WO2017221807A1 - 被処理体を処理する方法 - Google Patents

被処理体を処理する方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2017221807A1
WO2017221807A1 PCT/JP2017/022155 JP2017022155W WO2017221807A1 WO 2017221807 A1 WO2017221807 A1 WO 2017221807A1 JP 2017022155 W JP2017022155 W JP 2017022155W WO 2017221807 A1 WO2017221807 A1 WO 2017221807A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
processing chamber
plasma
supply
frequency power
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2017/022155
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健次 大内
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 KR1020197001251A priority Critical patent/KR102436210B1/ko
Priority to US16/310,459 priority patent/US10937660B2/en
Priority to JP2018523999A priority patent/JP6722760B2/ja
Priority to CN201780037999.9A priority patent/CN109314059B/zh
Publication of WO2017221807A1 publication Critical patent/WO2017221807A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
    • H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H10P50/24—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials
    • H10P50/242—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials of Group IV materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/24—Deposition of silicon only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/401—Oxides containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
    • C23C16/5096—Flat-bed apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F4/00—Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32477—Vessel characterised by the means for protecting vessels or internal parts, e.g. coatings
    • H01J37/32495—Means for protecting the vessel against plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
    • H10P14/63—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by the formation processes
    • H10P14/6326—Deposition processes
    • H10P14/6328—Deposition from the gas or vapour phase
    • H10P14/6334—Deposition from the gas or vapour phase using decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H10P14/6336—Deposition from the gas or vapour phase using decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
    • H10P14/66—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by the type of materials
    • H10P14/668—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by the type of materials the materials being characterised by the deposition precursor materials
    • H10P14/6681—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by the type of materials the materials being characterised by the deposition precursor materials the precursor containing a compound comprising Si
    • H10P14/6682—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by the type of materials the materials being characterised by the deposition precursor materials the precursor containing a compound comprising Si the compound being a silane, e.g. disilane, methylsilane or chlorosilane
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
    • H10P14/69—Inorganic materials
    • H10P14/692—Inorganic materials composed of oxides, glassy oxides or oxide-based glasses
    • H10P14/6921—Inorganic materials composed of oxides, glassy oxides or oxide-based glasses containing silicon
    • H10P14/6922—Inorganic materials composed of oxides, glassy oxides or oxide-based glasses containing silicon the material containing Si, O and at least one of H, N, C, F or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
    • H10P14/6924—Inorganic materials composed of oxides, glassy oxides or oxide-based glasses containing silicon the material containing Si, O and at least one of H, N, C, F or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC the material being halogen doped silicon oxides, e.g. FSG
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
    • H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H10P50/26—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of conductive or resistive materials
    • H10P50/264—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of conductive or resistive materials by chemical means
    • H10P50/266—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of conductive or resistive materials by chemical means by vapour etching only
    • H10P50/267—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of conductive or resistive materials by chemical means by vapour etching only using plasmas
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
    • H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H10P50/28—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials
    • H10P50/282—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials of inorganic materials
    • H10P50/283—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials of inorganic materials by chemical means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/04—Apparatus for manufacture or treatment
    • H10P72/0402—Apparatus for fluid treatment
    • H10P72/0418—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H10P72/0421—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P95/00—Generic processes or apparatus for manufacture or treatments not covered by the other groups of this subclass
    • H10P95/90—Thermal treatments, e.g. annealing or sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W20/00—Interconnections in chips, wafers or substrates
    • H10W20/01—Manufacture or treatment
    • H10W20/071—Manufacture or treatment of dielectric parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W74/00—Encapsulations, e.g. protective coatings
    • H10W74/01—Manufacture or treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332—Coating
    • H01J2237/3321—CVD [Chemical Vapor Deposition]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H01J2237/3341—Reactive etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H01J37/32724—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/70—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping
    • H10P72/72—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H10P72/722—Details of electrostatic chucks

