JP5859367B2 - ZrBO膜のエッチング方法、半導体装置の製造方法、及びZrBO膜のエッチング装置 - Google Patents
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Description
本開示の技術における一態様は、半導体基板を有する基材に形成されたZrBO膜をエッチングするZrBO膜のエッチング方法であって、ハロゲン含有ガスから生成されたプラズマが前記ZrBO膜に供給されて、前記ZrBO膜がエッチングされるZrBO膜エッチング工程を有する。
本願発明者らは、ハロゲン含有ガスのうち、フッ素を含有するガスから生成されたプラズマを用いたときのZrBO膜のエッチング速度が、塩素や臭素等の他のハロゲン元素を含有するガスから生成されたプラズマを用いたときのエッチング速度よりも高いことを見出した。
上記態様では、ZrBO膜がエッチングされるときには、まず、相対的にエッチング速度の高いフッ素含有ガスから生成されたプラズマが用いられ、その後に、相対的にエッチング速度の低いフッ素含有ガス以外のハロゲン含有ガスから生成されたプラズマが用いられる。
ン基板であり、前記基材には、内壁面の少なくとも一部が前記シリコン基板からなり、且つ、前記シリコン基板を貫通する電極を形成するための凹部が形成され、前記凹部の内壁面は前記凹部の底面を含み、前記ZrBO膜は、少なくとも前記凹部の内壁面に形成され、前記ZrBO膜エッチング工程では、少なくとも前記凹部の底面に形成された前記ZrBO膜がエッチングされる。
本開示におけるZrBO膜のエッチング方法、半導体装置の製造方法、及びZrBO膜のエッチング装置を具体化した第1実施形態について、図1〜図4を参照して説明する。まず、ZrBO膜のエッチング装置について図1を参照して説明する。
[エッチング装置]
図1に示されるように、ZrBO膜のエッチング装置を具体化したプラズマエッチング装置10には、上面が誘電体板としての誘電窓11aで封止された円筒状の真空槽11が搭載されている。誘電窓11aは、例えば石英から形成された円板状の部材である。真空槽11内には、円筒状のステージ12が、誘電窓11aと対向するように設置されている。ステージ12には、例えば直径が300mmである基材Sが、誘電窓11aとの対向面である載置面に載置される。基材Sは、例えばシリコン基板と、シリコン基板を貫通する貫通孔と、シリコン基板の上面及び貫通孔の内壁面に形成されたZrBO膜とを有している。
[ZrBO膜のエッチング]
次に、プラズマエッチング装置10の作用の1つとして、基材Sに形成されたZrBO膜のエッチングを行うときの動作について、図2を参照して説明する。ZrBO膜のエッチングが行われるときには、まず、プラズマエッチング装置10に搭載された他の制御部の有する指令生成部が、排気部21を駆動するための駆動指令を生成して駆動部に出力し、駆動部が駆動指令に応じた駆動信号を生成して排気部21に出力する。これにより、排気部21が駆動されることで、真空槽11内が所定の圧力に減圧される。
[ZrBO膜のエッチング速度]
上述したプラズマエッチング装置10を用いてZrBO膜のエッチングを行ったところ、フッ素含有ガスを用いた場合と、非フッ素ハロゲン含有ガスである塩素含有ガスや臭素含有ガスを用いた場合とでは、ZrBO膜のエッチング速度が異なることが、本願発明者らによって認められている。
[半導体装置の製造方法]
以下、ZrBO膜のエッチング処理を含む半導体装置の製造方法について、図3及び図4を参照して説明する。なお、本実施形態では、2つのシリコン基板が接着層を介して接着された後にTSVが形成されるVia after bonding 法を用いた半導体装置の製造方法について説明する。
上側シリコン基板43上に積層されたハードマスク44及びフォトレジスト45には、複数の貫通孔が、下側シリコン基板41の素子領域41aに対する直上の領域に形成されている。ハードマスク44は、例えば酸化シリコンや窒化シリコン等の絶縁膜からなる。
(1)ZrBO膜46のエッチング工程では、ZrBO膜46に対してハロゲン含有ガスから生成されたプラズマが供給されることで、ZrBO膜46がエッチングされる。
[第2実施形態]
本開示におけるZrBO膜のエッチング方法、半導体装置の製造方法、及びZrBO膜のエッチング装置を具体化した第2実施形態について、図5を参照して説明する。本実施形態では、第1実施形態と比べて、ZrBO膜のエッチングに用いられるハロゲン含有ガスの供給態様が異なっている。そのため以下では、こうした相違点について特に説明する。まず、本実施形態のプラズマエッチング装置と、第1実施形態のプラズマエッチング装置との相違点について説明する。なお、プラズマエッチング装置及び基材において第1実施形態と同様若しくは対応する構成については、同一の符号を用いて説明する。
[プラズマエッチング装置]
本実施形態のプラズマエッチング装置と、第1実施形態のプラズマエッチング装置とでは、制御部Cの記憶部C2に記憶されているプロセスレシピの有するエッチングステップが異なる。つまり、本実施形態のエッチングステップは、まず、フッ素含有ガス供給部22、酸素ガス供給部24、及び排気部21が駆動されることによって、真空槽11内が所定の圧力に維持される。そして、これらに加えて非フッ素ハロゲン含有ガス供給部が駆動された後、フッ素含有ガス供給部22の駆動が停止されることで、真空槽11内が所定の圧力に維持される。加えて、バイアス用高周波電源13、及びアンテナ用高周波電源32が駆動されることによって、所定の高周波電力が、各電源13,32から出力される。
