is set to 80 mm, for example, the gate valve 32 is opened, and a predetermined pattern is formed on the SiC film 61 shown in FIG. A wafer W having an interlayer insulating film 62 made of an etched organic Si-based low dielectric constant film (low-k film) is carried into the chamber 2 and placed on the susceptor 3. Then, a DC voltage is applied from the DC power source 13 to the wafer W, and the wafer W is electrostatically attracted by the electrostatic chuck 11. Next, the gate valve 32 is closed, and the inside of the chamber 2 is evacuated to a predetermined vacuum level by the exhaust device 35.

この状態でエッチングガス供給源30から所定のエッチングガスをチャンバー2内へ供給する。ここではSiC膜61をエッチングするために、エッチングガス供給源30は、CHFまたはCHガス源、CFガス源、Oガス源、およびArガス源を有しており、これらから、それぞれCHFガスまたはCHガス、CFガス、Oガス、およびArガスをチャンバー2内へ供給する。そして、高周波電源40からシャワーヘッド21に所定の周波数の高周波電力を印加し、これにより、上部電極としてのシャワーヘッド21と下部電極としてのサセプタ3との間に高周波電界を生じさせ、上記CHFガスまたはCHガス、CFガス、Oガス、およびArガスをプラズマ化し、図2の(c)に示すように、これらをSiC膜61に作用させてSiC膜61のエッチングを進行させる。このとき、高周波電源50から下部電極であるサセプタ3に所定の周波数の高周波電力を印加してプラズマ中のイオンをサセプタ3側へ引き込むようにする。 In this state, a predetermined etching gas is supplied from the etching gas supply source 30 into the chamber 2. Here, in order to etch the SiC film 61, the etching gas supply source 30 includes a CH 3 F or CH 2 F 2 gas source, a CF 4 gas source, an O 2 gas source, and an Ar gas source. Then, CH 3 F gas or CH 2 F 2 gas, CF 4 gas, O 2 gas, and Ar gas are supplied into the chamber 2. Then, by applying a high-frequency power source 40 to the shower head 21 a high frequency power of a predetermined frequency, thereby causing high frequency electric field between the susceptor 3 as a shower head 21 and the lower electrode as an upper electrode, the CH 3 F gas or CH 2 F 2 gas, CF 4 gas, O 2 gas, and Ar gas are turned into plasma, and as shown in FIG. 2C, these are allowed to act on the SiC film 61 to etch the SiC film 61. Make it progress. At this time, high-frequency power of a predetermined frequency is applied from the high-frequency power supply 50 to the susceptor 3 that is the lower electrode so that ions in the plasma are drawn to the susceptor 3 side.

この際に、CHFを用いた場合にはCHF、CF、O、およびArの相乗効果により高いエッチングレートが得られるとともに、主にCHFおよびArの作用により、SiC膜61のlow−k膜62に対するエッチング選択比を高いものとすることができる。具体的には、SiC膜のエッチングレートを20nm/min以上、low−k膜に対するエッチング選択比を10以上とすることができる。また、CHFの代わりにCHを用いた場合には、CHFを用いた場合よりもエッチング選択比は多少劣るが、同様に高いエッチングレートを得ることができる。これらのガスの中で、CHFはSiC膜を選択的にエッチングしてエッチング選択比を高める効果を有する。CHはCHFと同様の作用を及ぼすが、CHFよりもエッチング選択比を高める効果は多少劣る。また、Arもショルダー部分のエッチング選択比を高める効果を有する。 At this time, when CH 3 F is used, a high etching rate is obtained by the synergistic effect of CH 3 F, CF 4 , O 2 , and Ar, and the SiC film is mainly obtained by the action of CH 3 F and Ar. The etching selectivity ratio of 61 to the low-k film 62 can be made high. Specifically, the etching rate of the SiC film can be 20 nm / min or more, and the etching selectivity with respect to the low-k film can be 10 or more. In the case of using CH 2 F 2 instead of CH 3 F, the etching selection ratio than with CH 3 F is somewhat inferior, it is possible to obtain the same high etching rate. Of these gases, CH 3 F has the effect of selectively etching the SiC film to increase the etching selectivity. CH 2 F 2 exert the same action as CH 3 F, but the effect of increasing the etching selection ratio than CH 3 F is somewhat inferior. Ar also has the effect of increasing the etching selectivity of the shoulder portion.