Definitions

  • Embodiments described herein relate generally to a method for processing an object to be processed.
  • the wiring pattern has become highly detailed, and therefore, a highly accurate patterning technique is required.
  • the surface state (material) on which pattern film formation is performed is considered to affect the nuclear growth time (incubation time). It is considered one of the process factors.
  • the development of technology to apply the difference in the nucleation time depending on the surface condition (material) to the selective pattern deposition has been promoted, but the difference in the surface condition (material) is nucleated. The technology development is difficult because of the relatively small impact on time.
  • Non-Patent Document 1 by selectively attaching SAM (Self-Assembled Monolayer) to the surface on which pattern film formation is performed, the difference in the surface state (for example, hydrophilicity, hydrophobicity, etc.) is increased.
  • SAM Self-Assembled Monolayer
  • Non-Patent Document 1 the process of pattern film formation can be complicated, for example, a process such as attaching SAM before film formation is required. Therefore, it is desired to realize a technique capable of performing selective pattern deposition while suppressing process complexity.
  • a method for treating a workpiece includes a metal part, an insulating part, and a main surface, and the first surface of the metal part and the second surface of the insulating part are exposed on the main surface side.
  • This method includes (a) a first step of accommodating an object to be processed in a processing chamber of a plasma processing apparatus, and (b) a second step of starting supply of a first gas into the processing chamber after the first step. (C) After the second step, a process of supplying the second gas and the high frequency power for plasma generation into the processing chamber and generating plasma by the gas in the processing chamber containing the second gas is started.
  • a third step The first gas contains oxygen.
  • the plasma generated in the third step contains deposition species and etching species. In the plasma generated in the third step, the proportion of etching species is greater than the proportion of deposition species.
  • the deposition species element may be silicon and the etching species element may be halogen.
  • the etching species element may be fluorine.
  • the second gas can contain silicon and halogen.
  • the metal part can contain copper.
  • the supply of the second gas into the processing chamber and the supply of the high frequency power for plasma generation into the processing chamber can be performed at the same timing.
  • the method further includes a fourth step of terminating the generation of plasma after the third step.
  • the supply of the first gas into the processing chamber and the supply of the second gas into the processing chamber are completed at the same timing after the supply of the high frequency power for plasma generation into the processing chamber is completed. To do.
  • the inner surface of the processing chamber may have a portion covered with a precoat film containing silicon and halogen.
  • the temperature of the object to be processed can be in the range of 50 degrees Celsius or more and 450 degrees Celsius or less.
  • the inventor has suppressed the lamination of the film on the first surface of the metal part when the temperature of the object to be processed is in the range of 50 degrees Celsius or more and 450 degrees Celsius or less in the third step. It has been found that the lamination of the film to the second surface of the insulating part is facilitated.
  • FIG. 1 is a flow diagram illustrating a method according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a plasma processing apparatus that performs the method shown in FIG. 3 includes (a) part and (b) part, and (a) part of FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the state of the object to be processed before each step of the method shown in FIG.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view schematically showing the state of the object to be processed after each step of the method shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing the execution timing of various processes performed in each step of the method shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a state in which a precoat film is formed on the inner surface of the processing chamber.
  • FIG. 6 is a diagram showing the results of Examples obtained for each material of the underlayer.
  • FIG. 7 shows the results obtained under various process conditions.
  • FIG. 1 is a flow diagram illustrating a method of an embodiment.
  • a method MT according to an embodiment shown in FIG. 1 is a method for processing an object to be processed (hereinafter also referred to as “wafer”).
  • a series of steps can be performed using a single plasma processing apparatus.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a plasma processing apparatus.
  • FIG. 2 schematically shows a cross-sectional structure of a plasma processing apparatus 10 that can be used in various embodiments of a method for processing an object.
  • the plasma processing apparatus 10 is an inductively coupled plasma etching apparatus.
  • the plasma processing apparatus 10 includes a processing container 1.
  • the processing container 1 is provided airtight.
  • the processing container 1 includes a conductive material.
  • the inner wall surface of the processing container 1 may include a material such as anodized aluminum.
  • the processing container 1 is assembled so as to be disassembled, and is grounded by a ground wire 1a.
  • the processing container 1 is partitioned into an antenna chamber 3 and a processing chamber 4 by a dielectric wall 2 in the vertical direction.
  • the dielectric wall 2 constitutes the ceiling wall of the processing chamber 4.
  • the dielectric wall 2 is made of ceramics such as Al 2 O 3 , quartz, or the like.
  • a shower casing 11 for supplying a processing gas is fitted into the lower portion of the dielectric wall 2.
  • the shower housing 11 is provided in a cross shape and supports the dielectric wall 2 from below.
  • the shower casing 11 that supports the dielectric wall 2 is suspended from the ceiling of the processing container 1 by a plurality of suspenders (not shown).
  • the shower housing 11 can include a conductive material such as metal.
  • the inner surface of the shower housing 11 may include, for example, anodized aluminum so as not to generate contaminants.
  • a gas flow path 12 extending along the dielectric wall 2 is formed in the shower housing 11, and a plurality of gas supply holes 12 a extending toward the susceptor 22 communicate with the gas flow path 12.
  • a gas supply pipe 20 a is provided in the center of the upper surface of the dielectric wall 2 so as to communicate with the gas flow path 12.
  • the gas supply pipe 20a extends from the dielectric wall 2 to the outside of the processing container 1, and is connected to a processing gas supply system 20 including a processing gas supply source and a valve system. In the plasma processing, the processing gas supplied from the processing gas supply system 20 is supplied into the shower housing 11 through the gas supply pipe 20a, and the lower surface of the shower housing 11 (the surface facing the processing chamber 4).
  • the gas supply holes 12a are discharged into the processing chamber 4.
  • a support shelf 5 protruding inward is provided between the side wall 3 a of the antenna chamber 3 and the side wall 4 a of the processing chamber 4 in the processing container 1, and the dielectric wall 2 is placed on the support shelf 5. .
  • a high frequency antenna 13 is disposed on the dielectric wall 2 so as to face the dielectric wall 2.
  • the high frequency antenna 13 is separated from the dielectric wall 2 within a range of, for example, 50 mm or less by a spacer 13a made of an insulating member.
  • a spacer 13a made of an insulating member.
  • four feeding members 16 extending in a direction perpendicular to the upper surface of the dielectric wall 2 (in the vertical direction) are provided.
  • the high frequency power supply 15 is connected.
  • the power supply member 16 is disposed around the gas supply pipe 20a.
  • high-frequency power for plasma generation with a frequency of, for example, about 13.56 [MHz] for forming an induction electric field is supplied from the high-frequency power supply 15 into the processing chamber 4 via the high-frequency antenna 13.
  • the induction electric field is formed in the processing chamber 4, and the induction electric field causes the shower housing 11 to enter the processing chamber 4.
  • a plasma of the supplied processing gas is generated.
  • casing 11 is provided in the cross shape, and even if the shower housing
  • a susceptor 22 (mounting table) is provided below the processing chamber 4 (opposite the dielectric wall 2) so as to face the high-frequency antenna 13 with the dielectric wall 2 interposed therebetween.
  • a wafer W that is an object to be processed is placed on the susceptor 22.
  • the susceptor 22 can include a conductive material.
  • the surface of the susceptor 22 can include, for example, anodized aluminum or alumina sprayed aluminum.
  • the wafer W placed on the susceptor 22 is attracted and held on the susceptor 22 by an electrostatic chuck (not shown).
  • the susceptor 22 is accommodated in the insulator frame 24 and supported by the support column 25.
  • the support column 25 has a hollow structure. Between the insulator frame 24 that houses the susceptor 22 and the bottom of the processing container 1 (the side of the processing container 1 where the support column 25 is provided), a bellows 26 that hermetically surrounds the support column 25 is disposed. Yes.
  • a loading / unloading port 27a for loading / unloading the wafer W and a gate valve 27 for opening / closing the loading / unloading port 27a are provided on the side wall 4a of the processing chamber 4.
  • the susceptor 22 is connected to a high-frequency power source 29 via a matching unit 28 by a power feeding rod 25 a provided in the support column 25.
  • the high frequency power supply 29 applies a bias high frequency power, for example, a bias high frequency power having a frequency of about 400 [kHz] to 6 [MHz] to the susceptor 22 during plasma processing.
  • the ions in the plasma generated in the processing chamber 4 can be effectively drawn into the wafer W by the high frequency power for bias.
  • a temperature control mechanism including a heating means such as a ceramic heater, a refrigerant flow path, and the like, and a temperature sensor are provided in the susceptor 22 (none of which is shown). Piping and wiring for these mechanisms and members are all led out of the processing vessel 1 through the inside of the support column 25.
  • An exhaust device 30 including a vacuum pump or the like is connected to the bottom of the processing chamber 4 (the side of the processing chamber 4 where the support column 25 is provided) via an exhaust pipe 31.
  • the processing chamber 4 is evacuated by the exhaust device 30, and the inside of the processing chamber 4 is set and maintained at a predetermined vacuum atmosphere (for example, an atmospheric pressure of about 1.33 [Pa]) during the plasma processing.
  • the high frequency antenna 13 has four power feeding units (for example, a power feeding unit 41, a power feeding unit 43, and the like).
  • the four power supply units are connected to the power supply member 16.
  • the four power feeding units are arranged around the center of the high-frequency antenna 13 so as to be separated by about 90 degrees, for example.
  • Two antenna wires extend outward from each of the four power feeding units, and each antenna wire is grounded via a capacitor 18.
  • the plasma processing apparatus 10 includes a control unit Cnt.
  • the control unit Cnt is a computer including a processor, a storage unit, an input device, a display device, and the like, and controls each unit of the plasma processing apparatus 10.
  • the control unit Cnt operates according to a program based on the input recipe and sends out a control signal. According to a control signal from the control unit Cnt, the selection and flow rate of the gas supplied from the processing gas supply system 20, the exhaust of the exhaust device 30, the power supply from the high frequency power supply 15 and the high frequency power supply 29, and the temperature of the susceptor 22 , Can be controlled. Note that each step (steps S1 to S4 shown in FIG. 1) of the method (method MT) for processing an object to be processed disclosed in this specification operates each part of the plasma processing apparatus 10 under the control of the control unit Cnt. Can be implemented.
  • Part (a) of FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the state of the object to be processed before each step of the method MT shown in FIG.
  • Part (b) of FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the state of the object to be processed after each step of the method MT shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing the execution timing of various processes performed in each step of the method MT shown in FIG.
  • the method MT shown in FIG. 1 includes steps S1 to S4 as main steps of the method MT.
  • step S ⁇ b> 1 first step
  • the wafer W is accommodated in the processing chamber 4 of the processing container 1 of the plasma processing apparatus 10.
  • the surface inside the process chamber 4 used for implementation of process S1 may have the part covered with the precoat film
  • FIG. 5 schematically shows a state in which the precoat film PC is formed on the inner surface of the processing chamber 4. Although FIG. 5 shows the precoat film PC formed on the entire inner surface of the processing chamber 4, the precoat film PC may be formed on a part of the inner surface of the processing chamber 4.
  • the precoat film PC is a film containing silicon and halogen (for example, fluorine).
  • the proportion of silicon can be about one time or less of the proportion of halogen.
  • the thickness of the precoat film PC is substantially uniform, but is on average about 50 to 100 [nm] or more.
  • the wafer W accommodated in the processing chamber 4 in the step S1 includes a metal part 61 and an insulating part 62, as shown in part (a) of FIG.
  • the main surface 6 of the wafer W is formed by performing CMP (Chemical-Mechanical-Polishing or Planarization) after performing damascene, and the metal part 61 is formed through performing damascene.
  • the metal part 61 is embedded in the insulating part 62 on the main surface 6, and the surface 61 a (first surface) of the metal part 61 and the surface 62 a (second surface) of the insulating part 62 on the main surface 6 side. Is exposed.
  • the surface 61a of the metal part 61 and the surface 62a of the insulating part 62 may both be included in the main surface 6 of the wafer W. Not only the surface 62a of the insulating part 62 but also the surface 62a of the insulating part 62 among the surface 61a of the metal part 61 and the surface 62a of the insulating part 62 as in the embodiment PTb shown in FIG.
  • the front surface 61 a of the metal part 61 is included so as to extend along the main surface 6 at a position lowered from the main surface 6 toward the inside of the wafer W, and the recess of the wafer W is formed on the main surface 6. 61b may be defined.
  • the material of the metal part 61 may be copper (Cu), for example.
  • the material of the metal part 61 may further be cobalt (Co), tungsten (W), aluminum (Al), rubidium (Ru), tantalum (Ta), titanium (Ti), or the like.
  • the insulating unit 62 may be an ILD (Inter Level Dielectric).
  • the material of the insulating part 62 may be a metal oxide such as SiO x , SiN x , SiC x , SiOC, SiOCH, Al 2 O 3 , where x is a natural number.
  • the material of the insulating part 62 may be an organic material.
  • step S2 the pressure in the processing chamber 4 is adjusted to the process pressure. Specifically, the pressure in the processing chamber 4 is adjusted by starting the supply of the first gas into the processing chamber 4. As shown in the graph G1 in FIG. 4, in step S2, the supply of the first gas into the processing chamber 4 is started at time T1 (the supply of the first gas is turned from OFF to ON). Graph G1 shows the start timing and end timing of the supply of the first gas into the processing chamber 4 in the method MT. The supply of the first gas into the processing chamber 4 is continued until time T4. Time T4 is a time after time T1.
  • the first gas can be a gas containing oxygen.
  • the first gas can be O 2 gas.
  • step S3 the insulating film 63 is selectively formed only on the surface 62a of the insulating portion 62 in the main surface 6 of the wafer W by using plasma CVD (CVD: Chemical Vapor Deposition).
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • step S ⁇ b> 3 the second gas and the high frequency power for plasma generation are supplied into the processing chamber 4, and processing for generating plasma in the processing chamber 4 including the gas in the processing chamber 4 including the second gas is started. .
  • the plasma generated in step S3 contains deposition species and etching species.
  • the proportion of etching species is greater than the proportion of deposition species.
  • the proportion of etching species is about 4 to 6 times the proportion of deposition species.
  • the second gas may be a gas containing silicon and halogen.
  • the deposition species element is silicon
  • the etching species element is halogen. is there.
  • the second gas can be, for example, a gas containing silicon and fluorine (for example, SiF 4 gas).
  • the deposition type element is silicon.
  • the etching species element is fluorine.
  • step S ⁇ b> 3 the supply of the second gas into the processing chamber 4 and the supply of the high frequency power for plasma generation into the processing chamber 4 are performed at the same timing.
  • step S3 the supply of the second gas into the processing chamber 4 and the supply of high-frequency power for plasma generation into the processing chamber 4 are performed at time T2.
  • Both start at the same timing the supply of the second gas and the supply of the high frequency power for plasma generation are switched from OFF to ON at the same timing).
  • Graph G2 shows the start timing and end timing of the supply of the second gas into the processing chamber 4 in the method MT.
  • Graph G3 shows the start timing and end timing of the supply of the high frequency power for plasma generation into the processing chamber 4 in the method MT.
  • Time T2 is a time after time T1 and before time T4.
  • the supply of the second gas into the processing chamber 4 is continued until time T4.
  • the supply of the high frequency power for plasma generation into the processing chamber 4 is continued until time T3.
  • Time T3 is a time after time T2 and before time T4.
  • the insulating film 63 is formed only on the surface 62a of the insulating part 62 and is not formed on the surface 61a of the metal part 61, as shown in FIG. As described above, the insulating film 63 is selectively formed on the insulating portion 62 in the main surface 6 of the wafer W by the step S3.
  • the insulating film 63 includes halogen (X) when the etching species element contained in the plasma generated in step S3 is halogen (X), and may be, for example, a SiO: X film. In particular, when the etching species element is fluorine, the insulating film 63 is a SiO: F film.
  • step S4 the generation of plasma in the processing chamber 4 started in step S3 is terminated.
  • step S4 after the supply of the high frequency power for plasma generation into the processing chamber 4 is completed, the supply of the first gas into the processing chamber 4, the supply of the second gas into the processing chamber 4, At the same time.
  • the supply of the first gas into the processing chamber 4 and the supply of the second gas into the processing chamber 4 are both ended at the same timing (the first gas supply and the first gas supply). The gas supply of 2 is turned off and maintained at the same timing).
  • the etching effect of the etching species on the surface 61a of the metal part 61 is insulative in the case where the plasma generated in step S3 contains not only the deposition species but also a relatively large amount of etching species. Therefore, the deposition of the insulating film 63 by the deposition species proceeds on the surface 62a of the insulating portion 62, but the surface 61a of the metal portion 61 has a film effect due to the etching effect of the etching species. It has been found that the phenomenon that deposition is suppressed occurs.
  • This phenomenon is considered due to the fact that the difference between the incubation time of the surface 62a of the insulating part 62 and the incubation time of the surface 61a of the metal part 61 is increased by the etching species. That is, when the incubation is long (in this embodiment, the surface of the metal part), since the nucleation at the initial stage of film growth on the surface is slow, the annihilation rate of the nuclei by etching becomes larger than the nucleation rate and the film growth is suppressed. .
  • the incubation is short (in this embodiment, the surface of the insulating film)
  • nucleation at the initial stage of film growth on the surface is fast, so that the nucleation rate of the nuclei by etching is smaller than the nucleation rate and the film growth is promoted.
  • the ratio between the deposition type and the etching type in the plasma for example, by adjusting the gas type that generates the plasma
  • the surface 61a of the metal part 61 is insulated from the process without complicating the process.
  • the insulating film 63 can be selectively formed only on the surface 62a of the insulating portion 62 on the main surface 6 of the wafer W where the surface 62a of the portion 62 is exposed.
  • a film forming site which is the bottom of a trench groove between metal wirings is locally formed by infrared light (Japanese Patent Laid-Open No. 2-9126) or ultraviolet light (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-359241).
  • the method MT according to the embodiment does not require such complicated two-stage processing, and only one stage of processing needs to be executed. Is improved. Further, in the method MT according to the embodiment, an insulating film is not formed so as to be embedded between the wiring and the protruding portion, but only from the surface 62a of the insulating portion 62 to the main surface 6 of the wafer W.
  • the insulating film 63 can be grown and the trench and hole of the insulating film can be formed by leaving the surface 62a of the part 61 and upward from the surface 62a of the metal part 61, it is possible to greatly reduce the process of forming the wiring. It becomes. Further, in the method MT according to the embodiment, the electron transfer is not performed by using the deposition species and the etching species generated by the plasma, and adjusting the ratios thereof, instead of the selective growth of the insulating film simply based on the difference in the base.
  • the insulating film 63 can be selectively grown on the insulating portion 62 rather than the surface 62a (metal surface) of the metal portion 61 having the property of being relatively easily performed.
  • the insulating film 63 can be selectively formed only on the surface 62a of the insulating portion 62 in the main surface 6 of the wafer W. It becomes. In particular, even when fluorine is used as the etching seed element, the insulating film 63 can be selectively formed only on the surface 62 a of the insulating portion 62 in the main surface 6 of the wafer W. In addition, since the second gas contains silicon and halogen (for example, fluorine), the plasma generated in step S3 may include deposition species and etching species. Even when the material of the metal part 61 is copper, the insulating film 63 can be selectively formed only on the surface 62 a of the insulating part 62.
  • step S3 the supply of the second gas and the supply of the high frequency power for plasma generation are performed at the same timing, so that the deposition by the deposition species and the etching by the etching species are suitably performed with a good balance.
  • the selective formation of the insulating film 63 is more preferably realized.
  • step S4 since the supply of the second gas and the like is completed after the supply of the high frequency power for plasma generation is completed and the generation of the plasma is completed, the film is deposited excessively by the plasma. However, after the film deposition by the plasma is finished and before the supply of the second gas is finished, the etching is continued by the halogen contained in the second gas, so that the excessive deposition is performed. Can be removed.
  • the timing of the supply of the second gas and the supply of the high frequency power for plasma generation is preferably the same, but the increase in the concentration of the second gas in the processing chamber 4 may cause a time delay. In such a case, the supply of high-frequency power may be gradually increased. By doing so, deposition by deposition species and etching by etching species can be performed in a well-balanced manner.
  • PC the second gas containing silicon and halogen
  • the main gas of the wafer W is formed by the second gas and each atom of silicon and halogen separated from the precoat film PC.
  • Example 1 Steps S2 and S3 can be performed, for example, under the following conditions.
  • the following conditions are conditions when the precoat film PC is not formed on the inner surface of the processing chamber 4.
  • -Pressure value in the processing chamber 4 [Pa]: 0.1 to 10 [Pa]
  • Processing gas O 2 gas (first gas), SiF 4 gas (second gas)
  • a precoat film PC containing silicon and halogen may be formed on the inner surface of the processing chamber 4 used in step S1.
  • the film thickness of the precoat film PC is about 100 [nm] or less.
  • the precoat film PC is formed on almost the entire surface of the processing chamber 4.
  • Steps S2 to S4 are performed using the following process conditions A, with the material of the underlayer being Si, th-Ox (thermal oxide film), SiN, SiCOH, and Cu, as shown in FIGS. 6 and 7.
  • the result was obtained.
  • FIG. 6 is a diagram showing the results of Examples obtained for each material of the underlayer.
  • the horizontal axis in FIG. 6 represents the execution time [sec] of step S3, and the vertical axis in FIG. 6 represents the thickness (Film Thickness) [nm] of the stacked films.
  • FIG. 7 shows the results obtained under various process conditions.
  • All the results shown in FIG. 6 are the results obtained under the condition that the temperature of the wafer W (underlayer) is 50 [° C.] when the process S3 is performed together with the process condition A.
  • a result G1 shown in FIG. 7 is a result obtained under the process condition A while changing the temperature (T [° C.]) of the wafer W (underlayer) in the step S3.
  • the result G2 shown in FIG. 7 shows that the gas flow rate [sccm] in the process condition A is changed while changing the temperature (T [° C.]) of the wafer W (underlayer) in step S3.
  • the result G4 shown in FIG. 7 shows the value [Pa] of the pressure in the processing chamber 4 in the process condition A while changing the temperature (T [° C.]) of the wafer W (underlayer) in step S3.
  • -Pressure value in the processing chamber 4 [Pa]: 1.7 [Pa] This is the result obtained under the following conditions.
  • the result G5 shown in FIG. 7 indicates that the frequency value [MHz] and the bias power value [of the high-frequency power source 29 in the process condition A while changing the temperature (T [° C.]) of the wafer W (underlayer) in step S3.
  • step S3 when the temperature of the wafer W (underlayer) is in the range of 50 degrees Celsius or more and 450 degrees Celsius or less, The film lamination on the surface of the underlayer of the material (Cu) is suppressed, and the film lamination on the surface of the underlayer of the insulating material (Si, th-Ox (thermal oxide film), SiN, SiCOH) is promoted. It was found that.
  • the material of the underlayer is an insulating material (Si, th-Ox (thermal oxide film), SiN, SiCOH), as the execution time of step S3 increases, The formed film thickness also increases.
  • the material of the underlayer is a metallic material (Cu), a film is hardly formed on the underlayer regardless of the execution time of step S3.
  • the wafer W (underlayer) in step S3 is used regardless of whether the material of the underlayer is an insulating material (Si, th-Ox (thermal oxide film), SiN, SiCOH). Is not more than 450 degrees Celsius, and more than room temperature (more specifically, 50 degrees Celsius) (that is, within the range of 50 degrees Celsius and 450 degrees Celsius), the process conditions Even if each element included, that is, the pressure in the processing chamber 4, the gas flow rate, the bias power of the high-frequency power source 29, etc. has various values, the lamination rate of the film formed on the underlying layer [nm / sec] is a sufficiently large value. According to the results G1 to G5 shown in FIG.
  • the film is formed by Si, th-Ox (thermal oxide film). , SiN, SiCOH, etc., it is suitable when performed on an underlayer of an insulating material.
  • step S3 supply of the second gas into the processing chamber 4 and supply of high-frequency power for plasma generation into the processing chamber 4 are performed at time T2, but the second gas into the processing chamber 4 is supplied at time T2.
  • the gas supply timing may be earlier than the plasma generation high-frequency power supply timing into the processing chamber 4 to the extent that the plasma state in the processing chamber 4 does not become unstable.
  • SYMBOLS 1 Processing container, 10 ... Plasma processing apparatus, 11 ... Shower housing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

プロセスの複雑化を抑制しつつ選択的なパターン成膜が行える技術を提供する一実施形態において、ウエハＷを処理する方法ＭＴが提供され、ウエハＷは金属部６１、絶縁部６２、主面６を含み、主面６の側において金属部６１の表面６１ａと絶縁部６２の表面６２ａとが露出されており、方法ＭＴは、プラズマ処理装置１０の処理室４内にウエハＷを収容する工程Ｓ１と、処理室４内にＯ２ガスの供給を開始する工程Ｓ２と、ＳｉＦ４ガスとプラズマ生成用高周波電力とを処理室４内に供給してＳｉＦ４ガスを含む処理室４内のガスによるプラズマを処理室４内で生成する工程Ｓ３とを備え、工程Ｓ３で生成されるプラズマはデポジション種とエッチング種とを含有し、工程Ｓ３で生成されるプラズマにおいてエッチング種が占める割合はデポジション種が占める割合よりも多い。

Description

被処理体を処理する方法
本発明の実施形態は、被処理体を処理する方法に関するものである。
半導体の微細化に伴って、配線パターンが高詳細なものとなっており、よって高精度のパターニング技術が要求されている。ところで、ＣＶＤやＡＬＤといった成膜プロセスにおいて、パターン成膜が行われる表面の状態（材質）は、核成長時間（インキュベーションタイム（incubation　time））に影響を与えると考えられており、よって、主要なプロセスファクタの一つであると考えられている。このような、表面の状態（材質）に応じた核成長時間の相異を選択的なパターン成膜に適用する技術開発が進められているが、表面の状態（材質）の相異が核成長時間に及ぼす影響が比較的に小さいので、当該技術開発は困難を伴っている。非特許文献１には、パターン成膜が行われる表面にＳＡＭ（Self-Assembled　Monolayer）を選択的に付着させて表面の状態（例えば親水性、疎水性等）の相異を増大させることによって、表面の状態の相異に応じて核成長時間の相異を増大させる技術が報告されている。
Fatemeh　Sadat、Minaye　Hashemi、Chaiya　Prasittichai、Stacey　F.　Bent、"A　New　Resist　for　Area　Selective　Atomic　and　Molecular　Layer　Deposition　on　Metal-Dielectric　Patterns"、THE　JOURNAL　OF　PHYSICAL　CHEMISTRY　C、American　Chemical　Society、２０１４年５月２日、118(20)、pp10957-10962
しかしながら、非特許文献１に報告されているような技術では、パターン成膜の前にＳＡＭを付着させる等の工程が必要となる等、パターン成膜のプロセスが複雑なものとなり得る。したがって、プロセスの複雑化を抑制しつつ選択的なパターン成膜が行える技術の実現が望まれている。
一態様においては、被処理体を処理する方法が提供される。被処理体は、金属部および絶縁部と、主面と、を含み、主面の側において金属部の第１の表面と絶縁部の第２の表面とが露出されている。この方法は、（ａ）プラズマ処理装置の処理室内に被処理体を収容する第１工程と、（ｂ）第１工程の後に、処理室内に第１のガスの供給を開始する第２工程と、（ｃ）第２工程の後に、第２のガスとプラズマ生成用高周波電力とを処理室内に供給して第２のガスを含む処理室内のガスによるプラズマを処理室内において生成する処理を開始する第３工程と、を備える。第１のガスは、酸素を含有する。第３工程で生成されるプラズマは、デポジション種（deposition　species）とエッチング種（etching　species）とを含有する。第３工程で生成されるプラズマにおいて、エッチング種が占める割合は、デポジション種が占める割合よりも多い。
一実施形態では、デポジション種の元素はシリコンであり、エッチング種の元素はハロゲンであることができる。
一実施形態では、エッチング種の元素は、フッ素であることができる。
一実施形態では、第２のガスは、シリコンとハロゲンとを含有することができる。
一実施形態では、金属部は、銅を含有することができる。
一実施形態では、第３工程は、処理室内への第２のガスの供給と、処理室内へのプラズマ生成用高周波電力の供給とを同じタイミングで行うことができる。
一実施形態では、第３工程の後に、プラズマの生成を終了する第４工程をさらに備える。第４工程は、処理室内へのプラズマ生成用高周波電力の供給を終了した後に、処理室内への第１のガスの供給と、処理室内への第２のガスの供給と、を同じタイミングで終了する。
一実施形態では、第１工程において、処理室の内側の表面は、シリコンとハロゲンとを含有するプリコート膜で覆われている部分を有することができる。
一実施形態では、第３工程において、被処理体の温度は、摂氏５０度以上且つ摂氏４５０度以下の範囲内にあることができる。発明者は、鋭意研究の結果、第３工程において被処理体の温度が摂氏５０度以上且つ摂氏４５０度以下の範囲内にある場合に、金属部の第１の表面に対する膜の積層は抑制され、絶縁部の第２の表面に対する膜の積層が促進されることが見出された。
上記した一態様によれば、プロセスの複雑化を抑制しつつ選択的なパターン成膜が行える技術が提供される。
図１は、一実施形態に係る方法を示す流図である。 図２は、図１に示す方法を実施するプラズマ処理装置の一例を断面的に示す図である。 図３は、（ａ）部および（ｂ）部を含み、図３の（ａ）部は、図１に示す方法の各工程の実行前の被処理体の状態を模式的に示す断面図であり、図３の（ｂ）部は、図１に示す方法の各工程の実行後の被処理体の状態を模式的に示す断面図である。 図４は、図１に示す方法の各工程で実施される種々の処理の実行タイミングを示す図である。 図５は、処理室の内側の表面にプリコート膜が形成されている状態を模式的に示す図である。 図６は、下地層の材料毎に得られた実施例の結果を示す図である。 図７は、種々のプロセス条件の下で得られた結果を示す図である。
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。図１は、一実施形態の方法を示す流れ図である。図１に示す一実施形態の方法ＭＴは、被処理体（以下、「ウエハ」ということがある）を処理する方法である。また、一実施形態の方法ＭＴでは、一連の工程を単一のプラズマ処理装置を用いて実行することが可能である。
図２は、プラズマ処理装置の一例を示す図である。図２には、被処理体を処理する方法の種々の実施形態で利用可能なプラズマ処理装置１０の断面構造が概略的に示されている。図２に示すように、プラズマ処理装置１０は、誘導結合プラズマエッチング装置である。
プラズマ処理装置１０は、処理容器１を備える。処理容器１は、気密に設けられている。処理容器１は、導電性材料を含み、例えば、処理容器１の内壁面は、陽極酸化処理されたアルミニウム等の材料を含み得る。処理容器１は、分解可能に組み立てられており、接地線１ａによって接地されている。処理容器１は、誘電体壁２によって、上下にアンテナ室３と処理室４とに区画されている。誘電体壁２は、処理室４の天井壁を構成している。誘電体壁２は、例えばＡｌ２Ｏ３等のセラミックス、石英等で構成されている。
誘電体壁２の下側部分には、処理ガス供給用のシャワー筐体１１が嵌め込まれている。シャワー筐体１１は、十字状に設けられており、誘電体壁２を下から支持する。誘電体壁２を支持するシャワー筐体１１は、複数本のサスペンダ（図示せず）によって、処理容器１の天井に吊されている。
シャワー筐体１１は、金属等の導電性材料を含み得る。シャワー筐体１１の内面は、汚染物が発生しないように、例えば陽極酸化処理されたアルミニウム等を含み得る。シャワー筐体１１には、誘電体壁２に沿って延びるガス流路１２が形成されており、ガス流路１２には、サセプタ２２に向かって延びる複数のガス供給孔１２ａが連通している。誘電体壁２の上面中央には、ガス流路１２に連通するようにガス供給管２０ａが設けられている。ガス供給管２０ａは、誘電体壁２から処理容器１の外側に延びており、処理ガス供給源およびバルブシステム等を含む処理ガス供給系２０に接続されている。プラズマ処理においては、処理ガス供給系２０から供給される処理ガスは、ガス供給管２０ａを介してシャワー筐体１１内に供給され、シャワー筐体１１の下面（処理室４に向いている面）のガス供給孔１２ａから処理室４内へ吐出される。