[ZrBO膜のエッチング]
次に、プラズマエッチング装置の作用の一つとして、基材Sに形成されたZrBO膜のエッチングを行うときの動作について、図5を参照して説明する。ZrBO膜のエッチングが行われるときには、まず、第1実施形態と同様、排気部21が駆動されることで、真空槽11内が所定の圧力に減圧され、そして、減圧された真空槽11内に搬入された基材Sが、ステージ12に載置される。
以上説明した第2実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
・フッ素含有ガスは、六フッ化硫黄ガスに限らず、三フッ化窒素ガス、三フッ化塩素ガス、フッ素ガス、二フッ化キセノンガス等であってもよい。
・フッ素含有ガス、及び非フッ素ハロゲン含有ガスは、炭素を含むガスであってもよい。例えば、フッ素含有ガスは、四フッ化炭素ガス、三フッ化メタン等であってもよく、また、非フッ素ハロゲン含有ガスは、四塩化炭素ガス、四臭化炭素ガス等であってもよい。
・第1実施形態では、フッ素含有ガスのみが用いられてZrBO膜がエッチングされてもよいし、非フッ素ハロゲン含有ガスのみが用いられてZrBO膜がエッチングされてもよい。
・酸素ガスの供給を行わなくてもよい。この場合、プラズマエッチング装置10から酸素ガス供給部24を割愛してもよい。
・バリアメタル層47、及びシード層48は、実施形態に記載の方法以外の方法にて形成されるようにしてもよい。
・プラズマエッチング装置10は、ステージ12に対向する誘電窓11a上に高周波アンテナ31が配置された構成に限らず、ステージ12が収容される円筒状の真空槽における側面に高周波アンテナが巻き回された構成であってもよい。
Claims (9)
- 半導体基板を有する基材に形成されたZrBO膜をエッチングするZrBO膜のエッチング方法であって、
ハロゲン含有ガスから生成されたプラズマが前記ZrBO膜に供給されて、前記ZrBO膜がエッチングされるZrBO膜エッチング工程を有する
ことを特徴とするZrBO膜のエッチング方法。 - 前記ハロゲン含有ガスはフッ素含有ガスである
請求項1に記載のZrBO膜のエッチング方法。 - 前記ハロゲン含有ガスは、前記フッ素含有ガスからフッ素を含まないハロゲン含有ガスに切り替えられる
請求項2に記載のZrBO膜のエッチング方法。 - 前記半導体基板は、シリコン基板であり、
前記基材には、内壁面の少なくとも一部が前記シリコン基板からなり、且つ、前記シリコン基板を貫通する電極を形成するための凹部が形成され、
前記凹部の内壁面は前記凹部の底面を含み、前記ZrBO膜は、少なくとも前記凹部の内壁面に形成され、
前記ZrBO膜エッチング工程では、少なくとも前記凹部の底面に形成された前記ZrBO膜がエッチングされる
請求項1〜3のいずれか一項に記載のZrBO膜のエッチング方法。 - 前記基材が、第1シリコン基板と、前記第1シリコン基板に積層される第2シリコン基板とを有し、
前記凹部は、前記第2シリコン基板を貫通して、前記第1シリコン基板の一部を露出させ、
前記ZrBO膜エッチング工程では、前記凹部の底面が露出される前に、前記ハロゲン含有ガスは、前記フッ素含有ガスからフッ素を含まないハロゲン含有ガスに切り替えられる
請求項4に記載のZrBO膜のエッチング方法。 - 半導体基板を有する基材に対してZrBO膜を形成するZrBO膜形成工程と、
ハロゲン含有ガスから生成されたプラズマが前記ZrBO膜に供給されて、前記ZrBO膜がエッチングされるZrBO膜エッチング工程とを備える
半導体装置の製造方法。 - 前記半導体基板は、シリコン基板であり、
前記ZrBO膜形成工程よりも前に、内壁面の少なくとも一部が前記シリコン基板からなり、且つ、前記シリコン基板を貫通する電極を形成するための凹部が前記基材に対して形成される凹部形成工程をさらに備え、
前記凹部の内壁面は前記凹部の底面を含み、前記ZrBO膜形成工程では、前記ZrBO膜が、少なくとも前記凹部の内壁面に形成され、
前記ZrBO膜エッチング工程では、少なくとも前記凹部の底面に形成された前記ZrBO膜がエッチングされる
請求項6に記載の半導体装置の製造方法。 - 半導体基板を有する基材を収容する真空槽と、
ハロゲン含有ガスからプラズマを前記真空槽内に生成するプラズマ源とを備え、
前記半導体基板に形成されたZrBO膜に前記プラズマを供給して、該ZrBO膜をエッチングする
ZrBO膜のエッチング装置。 - 前記真空槽内には、前記基材が載置されるステージが配置され、
前記真空槽において前記ステージにおける基材の載置面と対向する面が、誘電体板によって形成され、
前記プラズマ源は、
前記誘電体板上に配置された高周波アンテナと、
前記高周波アンテナに高周波電力を供給する電源とを備え、
前記高周波アンテナは、前記ステージにおける前記基材の載置面と対向するように配置されている
請求項8に記載のZrBO膜のエッチング装置。
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