次に、実際にポリメチルシロキサンを主成分とするlow−k膜をマスクとしてSiC膜をエッチングした結果について説明する。まず、図1に示した装置を用い、チャンバー内の圧力を6.65Paとし、シャワーヘッドにプラズマ形成用の60MHzの高周波電力を供給し、サセプタにイオン引き込み用の2MHzの高周波電力を供給し、エッチングガス組成および流量、ならびに高周波電力を表1のように種々変化させてエッチングを行った。なお、サセプタとシャワーヘッドとのギャップは35mmとした。   Next, the results of actually etching the SiC film using the low-k film mainly composed of polymethylsiloxane as a mask will be described. First, using the apparatus shown in FIG. 1, the pressure in the chamber is 6.65 Pa, high frequency power of 60 MHz for plasma formation is supplied to the shower head, and high frequency power of 2 MHz for ion attraction is supplied to the susceptor. Etching was performed with various changes in the etching gas composition and flow rate, and the high-frequency power as shown in Table 1. The gap between the susceptor and the shower head was 35 mm.

Figure 0005580844
Figure 0005580844

その結果、表1に示すように、エッチングガスとしてCHまたはCHFを含むものを用いることにより、エッチングレートが20nm/min以上となることが確認された。また、これらはいずれもlow−k膜に対するエッチング選択比がlow−k膜のショルダー部分で10以上であった。 As a result, as shown in Table 1, it was confirmed that using an etching gas containing CH 2 F 2 or CH 3 F resulted in an etching rate of 20 nm / min or more. In addition, as for these, the etching selectivity with respect to the low-k film was 10 or more at the shoulder portion of the low-k film.

次いで、エッチング装置として、図1とは異なり、サセプタのみに高周波電力を供給し、サセプタとシャワーヘッドとの間の空間に水平磁界を形成するダイポールリングマグネットを具備し、マグネトロンプラズマエッチングを行う装置を用い、チャンバー内の圧力を9.98Paとし、サセプタに13.56MHzの高周波電力を供給し、エッチングガスを表1のNo.5と同様にCHFおよびOガスのみとし、これらガスの流量および高周波電力を表2のように変化させてエッチングを行った。なお、サセプタとシャワーヘッドとのギャップは27mmとした。 Next, as an etching apparatus, unlike FIG. 1, an apparatus for performing magnetron plasma etching, which includes a dipole ring magnet that supplies high-frequency power only to the susceptor and forms a horizontal magnetic field in the space between the susceptor and the shower head. The pressure in the chamber was set to 9.98 Pa, high frequency power of 13.56 MHz was supplied to the susceptor, and the etching gas was changed to No. 1 in Table 1. Etching was performed by changing the flow rate and high-frequency power of these gases as shown in Table 2 using only CH 3 F and O 2 gas as in the case of No. 5. The gap between the susceptor and the shower head was 27 mm.

Figure 0005580844
Figure 0005580844

その結果、表2に示すように、エッチングレートが130nm/min以上、エッチング選択比が10.7以上という値が得られた。   As a result, as shown in Table 2, the etching rate was 130 nm / min or more and the etching selectivity was 10.7 or more.

次に、上記エッチング装置を用いてSiN膜をエッチングする方法について説明する。ここでは、上記SiC膜の代わりにSiN膜を設けた構造、すなわち図3の(a)に示すように、例えばCuからなる配線層60上にバリア層としてのSiN膜64を形成し、その上に有機Si系低誘電率膜からなる層間絶縁膜62を形成した構造体において、レジスト層63をマスクとして層間絶縁膜62をエッチングして図3の(b)に示す構造を作成した後、層間絶縁膜62をマスクとしてSiN膜をエッチングする。   Next, a method for etching the SiN film using the etching apparatus will be described. Here, as shown in FIG. 3A, a SiN film 64 as a barrier layer is formed on a wiring layer 60 made of Cu, for example, as shown in FIG. In the structure in which the interlayer insulating film 62 made of an organic Si-based low dielectric constant film is formed, the interlayer insulating film 62 is etched using the resist layer 63 as a mask to form the structure shown in FIG. The SiN film is etched using the insulating film 62 as a mask.

このエッチングに際しては、上記エッチング装置1のサセプタ3とシャワーヘッド21とのギャップを例えば80mmに設定し、ゲートバルブ32を開放して、図3の(b)に示すSiN膜64上に所定パターンにエッチングされた有機Si系低誘電率膜(low−k膜)からなる層間絶縁膜62を有するウエハWをチャンバー2内へ搬入し、サセプタ3上に載置し、静電チャック11にて静電吸着させた後、ゲートバルブ32を閉じ、排気装置35によって、チャンバー2内を所定の真空度まで真空引きする。   In this etching, the gap between the susceptor 3 and the shower head 21 of the etching apparatus 1 is set to 80 mm, for example, the gate valve 32 is opened, and a predetermined pattern is formed on the SiN film 64 shown in FIG. A wafer W having an interlayer insulating film 62 made of an organic Si-based low dielectric constant film (low-k film) is loaded into the chamber 2, placed on the susceptor 3, and electrostatically charged by the electrostatic chuck 11. After the adsorption, the gate valve 32 is closed and the inside of the chamber 2 is evacuated to a predetermined degree of vacuum by the exhaust device 35.