処理容器１におけるアンテナ室３の側壁３ａと処理室４の側壁４ａとの間には内側に突出する支持棚５が設けられており、支持棚５の上に誘電体壁２が載置される。
アンテナ室３内には誘電体壁２の上に誘電体壁２に面するように高周波アンテナ１３が配設されている。高周波アンテナ１３は、絶縁部材からなるスペーサ１３ａによって、誘電体壁２から例えば５０［ｍｍ］以下の範囲で離間している。アンテナ室３の中央部付近には、誘電体壁２の上面に垂直な方向に（鉛直方向に）延びる４つの給電部材１６が設けられており、４つの給電部材１６には整合器１４を介して高周波電源１５が接続されている。給電部材１６は、ガス供給管２０ａの周囲に配置されている。
プラズマ処理中において、高周波電源１５からは、誘導電界形成用の例えば１３．５６［ＭＨｚ］程度の周波数のプラズマ生成用高周波電力が高周波アンテナ１３を介して処理室４内に供給される。このように高周波電源１５からプラズマ生成用高周波電力が処理室４内に供給されることによって、処理室４内に誘導電界が形成され、この誘導電界によって、シャワー筐体１１から処理室４内に供給される処理ガスのプラズマが生成される。なお、シャワー筐体１１は、十字状に設けられており、高周波アンテナ１３からの高周波の電力の処理室４内への供給は、シャワー筐体１１が金属であっても妨げられない。
処理室４内の下方（誘電体壁２の反対側）には、誘電体壁２を挟んで高周波アンテナ１３と対向するように、サセプタ２２（載置台）が設けられている。サセプタ２２には、被処理体であるウエハＷが載置される。サセプタ２２は、導電性材料を含み得る。サセプタ２２の表面は、例えば陽極酸化処理、または、アルミナ溶射されたアルミニウムを含み得る。サセプタ２２に載置されたウエハＷは、静電チャック（図示せず）によってサセプタ２２に吸着保持される。
サセプタ２２は、絶縁体枠２４内に収納され、支柱２５に支持される。支柱２５は、中空の構造を備える。サセプタ２２を収納する絶縁体枠２４と処理容器１の底部（処理容器１のうち支柱２５が設けられている側）との間には、支柱２５を気密に包囲するベローズ２６が配設されている。処理室４の側壁４ａには、ウエハＷを搬入出するための搬入出口２７ａと、搬入出口２７ａを開閉するゲートバルブ２７とが設けられている。
サセプタ２２は、支柱２５内に設けられた給電棒２５ａによって、整合器２８を介して高周波電源２９に接続されている。高周波電源２９は、プラズマ処理中に、バイアス用高周波電力、例えば４００［ｋＨｚ］～６［ＭＨｚ］程度の周波数のバイアス用高周波電力をサセプタ２２に印加する。このバイアス用高周波電力によって、処理室４内に生成されたプラズマ中のイオンが効果的にウエハＷに引き込まれ得る。
サセプタ２２内には、ウエハＷの温度を制御するため、セラミックヒータ等の加熱手段や冷媒流路等からなる温度制御機構と、温度センサーとが設けられている（いずれも図示せず）。これらの機構や部材に対する配管や配線は、いずれも支柱２５の内部を通して処理容器１外に導出される。
処理室４の底部（処理室４のうち支柱２５が設けられている側）には、排気管３１を介して真空ポンプ等を含む排気装置３０が接続される。排気装置３０によって、処理室４が排気され、プラズマ処理中において、処理室４内が所定の真空雰囲気（例えば１．３３［Ｐａ］程度の気圧）に設定され、維持される。
高周波アンテナ１３は、四つの給電部（例えば、給電部４１、給電部４３等）を有する。四つの給電部は、給電部材１６に接続される。四つの給電部は、高周波アンテナ１３の中心の周囲において、例えば９０度程度ずつ離間して配置される。四つの給電部のそれぞれからは２本のアンテナ線が外側に延びており、それぞれのアンテナ線は、コンデンサ１８を介して接地される。
プラズマ処理装置１０は、制御部Ｃｎｔを備える。制御部Ｃｎｔは、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。
制御部Ｃｎｔは、入力されたレシピに基づくプログラムに従って動作し、制御信号を送出する。制御部Ｃｎｔからの制御信号によって、処理ガス供給系２０から供給されるガスの選択および流量と、排気装置３０の排気と、高周波電源１５および高周波電源２９からの電力供給と、サセプタ２２の温度と、を制御することが可能である。なお、本明細書において開示される被処理体を処理する方法（方法ＭＴ）の各工程（図１に示す工程Ｓ１～Ｓ４）は、制御部Ｃｎｔによる制御によってプラズマ処理装置１０の各部を動作させることによって、実行され得る。
再び図１を参照し、方法ＭＴについて詳細に説明する。以下では、方法ＭＴの実施にプラズマ処理装置１０が用いられる例について説明を行う。また、以下の説明においては、図３の（ａ）部、図３の（ｂ）部、および図４を参照する。図３の（ａ）部は、図１に示す方法ＭＴの各工程の実行前の被処理体の状態を模式的に示す断面図である。図３の（ｂ）部は、図１に示す方法ＭＴの各工程の実行後の被処理体の状態を模式的に示す断面図である。図４は、図１に示す方法ＭＴの各工程で実施される種々の処理の実行タイミングを示す図である。
図１に示す方法ＭＴは、方法ＭＴの主要な工程として、工程Ｓ１～Ｓ４を備える。工程Ｓ１（第１工程）は、プラズマ処理装置１０の処理容器１の処理室４内にウエハＷを収容する。なお、工程Ｓ１の実施前において、工程Ｓ１の実施に用いる処理室４の内側の表面がシリコンとハロゲンとを含有するプリコート膜で覆われている部分を有し得る場合がある。図５は、処理室４の内側の表面にプリコート膜ＰＣが形成されている状態を模式的に示す。図５には、処理室４の内側の表面の全体に形成されているプリコート膜ＰＣが示されているが、プリコート膜ＰＣは、処理室４の内側の表面の一部に形成され得る。プリコート膜ＰＣは、シリコンとハロゲン（例えばフッ素）とを含有する膜である。プリコート膜ＰＣにおいて、シリコンの占める割合は、ハロゲンの占める割合の約１倍以下の程度であり得る。プリコート膜ＰＣの厚みは、略均一であるが、平均して５０～１００［ｎｍ］の程度以上である。
工程Ｓ１において処理室４内に収容されるウエハＷは、図３の（ａ）部に示すように、金属部６１と絶縁部６２とを備える。ウエハＷの主面６は、ダマシン（damascene）の実施の後にＣＭＰ（Chemical-Mechanical-Polishing　or　Planarization）を実施することによって形成され、金属部６１は、ダマシンの実施を介して形成される。金属部６１は、主面６において絶縁部６２に埋め込まれており、主面６の側において金属部６１の表面６１ａ（第１の表面）と絶縁部６２の表面６２ａ（第２の表面）とは露出されている。なお、図３の（ａ）部に示す態様ＰＴａのように、金属部６１の表面６１ａと絶縁部６２の表面６２ａとは、共にウエハＷの主面６に含まれる場合があり得るが、これに限らず、図３の（ａ）部に示す態様ＰＴｂのように、金属部６１の表面６１ａと絶縁部６２の表面６２ａとのうち絶縁部６２の表面６２ａのみがウエハＷの主面６に含まれており、且つ、金属部６１の表面６１ａは、ウエハＷの内側に向けて主面６から下がった位置において主面６に沿って延びるように形成され、主面６においてウエハＷの窪み６１ｂを画成している場合もあり得る。
金属部６１は、金属部６１の材料は、例えば、銅（Ｃｕ）であり得る。金属部６１の材料は、更に、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、ルビジウム（Ｒｕ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）等であり得る。絶縁部６２は、ＩＬＤ（Inter　Level　Dielectric）であり得る。絶縁部６２の材料は、ｘを自然数として、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＣｘ、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＣＨ、Ａｌ２Ｏ３等の金属酸化物であり得る。絶縁部６２の材料は、有機材料であり得る。
工程Ｓ１に引き続き、工程Ｓ２（第２工程）では、処理室４内の圧力をプロセス圧力に調節する。具体的には、処理室４内に第１のガスの供給が開始されることによって、処理室４内の圧力が調節される。図４のグラフＧ１に示すように、工程Ｓ２において、時刻Ｔ１に、処理室４内への第１のガスの供給を開始する（第１のガスの供給をＯＦＦからＯＮにする）。グラフＧ１は、方法ＭＴにおいて、処理室４内への第１のガスの供給の開始タイミングおよび終了タイミングを示す。処理室４内への第１のガスの供給は、時刻Ｔ４に至るまで継続される。時刻Ｔ４は、時刻Ｔ１の後の時刻である。第１のガスは、酸素を含有するガスであり得る。第１のガスは、Ｏ２ガスであり得る。
工程Ｓ２に引き続き、工程Ｓ３（第３工程）では、プラズマＣＶＤ（CVD：Chemical　Vapor　Deposition）を用いて、ウエハＷの主面６のうち絶縁部６２の表面６２ａ上のみに絶縁膜６３を選択的に形成する。工程Ｓ３では、第２のガスとプラズマ生成用高周波電力とを処理室４内に供給して第２のガスを含む処理室４内のガスによるプラズマを処理室４内において生成する処理を開始する。
工程Ｓ３で生成されるプラズマは、デポジション種（deposition　species）とエッチング種（etching　species）とを含有する。工程Ｓ３で生成されるプラズマにおいて、エッチング種が占める割合は、デポジション種が占める割合よりも多い。例えば、工程Ｓ３で生成されるプラズマにおいて、エッチング種が占める割合は、デポジション種が占める割合の４～６倍程度である。第２のガスは、シリコンとハロゲンとを含有するガスであり得るものであり、この場合、工程Ｓ３で生成されるプラズマにおいて、デポジション種の元素はシリコンであり、エッチング種の元素はハロゲンである。第２のガスは、例えば、シリコンとフッ素とを含有するガス（例えば、ＳｉＦ４ガス等）であり得るものであり、この場合、工程Ｓ３で生成されるプラズマにおいて、デポジション種の元素はシリコンであり、エッチング種の元素はフッ素である。
工程Ｓ３は、処理室４内への第２のガスの供給と、処理室４内へのプラズマ生成用高周波電力の供給とを同じタイミングで行う。図４のグラフＧ２およびグラフＧ３に示すように、工程Ｓ３において、時刻Ｔ２に、処理室４内への第２のガスの供給と、処理室４内へのプラズマ生成用高周波電力の供給とを、共に同じタイミングで開始する（第２のガスの供給とプラズマ生成用高周波電力の供給とを同じタイミングでＯＦＦからＯＮにする）。グラフＧ２は、方法ＭＴにおいて、処理室４内への第２のガスの供給の開始タイミングおよび終了タイミングを示す。グラフＧ３は、方法ＭＴにおいて、処理室４内へのプラズマ生成用高周波電力の供給の開始タイミングおよび終了タイミングを示す。時刻Ｔ２は、時刻Ｔ１の後であって時刻Ｔ４の前の時刻である。処理室４内への第２のガスの供給は、時刻Ｔ４に至るまで、継続される。処理室４内へのプラズマ生成用高周波電力の供給は、時刻Ｔ３に至るまで、継続される。時刻Ｔ３は、時刻Ｔ２の後であって時刻Ｔ４の前の時刻である。
工程Ｓ３の処理によって、図３の（ｂ）部に示すように、絶縁膜６３は、絶縁部６２の表面６２ａ上にのみ形成され、金属部６１の表面６１ａ上には形成されない。このように、工程Ｓ３によって、絶縁膜６３は、ウエハＷの主面６において、絶縁部６２上に選択的に形成される。絶縁膜６３は、工程Ｓ３で生成されるプラズマに含まれるエッチング種の元素がハロゲン（Ｘ）の場合、ハロゲン（Ｘ）を含み、例えばＳｉＯ：Ｘ膜であり得る。特にエッチング種の元素がフッ素の場合に、絶縁膜６３は、ＳｉＯ：Ｆ膜である。
工程Ｓ３に引き続き、工程Ｓ４（第４工程）では、工程Ｓ３で開始した処理室４内におけるプラズマの生成を終了する。工程Ｓ４では、処理室４内へのプラズマ生成用高周波電力の供給を終了した後に、処理室４内への第１のガスの供給と、処理室４内への第２のガスの供給と、を同じタイミングで終了する。図４のグラフＧ１～Ｇ３に示すように、工程Ｓ４において、時刻Ｔ３に、処理室４内へのプラズマ生成用高周波電力の供給を終了した後に（プラズマ生成用高周波電力の供給をＯＦＦに維持する）、時刻Ｔ４に、処理室４内への第１のガスの供給と、処理室４内への第２のガスの供給とを、共に同じタイミングで終了する（第１のガスの供給と第２のガスの供給とを同じタイミングでＯＦＦにして維持する）。
以上説明した一実施形態に係る方法ＭＴによれば、少なくとも以下の効果が一例として奏され得る。まず発明者は、鋭意研究の結果、工程Ｓ３において生成されるプラズマがデポジション種だけではなくエッチング種を比較的に多く含む場合において、金属部６１の表面６１ａにおけるエッチング種によるエッチング効果が絶縁部６２の表面６２ａにおけるエッチング効果よりも大きくなり、よって、絶縁部６２の表面６２ａにはデポジション種による絶縁膜６３の堆積が進むが、金属部６１の表面６１ａではエッチング種によるエッチング効果によって膜の堆積が抑制される、という現象が生じることを見出した。この現象は、絶縁部６２の表面６２ａのインキュベーションタイムと金属部６１の表面６１ａのインキュベーションタイムとの差がエッチング種によって拡大されたことに起因している、と考えられる。即ち、インキュベーションが長い場合（本実施形態では金属部の表面）、表面での膜成長初期の核発生が遅いため、エッチングによる核の消滅速度が核発生速度より大きくなり膜の成長が抑制される。一方、インキュベーションが短い場合（本実施形態では絶縁膜の表面）、表面での膜成長初期の核発生が速いため、エッチングによる核の消滅速度が核発生速度より小さくなり膜の成長が促進される。
従って、プラズマ中のデポジション種とエッチング種との割合を調整することで（例えばプラズマを生成するガス種を調整することで）、プロセスを複雑化することなく、金属部６１の表面６１ａと絶縁部６２の表面６２ａとが共に露出しているウエハＷの主面６面において、絶縁部６２の表面６２ａにのみ選択的に絶縁膜６３を形成することが可能となる。
また、従来技術には、（１）金属配線間のトレンチ溝の底部である成膜部位を赤外光（特開平２－９１２６号公報）や紫外光（特開２００２－３５９２４１号公報）による局所的な加熱等により絶縁膜部分を活性化し、その部分に選択的に絶縁膜を成膜させる方法であったり、（２）ハロゲンガス等を絶縁膜成膜前に供給して金属配線上にハロゲン等を吸着させ、次いで絶縁膜を金属部分以外のトレンチ溝の底部に選択成長させるものがある（特開平７－２２６４３７号公報）。しかしながら、上記（１）および（２）に記載の技術のいずれにおいても、絶縁膜を成膜する前に選択性を得るための処理を行った後に絶縁膜を成膜するという複雑な二段階の処理を必要とするが、これに対し、一実施形態に係る方法ＭＴでは、このような複雑な二段階の処理を必要とせず、一段階のみの処理を実行すればよいので、スループットなど生産性が向上される。また、一実施形態に係る方法ＭＴでは、配線や突起部分の狭間に埋め込むように絶縁膜を成膜するのではなく、ウエハＷの主面６に対し、絶縁部６２の表面６２ａのみから、金属部６１の表面６２ａを残し金属部６１の表面６２ａよりも上方に向けて、絶縁膜６３を成長させ、絶縁膜のトレンチやホールを形成することができるので、配線形成の大幅な工程削減が可能となる。更に、一実施形態に係る方法ＭＴでは、単なる下地の差異による絶縁膜の選択成長ではなく、プラズマにより生成するデポジション種とエッチング種とを使用しこれらの割合を調整することによって、電子授受が比較的に行われやすいという性質を有する金属部６１の表面６２ａ（金属表面）よりも、絶縁部６２上に絶縁膜６３の選択成長が可能となる。
デポジション種の元素にシリコンが用いられ、エッチング種の元素にハロゲンが用いられることによって、ウエハＷの主面６において絶縁部６２の表面６２ａのみに選択的に絶縁膜６３を形成することが可能となる。特にエッチング種の元素にフッ素が用いられることによっても、ウエハＷの主面６において絶縁部６２の表面６２ａのみに選択的に絶縁膜６３を形成することが可能となる。また、第２のガスがシリコンとハロゲン（例えばフッ素）とを含有することによって、工程Ｓ３で生成されるプラズマにデポジション種とエッチング種とが含まれ得る。また、金属部６１の材料が銅の場合においても、絶縁部６２の表面６２ａにのみ選択的に絶縁膜６３を形成することが可能となる。
また、工程Ｓ３において、第２のガスの供給とプラズマ生成用高周波電力の供給とが同じタイミングで行われることによって、デポジション種による堆積とエッチング種によるエッチングとがバランス良く好適に実施されるので、絶縁膜６３の選択的な形成がより好適に実現される。また、工程Ｓ４において、プラズマ生成用高周波電力の供給が終了しプラズマの生成が終了した後に第２のガス等の供給が終了するので、プラズマによる膜の堆積が過剰に行われている場合であっても、プラズマによる膜の堆積が終了した後であって第２のガスの供給が終了するまでの間に、第２のガスに含まれるハロゲンによってエッチングが継続されることによって、当該過剰な堆積が除去され得る。なお、第２のガスの供給とプラズマ生成用高周波電力の供給とのタイミングは同時であることが好ましいが、第２のガスの処理室４内の濃度の増大は時間的な遅れが生じる場合があり得るので、そのような場合には、高周波電力の供給を徐々に増大させても良い。こうすることでデポジション種による堆積とエッチング種によるエッチングとがバランス良く行われ得る。
また、ウエハＷの主面６への絶縁膜６３の形成が工程Ｓ１において開始される前に、絶縁膜６３の形成を行う処理室４の内側の表面に予めシリコンとハロゲンとを含有するプリコート膜ＰＣが形成されている場合には、シリコンとハロゲンとを含有する第２のガスだけではなく、第２のガスと当該プリコート膜ＰＣから分離したシリコンおよびハロゲンの各原子とによって、ウエハＷの主面６における選択的な絶縁膜６３の形成に対し、より効果的なプラズマが形成され得る。
（実施例１）
工程Ｓ２，Ｓ３は、例えば以下の条件で実施され得る。なお、以下の条件は、処理室４の内側の表面にプリコート膜ＰＣが形成されていない場合の条件である。
・処理室４内の圧力の値［Ｐａ］：０．１～１０［Ｐａ］
・高周波電源１５の周波数の値［ＭＨｚ］および高周波電力の値［ワット］：１３．５６［ＭＨｚ］、１００～５０００［ワット］
・高周波電源２９の周波数の値［ＭＨｚ］およびバイアス電力の値［ワット］：０．４～６［ＭＨｚ］、０～５００［ワット］
・処理ガス：Ｏ２ガス（第１のガス）、ＳｉＦ４ガス（第２のガス）
（実施例２）
工程Ｓ１で用いられる処理室４の内側の表面には、シリコンとハロゲンとを含有するプリコート膜ＰＣが形成されている場合がある。プリコート膜ＰＣの膜厚は約１００［ｎｍ］以下である。またプリコート膜ＰＣの形成場所は処理室４内のほぼ全面である。
（実施例３）
下地層の材料を、Ｓｉ，ｔｈ－Ｏｘ（熱酸化膜），ＳｉＮ，ＳｉＣＯＨ，Ｃｕのそれぞれとして、下記のプロセス条件Ａを用いて工程Ｓ２～工程Ｓ４を実行し、図６および図７に示す結果を得た。図６は、下地層の材料毎に得られた実施例の結果を示す図である。図６の横軸は、工程Ｓ３の実行時間［ｓｅｃ］を表し、図６の縦軸は、積層された膜の厚み（Film　Thickness）［ｎｍ］を表している。図７は、種々のプロセス条件の下で得られた結果を示す図である。図７の上側の横軸は、工程Ｓ３の実行時におけるウエハＷ（下地層）の温度［℃］（Ｔ［℃］）を表し、図７の下側の横軸は、Ｔ［℃］の逆数を１０００倍した値（１０００／Ｔ）を表し、図７の縦軸は、膜の積層率（Deposition　Rate）［ｎｍ／ｓｅｃ］を表している。
＜プロセス条件Ａ＞
・処理室４内の圧力の値［Ｐａ］：１．３３［Ｐａ］
・高周波電源１５の周波数の値［ＭＨｚ］および高周波電力の値［ワット］：１３．５６［ＭＨｚ］、２０００［ワット］
・高周波電源２９の周波数の値［ＭＨｚ］およびバイアス電力の値［ワット］：２［ＭＨｚ］（４～６［ＭＨｚ］の範囲内で可変）、０［ワット］（０～６００［ワット］の範囲内で可変）
・処理ガス：Ｏ２ガス（第１のガス）、ＳｉＦ４ガス（第２のガス）
・ガス流量［ｓｃｃｍ］：（Ｏ２ガス）２００［ｓｃｃｍ］、（ＳｉＦ４ガス）７．５［ｓｃｃｍ］
図６に示す全ての結果は、プロセス条件Ａと共に工程Ｓ３の実行時におけるウエハＷ（下地層）の温度を５０［℃］とする条件の下で得られた結果である。図７に示す結果Ｇ１は、工程Ｓ３におけるウエハＷ（下地層）の温度（Ｔ［℃］）を変化させつつ、プロセス条件Ａの下で得られた結果である。図７に示す結果Ｇ２は、工程Ｓ３におけるウエハＷ（下地層）の温度（Ｔ［℃］）を変化させつつ、プロセス条件Ａのうちガス流量［ｓｃｃｍ］を、
・ガス流量［ｓｃｃｍ］：（Ｏ２ガス）１００［ｓｃｃｍ］、（ＳｉＦ４ガス）７．５［ｓｃｃｍ］
とした条件の下で得られた結果である。図７に示す結果Ｇ３は、工程Ｓ３におけるウエハＷ（下地層）の温度（Ｔ［℃］）を変化させつつ、プロセス条件Ａのうち処理室４内の圧力の値［Ｐａ］を、
・処理室４内の圧力の値［Ｐａ］：１３［Ｐａ］
とした条件の下で得られた結果である。
図７に示す結果Ｇ４は、工程Ｓ３におけるウエハＷ（下地層）の温度（Ｔ［℃］）を変化させつつ、プロセス条件Ａのうち処理室４内の圧力の値［Ｐａ］を、
・処理室４内の圧力の値［Ｐａ］：１．７［Ｐａ］
とした条件の下で得られた結果である。図７に示す結果Ｇ５は、工程Ｓ３におけるウエハＷ（下地層）の温度（Ｔ［℃］）を変化させつつ、プロセス条件Ａのうち高周波電源２９の周波数の値［ＭＨｚ］およびバイアス電力値［ワット］を、
・高周波電源２９の周波数の値［ＭＨｚ］およびバイアス電力の値［ワット］：２［ＭＨｚ］（４～６［ＭＨｚ］の範囲内で可変）、０［ワット］（０～６００［ワット］の範囲内で可変）
とした条件の下で得られた結果である。図７に示す結果Ｇ１～Ｇ５は、下地層の材料がＳｉ，ｔｈ－Ｏｘ（熱酸化膜），ＳｉＮ，ＳｉＣＯＨの何れであっても、同様に得られた。
図６および図７に示すように、発明者は、鋭意研究の結果、工程Ｓ３においてウエハＷ（下地層）の温度が摂氏５０度以上且つ摂氏４５０度以下の範囲内にある場合に、金属性の材料（Ｃｕ）の下地層の表面に対する膜の積層は抑制され、絶縁性の材料（Ｓｉ，ｔｈ－Ｏｘ（熱酸化膜），ＳｉＮ，ＳｉＣＯＨ）の下地層の表面に対する膜の積層が促進される、ということが見出された。
図６に示すように、下地層の材料が絶縁性の材料（Ｓｉ，ｔｈ－Ｏｘ（熱酸化膜），ＳｉＮ，ＳｉＣＯＨ）の場合、工程Ｓ３の実行時間の増加に伴って、下地層上に形成される膜厚も増加する。これに対し、下地層の材料が金属性の材料（Ｃｕ）の場合、工程Ｓ３の実行時間によらずに、下地層上には、膜はほとんど形成されない。
また、図７に示すように、下地層の材料が絶縁性の材料（Ｓｉ，ｔｈ－Ｏｘ（熱酸化膜），ＳｉＮ，ＳｉＣＯＨ）の何れであっても、工程Ｓ３におけるウエハＷ（下地層）の温度が摂氏４５０度以下であり、更に、室温程度（より具体的には摂氏５０度）以上の場合（すなわち摂氏５０度以上且つ摂氏４５０度以下の範囲内の場合）には、プロセス条件に含まれる各要素、すなわち、処理室４内の圧力、ガス流量、高周波電源２９のバイアス電力、等が様々な値を有していても、下地層上に形成される膜の積層率［ｎｍ／ｓｅｃ］は十分に大きな値となる。図７に示す結果Ｇ１～Ｇ５によれば、工程Ｓ３におけるウエハＷの温度が摂氏５０度以上且つ摂氏４５０度以下の範囲にあることが、成膜を、Ｓｉ，ｔｈ－Ｏｘ（熱酸化膜），ＳｉＮ，ＳｉＣＯＨ等の絶縁性の材料の下地層上に行う場合に、好適である。
以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
工程Ｓ３では、時刻Ｔ２において処理室４内への第２のガスの供給と処理室４内へのプラズマ生成用高周波電力の供給とを行うが、時刻Ｔ２において、処理室４内への第２のガスの供給のタイミングは、処理室４内へのプラズマ生成用高周波電力の供給のタイミングよりも、処理室４内のプラズマ状態が不安定にならない程度に前であってもよい。
１…処理容器、１０…プラズマ処理装置、１１…シャワー筐体、１２…ガス流路、１２ａ…ガス供給孔、１３…高周波アンテナ、１３ａ…スペーサ、１４…整合器、１５…高周波電源、１６…給電部材、１８…コンデンサ、１ａ…接地線、２…誘電体壁、２０…処理ガス供給系、２０ａ…ガス供給管、２２…サセプタ、２４…絶縁体枠、２５…支柱、２５ａ…給電棒、２６…ベローズ、２７…ゲートバルブ、２７ａ…搬入出口、２８…整合器、２９…高周波電源、３…アンテナ室、３０…排気装置、３１…排気管、３ａ…側壁、４…処理室、４１…給電部、４３…給電部、４ａ…側壁、５…支持棚、６…主面、６１…金属部、６１ａ…表面、６１ｂ…窪み、６２…絶縁部、６２ａ…表面、６３…絶縁膜、Ｃｎｔ…制御部、ＭＴ…方法、ＰＣ…プリコート膜、Ｗ…ウエハ。

Claims (9)

  1. 　被処理体を処理する方法であって、該被処理体は、金属部および絶縁部と、主面と、を含み、該主面の側において該金属部の第１の表面と該絶縁部の第２の表面とが露出されており、該方法は、
    　　プラズマ処理装置の処理室内に前記被処理体を収容する第１工程と、
    　　前記第１工程の後に、前記処理室内に第１のガスの供給を開始する第２工程と、
    　　前記第２工程の後に、第２のガスとプラズマ生成用高周波電力とを前記処理室内に供給して該第２のガスを含む該処理室内のガスによるプラズマを該処理室内において生成する処理を開始する第３工程と、
    　を備え、
    　前記第１のガスは、酸素を含有し、
    　前記第３工程で生成されるプラズマは、デポジション種とエッチング種とを含有し、
    　前記第３工程で生成されるプラズマにおいて、前記エッチング種が占める割合は、前記デポジション種が占める割合よりも多い、
    　方法。
  2. 　前記デポジション種の元素はシリコンであり、前記エッチング種の元素はハロゲンである、
    　請求項１に記載の方法。
  3. 　前記エッチング種の元素は、フッ素である、
    　請求項１または請求項２に記載の方法。
  4. 　前記第２のガスは、シリコンとハロゲンとを含有する、
    　請求項１～３の何れか一項に記載の方法。
  5. 　前記金属部は、銅を含有する、
    　請求項１～４の何れか一項に記載の方法。
  6. 　前記第３工程は、前記処理室内への前記第２のガスの供給と、該処理室内への前記プラズマ生成用高周波電力の供給とを同じタイミングで行う、
    　請求項１～５の何れか一項に記載の方法。
  7. 　前記第３工程の後に、プラズマの生成を終了する第４工程をさらに備え、該第４工程は、
    　　前記処理室内への前記プラズマ生成用高周波電力の供給を終了した後に、該処理室内への前記第１のガスの供給と、該処理室内への前記第２のガスの供給と、を同じタイミングで終了する、
    　請求項６に記載の方法。
  8. 　前記第１工程において、前記処理室の内側の表面は、シリコンとハロゲンとを含有するプリコート膜で覆われている部分を有する、
    　請求項１～７の何れか一項に記載の方法。
  9. 　前記第３工程において、前記被処理体の温度は、摂氏５０度以上且つ摂氏４５０度以下の範囲内にある、
    　請求項１～８の何れか一項に記載の方法。
PCT/JP2017/022155 2016-06-20 2017-06-15 被処理体を処理する方法 Ceased WO2017221807A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020197001251A KR102436210B1 (ko) 2016-06-20 2017-06-15 피처리체를 처리하는 방법
US16/310,459 US10937660B2 (en) 2016-06-20 2017-06-15 Method for processing workpiece
JP2018523999A JP6722760B2 (ja) 2016-06-20 2017-06-15 被処理体を処理する方法
CN201780037999.9A CN109314059B (zh) 2016-06-20 2017-06-15 被处理体的处理方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016121820 2016-06-20
JP2016-121820 2016-06-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017221807A1 true WO2017221807A1 (ja) 2017-12-28

Family

ID=60783496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/022155 Ceased WO2017221807A1 (ja) 2016-06-20 2017-06-15 被処理体を処理する方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10937660B2 (ja)
JP (1) JP6722760B2 (ja)
KR (1) KR102436210B1 (ja)
CN (1) CN109314059B (ja)
WO (1) WO2017221807A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11887814B2 (en) * 2020-02-10 2024-01-30 Hitachi High-Tech Corporation Plasma processing method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61251040A (ja) * 1985-04-27 1986-11-08 Fujitsu Ltd 酸化膜の選択成長方法
JPS6410650A (en) * 1987-07-03 1989-01-13 Fujitsu Ltd Forming method for interlayer insulating layer
JPH07288254A (ja) * 1994-04-19 1995-10-31 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2006332538A (ja) * 2005-05-30 2006-12-07 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JP2013219198A (ja) * 2012-04-09 2013-10-24 Nissin Electric Co Ltd 薄膜製造方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH029126A (ja) 1988-06-28 1990-01-12 Anelva Corp 薄膜形成方法
JP2629579B2 (ja) * 1993-10-14 1997-07-09 日本電気株式会社 半導体装置の製造方法及び製造装置
JPH07226437A (ja) 1994-02-10 1995-08-22 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置及びその製造方法
US5596431A (en) * 1995-03-29 1997-01-21 Philips Electronics North America Corp. Plasma addressed liquid crystal display with etched electrodes
US6107192A (en) * 1997-12-30 2000-08-22 Applied Materials, Inc. Reactive preclean prior to metallization for sub-quarter micron application
JP3694470B2 (ja) 2001-05-31 2005-09-14 沖電気工業株式会社 半導体装置の製造方法
US7250373B2 (en) * 2004-08-27 2007-07-31 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for etching material layers with high uniformity of a lateral etch rate across a substrate
DE102005004360A1 (de) * 2005-01-31 2006-08-17 Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale Effizientes Verfahren zum Herstellen und Zusammenfügen eines mikroelektronischen Chips mit Lothöckern
DE102005035772A1 (de) * 2005-07-29 2007-02-01 Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale Technik zum effizienten Strukturieren einer Höckerunterseitenmetallisierungsschicht unter Anwendung eines Trockenätzprozesses
JP2007194284A (ja) * 2006-01-17 2007-08-02 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理方法、プラズマ処理装置、及び記憶媒体
US7932181B2 (en) * 2006-06-20 2011-04-26 Lam Research Corporation Edge gas injection for critical dimension uniformity improvement
JP5710267B2 (ja) * 2007-12-21 2015-04-30 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ シリコン構造体の製造及びプロファイル制御を伴うシリコンディープエッチング
US7749789B2 (en) * 2008-03-18 2010-07-06 Solid-State Research, Inc. CMOS-compatible bulk-micromachining process for single-crystal MEMS/NEMS devices
US20110207323A1 (en) * 2010-02-25 2011-08-25 Robert Ditizio Method of forming and patterning conformal insulation layer in vias and etched structures
US9036956B2 (en) * 2012-02-17 2015-05-19 Haynes and Boone, LLP Method of fabricating a polymer waveguide
FR3000602B1 (fr) * 2012-12-28 2016-06-24 Commissariat A L Energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de gravure d'un materiau dielectrique poreux
US8987139B2 (en) * 2013-01-29 2015-03-24 Applied Materials, Inc. Method of patterning a low-k dielectric film
US9236292B2 (en) * 2013-12-18 2016-01-12 Intel Corporation Selective area deposition of metal films by atomic layer deposition (ALD) and chemical vapor deposition (CVD)
US9515166B2 (en) * 2014-04-10 2016-12-06 Applied Materials, Inc. Selective atomic layer deposition process utilizing patterned self assembled monolayers for 3D structure semiconductor applications
US9633902B2 (en) * 2015-03-10 2017-04-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for manufacturing semiconductor device that includes dividing semiconductor substrate by dry etching

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61251040A (ja) * 1985-04-27 1986-11-08 Fujitsu Ltd 酸化膜の選択成長方法
JPS6410650A (en) * 1987-07-03 1989-01-13 Fujitsu Ltd Forming method for interlayer insulating layer
JPH07288254A (ja) * 1994-04-19 1995-10-31 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2006332538A (ja) * 2005-05-30 2006-12-07 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JP2013219198A (ja) * 2012-04-09 2013-10-24 Nissin Electric Co Ltd 薄膜製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20190326124A1 (en) 2019-10-24
CN109314059A (zh) 2019-02-05
CN109314059B (zh) 2023-06-23
JPWO2017221807A1 (ja) 2019-03-28
KR102436210B1 (ko) 2022-08-26
US10937660B2 (en) 2021-03-02
JP6722760B2 (ja) 2020-07-15
KR20190019153A (ko) 2019-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI760555B (zh) 蝕刻方法
KR102426264B1 (ko) 에칭 방법
TWI775819B (zh) 蝕刻方法
TWI704635B (zh) 增進製程均勻性的方法及系統
KR102363052B1 (ko) 피처리체를 처리하는 방법
TWI691612B (zh) 矽化鎳奈米線的直接沉積
KR102257855B1 (ko) 피에칭층을 에칭하는 방법
CN104641455A (zh) 自由基成分的氧化物蚀刻
JP2016512395A5 (ja)
TW202025212A (zh) 低溫高品質的介電膜
KR20210097045A (ko) 에칭 방법, 기판 처리 장치, 및 기판 처리 시스템
JP6606609B2 (ja) 被処理体を処理する方法
US9305795B2 (en) Plasma processing method
JP6722760B2 (ja) 被処理体を処理する方法
KR20210097044A (ko) 에칭 방법, 기판 처리 장치, 및 기판 처리 시스템
US20150140233A1 (en) Methods for preferential growth of cobalt within substrate features
TWI757442B (zh) 成膜方法
US10283370B1 (en) Silicon addition for silicon nitride etching selectivity

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018523999

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17815275

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20197001251

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17815275

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1