この状態でエッチングガス供給源30から所定のエッチングガスをチャンバー2内へ供給する。ここではSiN膜64をエッチングするために、エッチングガス供給源30は、CHガス源、Oガス源、およびArガス源を有しており、これらから、それぞれCHガス、Oガス、およびArガスをチャンバー2内へ供給する。そして、高周波電源40からシャワーヘッド21に所定の周波数の高周波電力を印加し、これにより、上部電極としてのシャワーヘッド21と下部電極としてのサセプタ3との間に高周波電界を生じさせ、上記CHガス、Oガス、およびArガスをプラズマ化し、図3の(c)に示すように、これらをSiN膜64に作用させてSiN膜64のエッチングを進行させる。このとき、高周波電源50から下部電極であるサセプタ3に所定の周波数の高周波電力を印加してプラズマ中のイオンをサセプタ3側へ引き込むようにする。この際に、Ar量に応じてチャンバー2内のガス圧力を調整してエッチングを行う。 In this state, a predetermined etching gas is supplied from the etching gas supply source 30 into the chamber 2. Here, in order to etch the SiN film 64, the etching gas supply source 30 includes a CH 2 F 2 gas source, an O 2 gas source, and an Ar gas source, from which CH 2 F 2 gas, O 2 gas and Ar gas are supplied into the chamber 2. Then, a high frequency power of a predetermined frequency is applied from the high frequency power source 40 to the shower head 21, thereby generating a high frequency electric field between the shower head 21 as the upper electrode and the susceptor 3 as the lower electrode, and the CH 2 F 2 gas, O 2 gas, and Ar gas are turned into plasma, and as shown in FIG. 3C, these are allowed to act on the SiN film 64 to advance the etching of the SiN film 64. At this time, high-frequency power of a predetermined frequency is applied from the high-frequency power supply 50 to the susceptor 3 that is the lower electrode so that ions in the plasma are drawn to the susceptor 3 side. At this time, etching is performed by adjusting the gas pressure in the chamber 2 in accordance with the amount of Ar.

このようにエッチングガスとしてCHおよびOを上記所定比率で導入し、Ar量に応じてチャンバー2内のガス圧力を調整することにより、エッチングレートを高く維持したまま、SiN膜のlow−k膜に対するエッチング選択比を上昇させることができる。 In this way, CH 2 F 2 and O 2 are introduced as the etching gas at the predetermined ratio, and the gas pressure in the chamber 2 is adjusted according to the amount of Ar, so that the low rate of the SiN film is maintained while maintaining a high etching rate. The etching selectivity with respect to the -k film can be increased.

具体的には、図4に示すような関係が得られる。図4は、CHを0.01L/min、Oを0.01L/minの流量に固定し、Ar流量をAr/(CH+O)が0〜15に対応する0〜0.3L/minの範囲、チャンバー内ガス圧力を好ましい範囲である1.3〜12.0Paの間で変化させてSiN膜をエッチングした結果を示す図である。ここでは、シャワーヘッドに60MHz、1500Wの高周波電力を印加し、サセプタに2MHz、100Wの高周波電力を印加した。この図に示すように、図4の斜線の領域でSiN膜のエッチングレートが100nm/min以上でlow−k膜に対するエッチング選択比が10以上となった。すなわち、Ar流量が0〜0.3L/min、チャンバー内ガス圧力が1.3〜12.0Paの範囲において、Ar流量に応じて適正なガス圧力があることがわかる。 Specifically, the relationship as shown in FIG. 4 is obtained. FIG. 4 shows that CH 2 F 2 is fixed at a flow rate of 0.01 L / min, O 2 is fixed at a flow rate of 0.01 L / min, and the Ar flow rate is 0 in which Ar / (CH 2 F 2 + O 2 ) corresponds to 0-15. It is a figure which shows the result of having changed the gas pressure in a chamber within the range of -0.3L / min and 1.3-12.0Pa which is a preferable range, and etching the SiN film | membrane. Here, high frequency power of 60 MHz and 1500 W was applied to the shower head, and high frequency power of 2 MHz and 100 W was applied to the susceptor. As shown in this figure, the etching selectivity of the SiN film is 100 nm / min or more and the etching selectivity to the low-k film is 10 or more in the hatched region of FIG. That is, it can be seen that there is an appropriate gas pressure in accordance with the Ar flow rate when the Ar flow rate is 0 to 0.3 L / min and the gas pressure in the chamber is 1.3 to 12.0 Pa.

また、上部電極であるシャワーヘッド21における高周波電圧のピークトゥピーク(peak to peak)値Vppの値が300V以下であることが好ましい。このようにVppを規定することによりlow−k膜に対するエッチング選択比30以上という高い値を得ることができる。   In addition, the peak-to-peak value Vpp of the high-frequency voltage in the shower head 21 that is the upper electrode is preferably 300 V or less. By defining Vpp in this way, it is possible to obtain a high value of an etching selection ratio of 30 or more with respect to the low-k film.

次に、好ましい条件の範囲内で実際にlow−k膜をマスクとしてSiN膜をエッチングした結果について説明する。ここでは、low−k膜としてポリメチルシロキサンを主成分とするものを用い、エッチングガスとして、CHを0.01L/min、Oを0.01L/min、Arを0.1L/minの流量でチャンバー内に導入し、チャンバー内の圧力を6.65Paとし、シャワーヘッドにプラズマ形成用の60MHz、1500Wの高周波電力を供給し、サセプタにイオン引き込み用の2MHz、100Wの高周波電力を供給してエッチングを行った。なお、サセプタとシャワーヘッドとのギャップは35mmとした。その結果、エッチングレートは、センターで232.5nm/min、エッジで250.0nm/minであり、エッチング選択比はlow−k膜のショルダー部分で10以上であった。この際のVppの値は252Vであった。 Next, the results of actually etching the SiN film using the low-k film as a mask within the range of preferable conditions will be described. Here, a low-k film containing polymethylsiloxane as a main component is used, and CH 2 F 2 is 0.01 L / min, O 2 is 0.01 L / min, and Ar is 0.1 L / min as an etching gas. It is introduced into the chamber at a flow rate of min, the pressure in the chamber is set to 6.65 Pa, high frequency power of 60 MHz and 1500 W for plasma formation is supplied to the shower head, and high frequency power of 2 MHz and 100 W for ion attraction is supplied to the susceptor. Etching was performed. The gap between the susceptor and the shower head was 35 mm. As a result, the etching rate was 232.5 nm / min at the center and 250.0 nm / min at the edge, and the etching selectivity was 10 or more at the shoulder portion of the low-k film. At this time, the value of Vpp was 252V.

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々変形が可能である。例えば上記実施の形態ではSiC膜のエッチングについて有機Si系低誘電率膜の下層に形成されたもののエッチングについて示したが、これに限るものではない。また、有機Si系低誘電率膜としてポリオルガノシロキサンを用いたがこれに限るものではない。さらに、上記実施形態では、エッチング装置として、チャンバー内に上部電極としてのシャワーヘッドおよび下部電極としてのサセプタを対向するように設け、サセプタにウエハを支持させた状態で、エッチングガスを導入しつつ、シャワーヘッドにプラズマ形成用の高周波電力を印加し、サセプタにイオン引き込み用の高周波電力を印加する構成のものを用いたが、これに限るものではなく、例えば、上部電極および下部電極のいずれか一方に高周波電力を印加する構造のものであってもよいし、また、磁界を重畳させたマグネトロンプラズマエッチングを行うものであってもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the etching of the SiC film formed on the lower layer of the organic Si-based low dielectric constant film is shown, but the present invention is not limited to this. Further, although polyorganosiloxane is used as the organic Si-based low dielectric constant film, the present invention is not limited to this. Furthermore, in the above embodiment, as an etching apparatus, a shower head as an upper electrode and a susceptor as a lower electrode are provided in the chamber so as to face each other, and an etching gas is introduced while a wafer is supported by the susceptor, Although the high frequency power for plasma formation is applied to the shower head and the high frequency power for ion attraction is applied to the susceptor, the present invention is not limited to this. For example, either the upper electrode or the lower electrode A structure in which high-frequency power is applied to the substrate may be used, or magnetron plasma etching with a magnetic field superimposed may be performed.

1;エッチング装置
2;チャンバー
3;サセプタ
21;シャワーヘッド
30;エッチングガス供給源
40,50;高周波電源
61;SiC膜
62;層間絶縁膜(有機Si系低誘電率膜)
64;SiN膜
W;半導体ウエハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Etching apparatus 2; Chamber 3; Susceptor 21; Shower head 30; Etching gas supply source 40, 50; High frequency power supply 61; SiC film 62; Interlayer insulation film (organic Si system low dielectric constant film)
64; SiN film W; Semiconductor wafer

Claims (4)

SiC部分を含む被処理体を処理容器内に収容し、被処理体のSiC部分をエッチングガスのプラズマによりエッチングするエッチング方法であって、エッチングガスとしてCHとCF を含むガスを用いることを特徴とするエッチング方法。 An etching method in which an object to be processed including an SiC portion is accommodated in a processing container, and the SiC portion of the object to be processed is etched by plasma of an etching gas , and a gas containing CH 3 F and CF 4 is used as an etching gas. An etching method characterized by the above. 前記ガスはさらにOを含むことを特徴とする請求項1に記載のエッチング方法。 The etching method according to claim 1, wherein the gas further contains O 2 . 前記ガスはさらにArを含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエッチング方法。 The etching method of claim 1 or claim 2, wherein the gas further containing Ar. 有機Si系低誘電率膜をマスクとして被処理体のSiC部分をエッチングすることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のエッチング方法。 The etching method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the SiC portion of the object to be processed is etched using the organic Si-based low dielectric constant film as a mask.
JP2012049271A 2012-03-06 2012-03-06 Etching method Expired - Fee Related JP5580844B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012049271A JP5580844B2 (en) 2012-03-06 2012-03-06 Etching method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012049271A JP5580844B2 (en) 2012-03-06 2012-03-06 Etching method

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001264500A Division JP2003077896A (en) 2001-08-31 2001-08-31 Etching method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012114463A JP2012114463A (en) 2012-06-14
JP5580844B2 true JP5580844B2 (en) 2014-08-27

Family

ID=46498265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012049271A Expired - Fee Related JP5580844B2 (en) 2012-03-06 2012-03-06 Etching method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5580844B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014042192A1 (en) * 2012-09-13 2014-03-20 東京エレクトロン株式会社 Method for treatment of treated substrate, and plasma treatment device
JP6063264B2 (en) 2012-09-13 2017-01-18 東京エレクトロン株式会社 Method for processing substrate and plasma processing apparatus
JP2016213404A (en) * 2015-05-13 2016-12-15 株式会社日立ハイテクノロジーズ Plasma etching method
JP6606464B2 (en) 2016-05-20 2019-11-13 東京エレクトロン株式会社 Etching method

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0855835A (en) * 1994-08-15 1996-02-27 Sony Corp Apparatus and method for plasma etching
JP2002110644A (en) * 2000-09-28 2002-04-12 Nec Corp Etching method
JP2002289594A (en) * 2001-03-28 2002-10-04 Nec Corp Semiconductor device and its manufacturing method
US20020177303A1 (en) * 2001-05-23 2002-11-28 Qing-Tang Jiang Method for sealing via sidewalls in porous low-k dielectric layers
JP2003045964A (en) * 2001-07-30 2003-02-14 Nec Corp Semiconductor device and method of manufacturing same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012114463A (en) 2012-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9299579B2 (en) Etching method and plasma processing apparatus
JP6154390B2 (en) Electrostatic chuck
EP2911187A1 (en) Etching method
KR102260339B1 (en) Semiconductor device manufacturing method
JP6431557B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
US9011635B2 (en) Plasma processing apparatus
JP2009224441A (en) Showerhead and substrate processing apparatus
CN106663652B (en) High temperature electrostatic chuck with in-situ charge trapping material having dielectric constant design
JP6017928B2 (en) Plasma etching method and plasma etching apparatus
JP4935149B2 (en) Electrode plate for plasma processing and plasma processing apparatus
WO2014057799A1 (en) Plasma etching method
TWI662585B (en) Plasma processing device
JP5580844B2 (en) Etching method
KR101898079B1 (en) Plasma processing apparatus
US7507673B2 (en) Method for etching an object to be processed
TW201522205A (en) Etching method
US9786473B2 (en) Method of processing workpiece
JP2014003085A (en) Plasma etching method and plasma treatment device
JP4775834B2 (en) Etching method
JP2006319042A (en) Plasma cleaning method and method for forming film
JP4381526B2 (en) Plasma etching method
JP2003077896A (en) Etching method
TWI497586B (en) Plasma etching method
JP4615290B2 (en) Plasma etching method
JP2004006575A (en) Etching method

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130426

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130604

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130726

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140304

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140424

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140708

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140711

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5580844

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees