JP2006278517A - Plasma etching method, plasma etching apparatus, control program, and computer storage medium - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma etching method or the like that can improve a selection ratio of a low-dielectric-constant insulating film made of a carbon-containing silicon oxide film to a resist and can form an inner wall surface in an appropriate state, even in a hole having a micro diameter and a high aspect ratio. <P>SOLUTION: An SiCN film 101, an SiCOH film 102, a TEOS film 103, a reflection preventive film 104, and a resist film (ArF resist) 105 as a mask are formed on the surface of a semiconductor wafer W in order from its lower side. A specified etching gas, for example, a mixed gas of CF<SB>4</SB>, CH<SB>2</SB>F<SB>2</SB>, N<SB>2</SB>, O<SB>2</SB>, etc. (containing no noble gas such as Ar or the like) is used, and plasma etching is conducted from the state as shown in Fig. 1 (B). The SiCOH film 102 is etched to form a via hole 107 as shown in Fig. 1 (C). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜に、エッチングガスのプラズマによってホール等を形成するプラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。   The present invention relates to a plasma etching method, a plasma etching apparatus, a control program, and a computer storage medium for forming holes or the like in a low dielectric constant insulating film made of a carbon-containing silicon oxide film by plasma of an etching gas.

近年、半導体装置の製造工程においては、絶縁膜として、ＳｉＯ2 膜に換えて、炭素含有シリコン酸化膜（ＳｉＣＯＨ）からなる低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ−Ｋ膜）が用いられるようになってきた。 In recent years, in a semiconductor device manufacturing process, a low dielectric constant insulating film (Low-K film) made of a carbon-containing silicon oxide film (SiCOH) has been used as an insulating film instead of a SiO 2 film. .

上記のような炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜にホールを形成するプラズマエッチング方法としては、例えば、Ｃ4 Ｆ8 ／ＣＨ2 Ｆ2 ／Ａｒ／ＣＯ／Ｎ2 の混合ガスからなるエッチングガスを使用する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。 As a plasma etching method for forming holes in a low dielectric constant insulating film made of a carbon-containing silicon oxide film as described above, for example, a mixed gas of C 4 F 8 / CH 2 F 2 / Ar / CO / N 2 is used. A method using an etching gas is known (for example, see Patent Document 1).

また、上記のような炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜にホールを形成する他のプラズマエッチング方法としては、ＣＨＦ3 ／Ｎ2 ／Ａｒの混合ガスからなるエッチングガスを使用してメインエッチを行い、次にＣ4 Ｆ6 ／Ｎ2 ／Ａｒの混合ガスからなるエッチングガスを使用してオーバエッチする方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。 As another plasma etching method for forming holes in the low dielectric constant insulating film made of the carbon-containing silicon oxide film as described above, an etching gas made of a mixed gas of CHF 3 / N 2 / Ar is used. A method is known in which etching is performed and then overetching is performed using an etching gas composed of a mixed gas of C 4 F 6 / N 2 / Ar (see, for example, Patent Document 2).

ところで、半導体装置の微細化に伴い、コンタクトホール、ビアホール等の径は小さくなる傾向にあり、そのアスペクト比は増大する傾向にある。例えば、ホール径は１５０ｎｍ以下、アスペクト比は３以上等とすることが求められている。このため、エッチングの際のマスクを形成するためのフォトレジストとして、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）を露光光源として使用するＡｒＦレジストを使用することが行われている。
特開２００１−２１０６２７号公報 特開２００３−２０９０３７号公報 By the way, with the miniaturization of semiconductor devices, the diameters of contact holes, via holes, etc. tend to decrease, and the aspect ratio tends to increase. For example, the hole diameter is required to be 150 nm or less and the aspect ratio is 3 or more. For this reason, an ArF resist using an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) as an exposure light source is used as a photoresist for forming a mask for etching.
JP 2001-210627 A JP 2003-209037 A

しかしながら、本発明者等が研究を重ねた結果、ＡｒＦレジストを使用し、上記のようなエッチングガスを使用して、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜をエッチングすると、レジスト選択比が低下するとともに、ホールの内壁に多数の縦筋が形成され、内壁面が荒れた状態となるという問題が発生することが判明した。   However, as a result of repeated research by the present inventors, when an ArF resist is used and a low dielectric constant insulating film made of a carbon-containing silicon oxide film is etched using the above etching gas, the resist selectivity is increased. It has been found that there is a problem that a large number of vertical streaks are formed on the inner wall of the hole and the inner wall surface becomes rough.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜とレジストとの選択比を向上させることができるとともに、微細径、高アスペクト比のホールであっても、内壁面が良好な状態で形成することのできるプラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can improve the selectivity of a low-dielectric-constant insulating film made of a carbon-containing silicon oxide film and a resist, as well as a hole having a fine diameter and a high aspect ratio. Even so, an object of the present invention is to provide a plasma etching method, a plasma etching apparatus, a control program, and a computer storage medium that can be formed with a good inner wall surface.

請求項１のプラズマエッチング方法は、レジスト膜をマスクとし、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜を、エッチングガスのプラズマによってエッチングしてホールを形成するプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガスが、フルオロカーボンガスを含む混合ガスで、希ガスを含まないことを特徴とする。   The plasma etching method according to claim 1 is a plasma etching method in which a hole is formed by etching a low dielectric constant insulating film made of a carbon-containing silicon oxide film with an etching gas plasma using a resist film as a mask. The gas is a mixed gas containing a fluorocarbon gas and does not contain a rare gas.

請求項２のプラズマエッチング方法は、レジスト膜をマスクとし、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜を、エッチングガスのプラズマによってエッチングしてホールを形成するプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガスが、フルオロカーボンガスを含む混合ガスで、Ａｒガスを含まないことを特徴とする。   The plasma etching method according to claim 2 is a plasma etching method in which a hole is formed by etching a low dielectric constant insulating film made of a carbon-containing silicon oxide film with an etching gas plasma using a resist film as a mask. The gas is a mixed gas containing a fluorocarbon gas and does not contain Ar gas.

請求項３のプラズマエッチング方法は、請求項１又は２記載のプラズマエッチング方法であって、前記炭素含有シリコン酸化膜は、ＳｉＣＯＨ膜であることを特徴とする。   The plasma etching method according to claim 3 is the plasma etching method according to claim 1 or 2, wherein the carbon-containing silicon oxide film is a SiCOH film.

請求項４のプラズマエッチング方法は、請求項１〜３いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記ホールの径が１５０ｎｍ以下、アスペクト比が３以上であることを特徴とする。   A plasma etching method according to a fourth aspect is the plasma etching method according to any one of the first to third aspects, wherein the hole has a diameter of 150 nm or less and an aspect ratio of 3 or more.

請求項５のプラズマエッチング方法は、請求項１〜４いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガスが、ハイドロフルオロカーボンガスを含むことを特徴とする。   A plasma etching method according to claim 5 is the plasma etching method according to any one of claims 1 to 4, wherein the etching gas contains a hydrofluorocarbon gas.

請求項６のプラズマエッチング方法は、請求項１〜４いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガスが、フルオロカーボンガスと、ハイドロフルオロカーボンガスと、酸素と、窒素との混合ガスであることを特徴とする。   The plasma etching method according to claim 6 is the plasma etching method according to any one of claims 1 to 4, wherein the etching gas is a mixed gas of a fluorocarbon gas, a hydrofluorocarbon gas, oxygen, and nitrogen. It is characterized by being.

請求項７のプラズマエッチング方法は、請求項６記載のプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガス中の酸素が、全エッチングガスに対して流量比で２〜８％含まれていることを特徴とする。   The plasma etching method according to claim 7 is the plasma etching method according to claim 6, wherein oxygen in the etching gas is contained in a flow rate ratio of 2 to 8% with respect to the total etching gas. To do.

請求項８のプラズマエッチング方法は、請求項６記載のプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガス中の酸素が、全エッチングガスに対して流量比で３〜６％含まれていることを特徴とする。   The plasma etching method according to claim 8 is the plasma etching method according to claim 6, wherein oxygen in the etching gas is contained in a flow rate ratio of 3 to 6% with respect to the total etching gas. To do.

請求項９のプラズマエッチング方法は、請求項６〜８いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガスが、更にＣＯを含むことを特徴とする。   The plasma etching method according to claim 9 is the plasma etching method according to any one of claims 6 to 8, wherein the etching gas further contains CO.

請求項１０のプラズマエッチング方法は、請求項１〜９いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記レジスト膜が、ＡｒＦエキシマレーザーの波長以下の短波長光で露光されたものであることを特徴とする。   The plasma etching method according to claim 10 is the plasma etching method according to any one of claims 1 to 9, wherein the resist film is exposed with light having a short wavelength equal to or shorter than a wavelength of an ArF excimer laser. It is characterized by.

請求項１１のプラズマエッチング方法は、ＡｒＦエキシマレーザーの波長以下の短波長光で露光されたレジスト膜をマスクとし、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜を、エッチングガスのプラズマによってエッチングするプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガスが、フルオロカーボンガスと、ハイドロフルオロカーボンガスと、酸素と、窒素との混合ガスであり、希ガスを含まないことを特徴とする。   According to a plasma etching method of claim 11, a low dielectric constant insulating film made of a carbon-containing silicon oxide film is etched by plasma of an etching gas using a resist film exposed with a short wavelength light shorter than the wavelength of an ArF excimer laser as a mask. In the plasma etching method, the etching gas is a mixed gas of a fluorocarbon gas, a hydrofluorocarbon gas, oxygen, and nitrogen, and does not include a rare gas.

請求項１２のプラズマエッチング方法は、ＡｒＦエキシマレーザーの波長以下の短波長光で露光されたレジスト膜をマスクとし、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜を、エッチングガスのプラズマによってエッチングするプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガスが、フルオロカーボンガスと、ハイドロフルオロカーボンガスと、酸素と、窒素との混合ガスであり、Ａｒガスを含まないことを特徴とする。   The plasma etching method according to claim 12 etches a low dielectric constant insulating film made of a carbon-containing silicon oxide film with a plasma of an etching gas using a resist film exposed with a short wavelength light shorter than the wavelength of an ArF excimer laser as a mask. In the plasma etching method, the etching gas is a mixed gas of fluorocarbon gas, hydrofluorocarbon gas, oxygen, and nitrogen, and does not include Ar gas.

請求項１３のプラズマエッチング方法は、請求項１１又は１２記載のプラズマエッチング方法であって、前記炭素含有シリコン酸化膜は、ＳｉＣＯＨ膜であることを特徴とする。   A plasma etching method according to claim 13 is the plasma etching method according to claim 11 or 12, wherein the carbon-containing silicon oxide film is a SiCOH film.

請求項１４のプラズマエッチング方法は、請求項１１〜１３いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガス中の酸素が、全エッチングガスに対して流量比で２〜８％含まれていることを特徴とする。   The plasma etching method according to claim 14 is the plasma etching method according to any one of claims 11 to 13, wherein oxygen in the etching gas is included at a flow rate ratio of 2 to 8% with respect to the total etching gas. It is characterized by.

請求項１５のプラズマエッチング方法は、請求項１１〜１３いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガス中の酸素が、全エッチングガスに対して流量比で３〜６％含まれていることを特徴とする。   The plasma etching method according to claim 15 is the plasma etching method according to any one of claims 11 to 13, wherein oxygen in the etching gas is included in a flow rate ratio of 3 to 6% with respect to the total etching gas. It is characterized by.

請求項１６のプラズマエッチング方法は、請求項１１〜１４いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガスが、更にＣＯを含むことを特徴とする。   The plasma etching method according to claim 16 is the plasma etching method according to any one of claims 11 to 14, wherein the etching gas further contains CO.

請求項１７のプラズマエッチング装置は、被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内にエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段と、前記エッチングガス供給手段から供給された前記エッチングガスをプラズマ化して前記被処理体をプラズマエッチングするプラズマ生成手段と、前記処理容器内で請求項１から請求項１６いずれか１項記載のプラズマエッチング方法が行われるように制御する制御部とを備えたことを特徴とする。   The plasma etching apparatus according to claim 17, wherein a processing container that accommodates an object to be processed, an etching gas supply means that supplies an etching gas into the processing container, and the etching gas supplied from the etching gas supply means is converted into plasma. A plasma generating means for plasma etching the object to be processed, and a controller for controlling the plasma etching method according to any one of claims 1 to 16 to be performed in the processing container. Features.

請求項１８の制御プログラムは、コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項１から請求項１６いずれか１項記載のプラズマエッチング方法が行われるようにプラズマ処理装置を制御することを特徴とする。   The control program according to claim 18 operates on a computer, and controls the plasma processing apparatus so that the plasma etching method according to any one of claims 1 to 16 is performed at the time of execution.

請求項１９のコンピュータ記憶媒体は、コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に請求項１から請求項１６いずれか１項記載のプラズマエッチング方法が行われるようにプラズマ処理装置を制御することを特徴とする。   The computer storage medium according to claim 19 is a computer storage medium storing a control program that operates on a computer, and the control program is executed at the time of execution according to any one of claims 1 to 16. The plasma processing apparatus is controlled so as to be performed.

本発明によれば、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜とレジストとの選択比を向上させることができるとともに、微細径、高アスペクト比のホールであっても、内壁面が良好な状態で形成することができる。   According to the present invention, the selectivity between a low dielectric constant insulating film made of a carbon-containing silicon oxide film and a resist can be improved, and the inner wall surface is good even for a hole with a fine diameter and a high aspect ratio. It can be formed in a state.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本実施形態に係る半導体ウエハＷの断面構成を拡大して示すものであり、図２は、本実施形態に係るプラズマエッチング装置の構成を示すものである。まず、図２を参照してプラズマエッチング装置の構成について説明する。   FIG. 1 shows an enlarged cross-sectional configuration of a semiconductor wafer W according to the present embodiment, and FIG. 2 shows a configuration of a plasma etching apparatus according to the present embodiment. First, the configuration of the plasma etching apparatus will be described with reference to FIG.

プラズマエッチング装置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。   The plasma etching apparatus 1 is configured as a capacitively coupled parallel plate etching apparatus in which electrode plates are opposed in parallel in the vertical direction, and a plasma forming power source is connected to one of them.

プラズマエッチング装置１は、例えば表面にイットリアを溶射したアルミニウム等からなり円筒形状に成形されたチャンバー（処理容器）２を有しており、このチャンバー２は接地されている。チャンバー２内の底部にはセラミックなどの絶縁板３を介して、被処理物、例えば半導体ウエハＷを載置するための略円柱状のサセプタ支持台４が設けられている。さらに、このサセプタ支持台４の上には、下部電極を構成するサセプタ５が設けられている。このサセプタ５には、ハイパスフィルター（ＨＰＦ）６が接続されている。   The plasma etching apparatus 1 has a chamber (processing container) 2 made of, for example, aluminum whose surface is sprayed with yttria and formed in a cylindrical shape, and the chamber 2 is grounded. A substantially cylindrical susceptor support 4 for placing an object to be processed, for example, a semiconductor wafer W, is provided on the bottom of the chamber 2 via an insulating plate 3 such as ceramic. Further, a susceptor 5 constituting a lower electrode is provided on the susceptor support 4. A high pass filter (HPF) 6 is connected to the susceptor 5.

サセプタ支持台４の内部には、冷媒室７が設けられており、この冷媒室７には、冷媒が冷媒導入管８を介して導入されて循環し、その冷熱がサセプタ５を介して半導体ウエハＷに対して伝熱され、これにより半導体ウエハＷが所望の温度に制御される。   A refrigerant chamber 7 is provided inside the susceptor support 4, and a refrigerant is introduced into the refrigerant chamber 7 through a refrigerant introduction pipe 8 and circulated, and the cold heat is transmitted through the susceptor 5 to the semiconductor wafer. Heat is transferred to W, whereby the semiconductor wafer W is controlled to a desired temperature.

サセプタ５は、その上側中央部が凸状の円板状に成形され、その上に半導体ウエハＷと略同形の静電チャック１１が設けられている。静電チャック１１は、絶縁材の間に電極１２を配置して構成されている。そして、電極１２に接続された直流電源１３から例えば１．５ｋＶの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半導体ウエハＷを静電吸着する。   The upper center portion of the susceptor 5 is formed in a convex disk shape, and an electrostatic chuck 11 having substantially the same shape as the semiconductor wafer W is provided thereon. The electrostatic chuck 11 is configured by disposing an electrode 12 between insulating materials. Then, when a DC voltage of, for example, 1.5 kV is applied from the DC power source 13 connected to the electrode 12, the semiconductor wafer W is electrostatically attracted by, for example, Coulomb force.

絶縁板３、サセプタ支持台４、サセプタ５、静電チャック１１には、半導体ウエハＷの裏面に、伝熱媒体（例えばＨｅガス等）を供給するためのガス通路１４が形成されており、この伝熱媒体を介してサセプタ５の冷熱が半導体ウエハＷに伝達され半導体ウエハＷが所定の温度に維持されるようになっている。   The insulating plate 3, the susceptor support 4, the susceptor 5, and the electrostatic chuck 11 are formed with a gas passage 14 for supplying a heat transfer medium (for example, He gas) on the back surface of the semiconductor wafer W. The cold heat of the susceptor 5 is transmitted to the semiconductor wafer W via the heat transfer medium so that the semiconductor wafer W is maintained at a predetermined temperature.

サセプタ５の上端周縁部には、静電チャック１１上に載置された半導体ウエハＷを囲むように、環状のフォーカスリング１５が配置されている。このフォーカスリング１５は、例えば、シリコンなどの導電性材料から構成されており、エッチングの均一性を向上させる作用を有する。   An annular focus ring 15 is disposed at the upper peripheral edge of the susceptor 5 so as to surround the semiconductor wafer W placed on the electrostatic chuck 11. The focus ring 15 is made of, for example, a conductive material such as silicon, and has an effect of improving etching uniformity.

サセプタ５の上方には、このサセプタ５と平行に対向して上部電極２１が設けられている。この上部電極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５との対向面を構成し、多数の吐出孔２３を有する、例えば、表面に陽極酸化処理（アルマイト処理）されたアルミニウムに石英カバーを設けて構成された電極板２４と、この電極板２４を支持する導電性材料からなる電極支持体２５とによって構成されている。サセプタ５と上部電極２１とは、その間隔を変更可能とされている。   An upper electrode 21 is provided above the susceptor 5 so as to face the susceptor 5 in parallel. The upper electrode 21 is supported on the upper portion of the chamber 2 via an insulating material 22 and constitutes a surface facing the susceptor 5 and has a large number of discharge holes 23. For example, the surface is anodized (anodized) The electrode plate 24 is configured by providing a quartz cover on treated aluminum, and an electrode support 25 made of a conductive material that supports the electrode plate 24. The distance between the susceptor 5 and the upper electrode 21 can be changed.

上部電極２１における電極支持体２５の中央にはガス導入口２６が設けられ、このガス導入口２６には、ガス供給管２７が接続されている。さらにこのガス供給管２７には、バルブ２８、並びにマスフローコントローラ２９を介して、処理ガス供給源３０が接続されている。処理ガス供給源３０から、プラズマエッチングのためのエッチングガスが供給される。本実施形態において、処理ガス供給源３０からは、例えば、ＣＦ4 ／ＣＨ2 Ｆ2 ／Ｎ2 ／Ｏ2 からなるエッチングガス、Ｃ4 Ｆ6 ／ＣＨ3 Ｆ／Ｎ2 ／Ｏ2 からなるエッチングガス、Ｃ4 Ｆ8 ／ＣＨ3 Ｆ／Ｎ2 ／Ｏ2 からなるエッチングガス、Ｃ4 Ｆ8 ／ＣＨ2 Ｆ2 ／Ｎ2 ／Ｏ2 からなるエッチングガス、または、これらにＣＯが添加されたエッチングガス等が供給される。 A gas inlet 26 is provided at the center of the electrode support 25 in the upper electrode 21, and a gas supply pipe 27 is connected to the gas inlet 26. Further, a processing gas supply source 30 is connected to the gas supply pipe 27 via a valve 28 and a mass flow controller 29. An etching gas for plasma etching is supplied from the processing gas supply source 30. In the present embodiment, from the processing gas supply source 30, for example, an etching gas made of CF 4 / CH 2 F 2 / N 2 / O 2 , an etching made of C 4 F 6 / CH 3 F / N 2 / O 2 is used. Gas, etching gas composed of C 4 F 8 / CH 3 F / N 2 / O 2 , etching gas composed of C 4 F 8 / CH 2 F 2 / N 2 / O 2 , or CO added thereto Etching gas or the like is supplied.

チャンバー２の底部には排気管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、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を開にした状態で半導体ウエハ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 to the bottom 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 to be able to evacuate the chamber 2 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 so that the semiconductor wafer W is transferred to and from an adjacent load lock chamber (not shown) with the gate valve 32 opened. It has become.

上部電極２１には、第１の高周波電源４０が接続されており、その給電線には整合器４１が介挿されている。また、上部電極２１にはローパスフィルター（ＬＰＦ）４２が接続されている。この第１の高周波電源４０は、５０〜１５０ＭＨｚの範囲の周波数を有している。このように高い周波数を印加することによりチャンバー２内に好ましい解離状態でかつ高密度のプラズマを形成することができる。この第１の高周波電源４０の周波数は、５０〜８０ＭＨｚが好ましく、後述する実施例１〜６では、図示した６０ＭＨｚが使用される。   A first high frequency power supply 40 is connected to the upper electrode 21, and a matching device 41 is inserted in the feeder line. Further, a low pass filter (LPF) 42 is connected to the upper electrode 21. The first high frequency power supply 40 has a frequency in the range of 50 to 150 MHz. By applying such a high frequency, it is possible to form a high-density plasma in a preferable dissociated state in the chamber 2. The frequency of the first high frequency power supply 40 is preferably 50 to 80 MHz. In Examples 1 to 6 described later, the illustrated 60 MHz is used.

下部電極としてのサセプタ５には、第２の高周波電源５０が接続されており、その給電線には整合器５１が介挿されている。この第２の高周波電源５０は、第１の高周波電源４０より低い周波数の範囲の周波数を有しており、このような範囲の周波数を印加することにより、被処理体である半導体ウエハＷに対してダメージを与えることなく適切なイオン作用を与えることができる。第２の高周波電源５０の周波数は１〜２０ＭＨｚの範囲が好ましく、後述する実施例１〜６では、図示した２ＭＨｚが使用される。   A second high-frequency power source 50 is connected to the susceptor 5 serving as a lower electrode, and a matching unit 51 is interposed in the power supply line. The second high-frequency power supply 50 has a frequency in a range of frequencies lower than that of the first high-frequency power supply 40. By applying a frequency in such a range, the second high-frequency power supply 50 is applied to the semiconductor wafer W that is the object to be processed. Therefore, it is possible to give an appropriate ion action without damaging it. The frequency of the second high frequency power supply 50 is preferably in the range of 1 to 20 MHz. In Examples 1 to 6 described later, the illustrated 2 MHz is used.

上記構成のプラズマエッチング装置１は、制御部６０によって、その動作が統括的に制御される。この制御部６０には、ＣＰＵを備えプラズマエッチング装置１の各部を制御するプロセスコントローラ６１と、ユーザインタフェース６２と、記憶部６３とが設けられている。   The operation of the plasma etching apparatus 1 having the above configuration is controlled by the control unit 60. The control unit 60 includes a process controller 61 that includes a CPU and controls each unit of the plasma etching apparatus 1, a user interface 62, and a storage unit 63.

ユーザインタフェース６２は、工程管理者がプラズマエッチング装置１を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、プラズマエッチング装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。   The user interface 62 includes a keyboard that allows a process manager to input commands in order to manage the plasma etching apparatus 1, a display that visualizes and displays the operating status of the plasma etching apparatus 1, and the like.

記憶部６３には、プラズマエッチング装置１で実行される各種処理をプロセスコントローラ６１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、ユーザインタフェース６２からの指示等にて任意のレシピを記憶部６３から呼び出してプロセスコントローラ６１に実行させることで、プロセスコントローラ６１の制御下で、プラズマエッチング装置１での所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記憶媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用したり、或いは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。   The storage unit 63 stores a recipe in which a control program (software) for realizing various processes executed by the plasma etching apparatus 1 under the control of the process controller 61 and processing condition data are stored. Then, if necessary, an arbitrary recipe is called from the storage unit 63 by an instruction from the user interface 62 and is executed by the process controller 61, so that a desired one in the plasma etching apparatus 1 is controlled under the control of the process controller 61. Is performed. In addition, recipes such as control programs and processing condition data may be stored in a computer-readable computer storage medium (eg, hard disk, CD, flexible disk, semiconductor memory, etc.), or It is also possible to transmit the data from other devices as needed via a dedicated line and use it online.

上記構成のプラズマエッチング装置１によって半導体ウエハＷに形成された炭素含有シリコン酸化膜（ＳｉＣＯＨ）からなる低誘電率絶縁膜をエッチングする場合、まず、半導体ウエハＷは、ゲートバルブ３２が開放された後、図示しないロードロック室からチャンバー２内へと搬入され、静電チャック１１上に載置される。そして、高圧直流電源１３から直流電圧が印加されることによって、半導体ウエハＷが静電チャック１１上に静電吸着される。次いで、ゲートバルブ３２が閉じられ、排気装置３５によって、チャンバー２内が所定の真空度まで真空引きされる。   In the case of etching a low dielectric constant insulating film made of a carbon-containing silicon oxide film (SiCOH) formed on the semiconductor wafer W by the plasma etching apparatus 1 having the above configuration, first, after the gate valve 32 is opened, the semiconductor wafer W is opened. Then, it is carried into the chamber 2 from a load lock chamber (not shown) and placed on the electrostatic chuck 11. The semiconductor wafer W is electrostatically attracted onto the electrostatic chuck 11 by applying a DC voltage from the high-voltage DC power supply 13. Next, 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.

その後、バルブ２８が開放されて、処理ガス供給源３０から所定のエッチングガスが、マスフローコントローラ２９によってその流量が調整されつつ、処理ガス供給管２７、ガス導入口２６を通って上部電極２１の中空部へと導入され、さらに電極板２４の吐出孔２３を通って、図２の矢印に示すように、半導体ウエハＷに対して均一に吐出される。   Thereafter, the valve 28 is opened, and the flow rate of a predetermined etching gas from the processing gas supply source 30 is adjusted by the mass flow controller 29 while passing through the processing gas supply pipe 27 and the gas inlet 26, so that the upper electrode 21 is hollow. Then, the liquid is uniformly discharged onto the semiconductor wafer W through the discharge holes 23 of the electrode plate 24 as shown by the arrows in FIG.

そして、チャンバー２内の圧力が、所定の圧力に維持される。その後、第１の高周波電源４０から所定の周波数の高周波電力が上部電極２１に印加される。これにより、上部電極２１と下部電極としてのサセプタ５との間に高周波電界が生じ、エッチングガスが解離してプラズマ化する。   Then, the pressure in the chamber 2 is maintained at a predetermined pressure. Thereafter, high frequency power having a predetermined frequency is applied to the upper electrode 21 from the first high frequency power supply 40. As a result, a high-frequency electric field is generated between the upper electrode 21 and the susceptor 5 as the lower electrode, and the etching gas is dissociated into plasma.

他方、第２の高周波電源５０から、上記の第１の高周波電源４０より低い周波数の高周波電力が下部電極であるサセプタ５に印加される。これにより、プラズマ中のイオンがサセプタ５側へ引き込まれ、イオンアシストによりエッチングの異方性が高められる。   On the other hand, high frequency power having a frequency lower than that of the first high frequency power supply 40 is applied from the second high frequency power supply 50 to the susceptor 5 serving as the lower electrode. Thereby, ions in the plasma are drawn to the susceptor 5 side, and the anisotropy of etching is enhanced by ion assist.

そして、所定のエッチング処理が終了すると、高周波電力の供給及びエッチングガスの供給が停止され、上記した手順とは逆の手順で、半導体ウエハＷがチャンバー２内から搬出される。   Then, when the predetermined etching process is completed, the supply of the high frequency power and the supply of the etching gas are stopped, and the semiconductor wafer W is unloaded from the chamber 2 by a procedure reverse to the procedure described above.

次に、図１を参照して、本実施形態に係るプラズマエッチング方法について説明する。図１（Ａ）に示すように、被処理物としての半導体ウエハＷの表面には、下側から順に、ＳｉＣＮ膜１０１、ＳｉＣＯＨ膜１０２、ＴＥＯＳ膜１０３、反射防止膜（ＢＡＲＣ（ＳｉＯＮ））１０４、レジスト膜（ＡｒＦレジスト）１０５が形成されている。そして、マスクとしてのレジスト膜１０５には、所定径のビアホールを形成するための開口部１０６が形成されている。開口部１０６は、レジスト膜１０５にＡｒＦエキシマレーザーを光源とした波長１９３ｎｍ以下の短波長の光を用いて露光し、現像して形成されている。なお、このような構造は一例であり、ＴＥＯＳ膜１０３、反射防止膜（ＢＡＲＣ（ＳｉＯＮ））１０４は適宜除かれた構成とされる。   Next, the plasma etching method according to this embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1A, on the surface of a semiconductor wafer W as an object to be processed, a SiCN film 101, a SiCOH film 102, a TEOS film 103, and an antireflection film (BARC (SiON)) 104 are sequentially arranged from the lower side. A resist film (ArF resist) 105 is formed. An opening 106 for forming a via hole with a predetermined diameter is formed in the resist film 105 as a mask. The opening 106 is formed by exposing and developing the resist film 105 using light having a short wavelength of 193 nm or less using an ArF excimer laser as a light source. Such a structure is an example, and the TEOS film 103 and the antireflection film (BARC (SiON)) 104 are appropriately removed.

本実施形態に係るプラズマエッチング方法では、図１（Ａ）に示す状態から、レジスト膜１０５をマスクとして、所定のエッチングガス、例えば、ＣＦ4 ／Ｃ4 Ｆ8 等の混合ガスを使用したプラズマエッチングにより、反射防止膜１０４とＴＥＯＳ膜１０３をエッチングして図１（Ｂ）に示す状態とする。 In the plasma etching method according to the present embodiment, plasma etching using a predetermined etching gas, for example, a mixed gas such as CF 4 / C 4 F 8 , using the resist film 105 as a mask from the state shown in FIG. Thus, the antireflection film 104 and the TEOS film 103 are etched to a state shown in FIG.

次に、図１（Ｂ）に示す状態から、フルオロカーボンガスを含む混合ガスであってＡｒ等の希ガスを含まない所定のエッチングガス、例えば、ＣＦ4 ／ＣＨ2 Ｆ2 ／Ｎ2 ／Ｏ2 、または、Ｃ4 Ｆ6 ／ＣＨ3 Ｆ／Ｎ2 ／Ｏ2 、または、Ｃ4 Ｆ8 ／ＣＨ3 Ｆ／Ｎ2 ／Ｏ2、または、Ｃ4 Ｆ8 ／ＣＨ2 Ｆ2 ／Ｎ2 ／Ｏ2 等の混合ガスを使用したプラズマエッチングにより行い、ＳｉＣＯＨ膜１０２をエッチングし、図１（Ｃ）に示すように、ビアホール１０７を形成する。ビアホール１０７の径は、例えば１５０ｎｍ以下であり、アスペクト比は、例えば３以上である。 Next, from the state shown in FIG. 1B, a predetermined etching gas which is a mixed gas containing a fluorocarbon gas and does not contain a rare gas such as Ar, for example, CF 4 / CH 2 F 2 / N 2 / O 2 Or C 4 F 6 / CH 3 F / N 2 / O 2 , or C 4 F 8 / CH 3 F / N 2 / O 2, or C 4 F 8 / CH 2 F 2 / N 2 / The SiCOH film 102 is etched by plasma etching using a mixed gas such as O 2 to form a via hole 107 as shown in FIG. The diameter of the via hole 107 is, for example, 150 nm or less, and the aspect ratio is, for example, 3 or more.

ビアホール等のホールを形成する場合、エッチングの異方性を高めること等を目的として、従来はＡｒ等の希ガスを含むエッチングガスを使用していた。これに対して、本実施形態では、上記のようにフルオロカーボンガスを含み、Ａｒ等の希ガスを含まない混合ガスからなるエッチングガスを使用する。   When forming a hole such as a via hole, an etching gas containing a rare gas such as Ar has been conventionally used for the purpose of increasing the anisotropy of etching. On the other hand, in the present embodiment, as described above, an etching gas made of a mixed gas containing a fluorocarbon gas and not containing a rare gas such as Ar is used.

これによって、ＳｉＣＯＨ膜１０２とレジスト膜１０５との選択比（ＳｉＣＯＨのエッチングレート／レジストのエッチングレート）を、Ａｒ等の希ガスを含むエッチングガスを使用した場合に比べて向上させることができる。また、ビアホール１０７内に縦筋が形成されることを抑制することができ、微細径、高アスペクト比のホールであっても、内壁の荒れの少ない良好な状態で形成することができる。   Thus, the selectivity (SiCOH etching rate / resist etching rate) between the SiCOH film 102 and the resist film 105 can be improved as compared with the case where an etching gas containing a rare gas such as Ar is used. Further, it is possible to suppress the formation of vertical stripes in the via hole 107, and even a hole having a fine diameter and a high aspect ratio can be formed in a good state with little roughness of the inner wall.

上記のエッチングガスにおいて、エッチングガス全体に対する酸素の流量比（酸素の流量（ｓｃｃｍ）／エッチングガスの流量（ｓｃｃｍ））は、２〜８％程度とすること、さらには３〜６％程度とすることが好ましい。また、ホール内壁の縦筋等の荒れを減少させるためには、必要に応じてエッチングガスに適量のＣＯを添加することが好ましい。   In the above-described etching gas, the flow rate ratio of oxygen to the entire etching gas (oxygen flow rate (sccm) / etching gas flow rate (sccm)) is about 2 to 8%, and further about 3 to 6%. It is preferable. Further, in order to reduce the roughness of the vertical lines on the inner wall of the hole, it is preferable to add an appropriate amount of CO to the etching gas as necessary.

（実施例１）
実施例１として、図２に示したプラズマエッチング装置１を使用し、図１に示した構造の半導体ウエハＷ（ＳｉＣＮ＝５０ｎｍ、ＳｉＣＯＨ＝１０００ｎｍ、ＴＥＯＳ＝６０ｎｍ、ＳｉＯＮ＝８０ｎｍ、レジスト＝４７０ｎｍ）において、ＳｉＣＯＨ膜１０２に、レジスト膜（ＡｒＦレジスト）１０５をマスクとして、開口径１５０ｎｍのビアホール（アスペクト比約７）を、以下のエッチング条件で実際に形成した。 Example 1
As Example 1, the plasma etching apparatus 1 shown in FIG. 2 was used, and the semiconductor wafer W (SiCN = 50 nm, SiCOH = 1000 nm, TEOS = 60 nm, SiON = 80 nm, resist = 470 nm) having the structure shown in FIG. A via hole (aspect ratio of about 7) having an opening diameter of 150 nm was actually formed on the SiCOH film 102 under the following etching conditions using the resist film (ArF resist) 105 as a mask.

なお、以下に示される各実施例の処理レシピは、制御部６０の記憶部６３から読み出されて、プロセスコントローラ６１に取り込まれ、プロセスコントローラ６１がプラズマエッチング装置１の各部を制御プログラムに基づいて制御することにより、読み出された処理レシピ通りのエッチング工程が実行される。   In addition, the process recipe of each Example shown below is read from the memory | storage part 63 of the control part 60, is taken in by the process controller 61, and the process controller 61 performs each part of the plasma etching apparatus 1 based on a control program. By controlling, the etching process according to the read processing recipe is executed.

（反射防止膜及びＴＥＯＳ膜のエッチング）
エッチングガス：ＣＦ4 ／Ｃ4 Ｆ8 ＝２００／１０ｓｃｃｍ、圧力１６．０Ｐａ（１２０ｍTorr）、電力（上部／下部）＝１０００／６００Ｗ、温度（上部／側壁部／下部）＝６０／６０／２０℃。 (Etching of antireflection film and TEOS film)
Etching gas: CF 4 / C 4 F 8 = 200/10 sccm, pressure 16.0 Pa (120 mTorr), power (upper / lower) = 1000/600 W, temperature (upper / side wall / lower) = 60/60/20 ° C. .

（ＳｉＣＯＨ膜のエッチング）
エッチングガス：ＣＦ4 ／ＣＨ2 Ｆ2 ／Ｎ2 ／Ｏ2 ＝３０／２０／２００／１０ｓｃｃｍ、圧力９．３Ｐａ（７０ｍTorr）、電力（上部／下部）＝６００／１０００Ｗ、温度 （上部／側壁部／下部）＝６０／６０／２０℃。 (SiCOH film etching)
Etching gas: CF 4 / CH 2 F 2 / N 2 / O 2 = 30/20/200/10 sccm, pressure 9.3 Pa (70 mTorr), power (upper / lower) = 600/1000 W, temperature (upper / side wall) / Bottom) = 60/60/20 ° C.

この結果、ＳｉＣＯＨのエッチングレートが６１１ｎｍ／min となり、レジストとの選択比が１１．５となった。また、ビアホール内に縦筋はほとんど見られなかった。   As a result, the etching rate of SiCOH was 611 nm / min, and the selectivity to the resist was 11.5. In addition, there were almost no vertical stripes in the via hole.

一方、比較例として、上記エッチングガスに、希ガスであるＡｒ（流量２００ｓｃｃｍ）を加え、他の条件は上記と同様にして同じサンプルのエッチングを行った。この結果、ＳｉＣＯＨのエッチングレートが４３９ｎｍ／min となり、レジストとの選択比が７．８となった。また、ビアホール内には、多数の縦筋が見られた。   On the other hand, as a comparative example, Ar (a flow rate of 200 sccm), which is a rare gas, was added to the above etching gas, and the same sample was etched under the same conditions as above. As a result, the etching rate of SiCOH was 439 nm / min, and the selectivity with respect to the resist was 7.8. A number of vertical stripes were found in the via hole.

以上のとおり、上記実施例１によれば、ＳｉＣＯＨのレジストに対する選択比を向上させることができた。また、ビアホール内に縦筋が形成されることを抑制することができ、微細径、高アスペクト比のビアホールであっても、内壁面が良好な状態で形成することができた。   As described above, according to Example 1 above, the selectivity of SiCOH to the resist could be improved. Moreover, it was possible to suppress the formation of vertical streaks in the via hole, and it was possible to form the inner wall surface in a good state even if the via hole has a fine diameter and a high aspect ratio.

（実施例２）
また、実施例２として、図２に示したプラズマエッチング装置１を使用し、図１に示した構造の半導体ウエハＷ（ＳｉＣＮ＝４０ｎｍ、ＳｉＣＯＨ＝５００ｎｍ、ＴＥＯＳ＝６０ｎｍ、ＳｉＯＮ＝８０ｎｍ、レジスト＝３００ｎｍ）において、ＳｉＣＯＨ膜１０２に、レジスト膜（ＡｒＦレジスト）１０５をマスクとして、開口径１５０ｎｍのビアホール （アスペクト比約３．３）を、以下のエッチング条件で実際に形成した。 (Example 2)
Further, as Example 2, the plasma etching apparatus 1 shown in FIG. 2 was used, and the semiconductor wafer W having the structure shown in FIG. 1 (SiCN = 40 nm, SiCOH = 500 nm, TEOS = 60 nm, SiON = 80 nm, resist = 300 nm) ), Via holes (aspect ratio of about 3.3) having an opening diameter of 150 nm were actually formed in the SiCOH film 102 using the resist film (ArF resist) 105 as a mask under the following etching conditions.

（反射防止膜及びＴＥＯＳ膜のエッチング）
エッチングガス：ＣＦ4 ＝１５０ｓｃｃｍ、圧力２０．０Ｐａ（１５０ｍTorr）、電力（上部／下部）＝６００／６００Ｗ、温度（上部／側壁部／下部）＝６０／６０／２０℃。 (Etching of antireflection film and TEOS film)
Etching gas: CF 4 = 150 sccm, pressure 20.0 Pa (150 mTorr), power (upper / lower) = 600/600 W, temperature (upper / side wall / lower) = 60/60/20 ° C.

（ＳｉＣＯＨ膜のエッチング）
エッチングガス：Ｃ4 Ｆ6 ／ＣＨ3 Ｆ／Ｎ2 ／Ｏ2 ＝６／４０／１２０／８ｓｃｃｍ、圧力９．３Ｐａ（７０ｍTorr）、電力（上部／下部）＝１０００／１４００Ｗ、温度（上部／側壁部／下部）＝６０／６０／２０℃。 (SiCOH film etching)
Etching gas: C 4 F 6 / CH 3 F / N 2 / O 2 = 6/40/120/8 sccm, pressure 9.3 Pa (70 mTorr), power (upper / lower) = 1000/1400 W, temperature (upper / side wall) Part / bottom) = 60/60/20 ° C.

この結果、ＳｉＣＯＨのエッチングレートが７０９ｎｍ／min となり、レジストとの選択比が１６．３となった。また、ビアホール内に縦筋はほとんど見られなかった。   As a result, the etching rate of SiCOH was 709 nm / min, and the selectivity to the resist was 16.3. In addition, there were almost no vertical stripes in the via hole.

一方、比較例として、上記エッチングガスに、希ガスであるＡｒ（流量２００ｓｃｃｍ）を加え、他の条件は上記と同様にして同じサンプルのエッチングを行った。この結果、ＳｉＣＯＨのエッチングレートが５３２ｎｍ／min となり、レジストとの選択比が１０．０となった。また、ビアホール内には、多数の縦筋が見られた。   On the other hand, as a comparative example, Ar (a flow rate of 200 sccm), which is a rare gas, was added to the above etching gas, and the same sample was etched under the same conditions as above. As a result, the etching rate of SiCOH was 532 nm / min, and the selectivity to the resist was 10.0. A number of vertical stripes were found in the via hole.

以上のとおり、実施例１とはガス種の異なる実施例２においても、ＳｉＣＯＨのレジストに対する選択比を向上させることができた。また、ビアホール内に縦筋が形成されることを抑制することができ、微細径、高アスペクト比のビアホールであっても、内壁面が良好な状態で形成することができた。   As described above, also in Example 2 in which the gas type is different from Example 1, the selectivity of SiCOH to the resist could be improved. Moreover, it was possible to suppress the formation of vertical streaks in the via hole, and it was possible to form the inner wall surface in a good state even if the via hole has a fine diameter and a high aspect ratio.

（実施例３）
また、酸素のエッチングガス全体に対する流量比を高めた実施例３（酸素の流量比７．４％）として、図２に示したプラズマエッチング装置１を使用し、図１に示した構造でＴＥＯＳ膜１０３のない半導体ウエハＷ（ＳｉＣＮ＝５０ｎｍ、ＳｉＣＯＨ＝６００ｎｍ、ＳｉＯＮ＝８０ｎｍ、レジスト＝４００ｎｍ）において、ＳｉＣＯＨ膜１０２に、レジスト膜（ＡｒＦレジスト）１０５をマスクとして、ビアホールを以下のエッチング条件で実際に形成した。 (Example 3)
Further, as Example 3 (oxygen flow rate ratio 7.4%) in which the flow rate ratio of oxygen to the entire etching gas was increased, the plasma etching apparatus 1 shown in FIG. 2 was used, and the TEOS film having the structure shown in FIG. In a semiconductor wafer W without SiC 103 (SiCN = 50 nm, SiCOH = 600 nm, SiON = 80 nm, resist = 400 nm), via holes are actually formed on the SiCOH film 102 using the resist film (ArF resist) 105 as a mask under the following etching conditions. Formed.

（反射防止膜のエッチング）
エッチングガス：ＣＦ4 ＝１００ｓｃｃｍ、圧力６．６Ｐａ（５０ｍTorr）、電力（上部／下部）＝１０００／１００Ｗ、温度（上部／側壁部／下部）＝６０／５０／１５℃。（ＳｉＣＯＨ膜のエッチング） (Antireflection coating etching)
Etching gas: CF 4 = 100 sccm, pressure 6.6 Pa (50 mTorr), power (upper / lower) = 1000/100 W, temperature (upper / side wall / lower) = 60/50/15 ° C. (SiCOH film etching)

エッチングガス：Ｃ4 Ｆ8 ／ＣＨ3 Ｆ／Ｎ2 ／Ｏ2 ＝６／３０／９０／１０ｓｃｃｍ、圧力９．３Ｐａ（７０ｍTorr）、電力（上部／下部）＝６００／１２００Ｗ、温度（上部／側壁部／下部）＝６０／５０／１５℃。 Etching gas: C 4 F 8 / CH 3 F / N 2 / O 2 = 6/30/90/10 sccm, pressure 9.3 Pa (70 mTorr), power (upper / lower) = 600/1200 W, temperature (upper / side wall) Part / bottom) = 60/50/15 ° C.

この結果、ＳｉＣＯＨのエッチングレートが７７２ｎｍ／min となり、レジストとの選択比が２７．６となった。また、ビアホール内に縦筋はほとんど見られなかった。   As a result, the etching rate of SiCOH was 772 nm / min, and the selectivity with respect to the resist was 27.6. In addition, there were almost no vertical stripes in the via hole.

（実施例４）
また、実施例４として上記実施例３（酸素の流量比７．４％）のメインエッチングにおけるＣＨ3 Ｆ（３０ｓｃｃｍ）を、ＣＨ2 Ｆ2 （３０ｓｃｃｍ）とし、他の条件は実施例３と同様にしてビアホールを実際に形成した。 Example 4
Further, as Example 4, CH 3 F (30 sccm) in the main etching of Example 3 (oxygen flow rate ratio 7.4%) is CH 2 F 2 (30 sccm), and other conditions are the same as in Example 3. A via hole was actually formed.

この結果、ＳｉＣＯＨのエッチングレートが６７２ｎｍ／min となり、レジストとの選択比が１０．５となった。また、ビアホール内に縦筋はほとんど見られなかった。   As a result, the etching rate of SiCOH was 672 nm / min, and the selectivity to the resist was 10.5. In addition, there were almost no vertical stripes in the via hole.

（実施例５）
実施例１と同様なガス系で、酸素のエッチングガス全体に対する流量比を減少させた実施例５（酸素の流量比２．４％）として、図２に示したプラズマエッチング装置１を使用し、図１に示した構造の半導体ウエハＷ（ＳｉＣＮ＝５０ｎｍ、ＳｉＣＯＨ＝４００ｎｍ、ＴＥＯＳ＝５０ｎｍ、ＳｉＯＮ＝８０ｎｍ、レジスト＝４００ｎｍ）において、ＳｉＣＯＨ膜１０２に、レジスト膜（ＡｒＦレジスト）１０５をマスクとして、ビアホールを、以下のエッチング条件で実際に形成した。 (Example 5)
As Example 5 (oxygen flow rate ratio 2.4%) in which the flow rate ratio of oxygen to the entire etching gas is reduced in the same gas system as in Example 1, the plasma etching apparatus 1 shown in FIG. 2 is used. In the semiconductor wafer W having the structure shown in FIG. 1 (SiCN = 50 nm, SiCOH = 400 nm, TEOS = 50 nm, SiON = 80 nm, resist = 400 nm), via holes are formed on the SiCOH film 102 using the resist film (ArF resist) 105 as a mask. Was actually formed under the following etching conditions.

（反射防止膜及びＴＥＯＳ膜のエッチング）
エッチングガス：ＣＦ4 ＝２００ｓｃｃｍ、圧力１３．３Ｐａ（１００ｍTorr）、電力（上部／下部）＝３００／３００Ｗ、温度（上部／側壁部／下部）＝６０／６０／０℃。 (Etching of antireflection film and TEOS film)
Etching gas: CF 4 = 200 sccm, pressure 13.3 Pa (100 mTorr), power (upper / lower) = 300/300 W, temperature (upper / side wall / lower) = 60/60/0 ° C.

（ＳｉＣＯＨ膜のエッチング）
エッチングガス：ＣＦ4 ／ＣＨ2 Ｆ2 ／Ｎ2 ／Ｏ2 ＝３０／２５／３５０／１０ｓｃｃｍ、圧力６．７Ｐａ（５０ｍTorr）、電力（上部／下部）＝４００／１４００Ｗ、温度 （上部／側壁部／下部）＝６０／６０／０℃。 (SiCOH film etching)
Etching gas: CF 4 / CH 2 F 2 / N 2 / O 2 = 30/25/350/10 sccm, pressure 6.7 Pa (50 mTorr), power (upper / lower) = 400/1400 W, temperature (upper / side wall) / Bottom) = 60/60/0 ° C.

上記のガス系（酸素の流量比が約２．４％）では、ＳｉＣＯＨのエッチングレート及びレジストとの選択比が実施例１よりも低下する傾向が見られたが、ビアホール内に縦筋はほとんど見られなかった。   In the above gas system (oxygen flow rate ratio of about 2.4%), the etching rate of SiCOH and the selectivity with the resist tended to be lower than in Example 1, but there were almost no vertical stripes in the via hole. I couldn't see it.

上記の実施例１〜５から分かるように、エッチングガス全体に対する酸素の流量比は、２〜８％程度とすること、さらには３〜６％程度とすることが好ましい。   As can be seen from Examples 1 to 5 above, the flow rate ratio of oxygen to the entire etching gas is preferably about 2 to 8%, and more preferably about 3 to 6%.

（実施例６）
実施例５として、実施例１で使用したガス系にＣＯを添加したエッチングガスを使用して以下の条件でエッチングを行いビアホールを形成した。なお、反射防止膜及びＴＥＯＳ膜のエッチングは、実施例１の場合と同様にして行った。 (Example 6)
As Example 5, a via hole was formed by performing etching under the following conditions using an etching gas in which CO was added to the gas system used in Example 1. The antireflection film and the TEOS film were etched in the same manner as in Example 1.

（ＳｉＣＯＨのエッチング）
エッチングガス：ＣＦ4 ／ＣＨ2 Ｆ2 ／Ｎ2 ／Ｏ2 ／ＣＯ＝３０／２０／２００／１２／５０ｓｃｃｍ、圧力９．３Ｐａ（７０ｍTorr）、電力（上部／下部）＝６００／１０００Ｗ、温度（上部／側壁部／下部）＝６０／６０／０℃。 (SiCOH etching)
Etching gas: CF 4 / CH 2 F 2 / N 2 / O 2 / CO = 30/20/200/12/50 sccm, pressure 9.3 Pa (70 mTorr), power (upper / lower) = 600/1000 W, temperature ( (Upper / side wall / lower) = 60/60/0 ° C.

この結果、実施例１の場合に比べて、僅かにエッチングレートは低下するものの、選択比は僅かに向上し、ホール内の側壁の荒れ（縦筋）は更に改善された。   As a result, although the etching rate slightly decreased as compared with the case of Example 1, the selectivity was slightly improved, and the roughness (vertical stripe) of the side wall in the hole was further improved.

この実施例６から分かるように、ホール内壁の縦筋等の荒れを減少させるためには、必要に応じてエッチングガスに適量のＣＯを添加することが好ましい。   As can be seen from Example 6, it is preferable to add an appropriate amount of CO to the etching gas as necessary in order to reduce the roughness of the vertical streaks on the inner wall of the hole.

本発明の実施形態のエッチング方法に係る半導体ウエハの断面構成を示す図。The figure which shows the cross-sectional structure of the semiconductor wafer which concerns on the etching method of embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るエッチング装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the etching apparatus which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０１……ＳｉＣＮ膜、１０２……ＳｉＣＯＨ膜、１０３……ＴＥＯＳ膜、１０４……反射防止膜（ＢＡＲＣ（ＳｉＯＮ））、１０５……レジスト膜（ＡｒＦレジスト）、１０６……開口部、１０７……ビアホール。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... SiCN film, 102 ... SiCOH film, 103 ... TEOS film, 104 ... Antireflection film (BARC (SiON)), 105 ... Resist film (ArF resist), 106 ... Opening, 107 ... Beer hall.

Claims (19)

レジスト膜をマスクとし、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜を、エッチングガスのプラズマによってエッチングしてホールを形成するプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガスが、フルオロカーボンガスを含む混合ガスで、希ガスを含まないことを特徴とするプラズマエッチング方法。 A plasma etching method in which a hole is formed by etching a low dielectric constant insulating film made of a carbon-containing silicon oxide film with an etching gas plasma using a resist film as a mask,
The plasma etching method, wherein the etching gas is a mixed gas containing a fluorocarbon gas and no rare gas. レジスト膜をマスクとし、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜を、エッチングガスのプラズマによってエッチングしてホールを形成するプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガスが、フルオロカーボンガスを含む混合ガスで、Ａｒガスを含まないことを特徴とするプラズマエッチング方法。 A plasma etching method in which a hole is formed by etching a low dielectric constant insulating film made of a carbon-containing silicon oxide film with an etching gas plasma using a resist film as a mask,
The plasma etching method, wherein the etching gas is a mixed gas containing a fluorocarbon gas and no Ar gas. 請求項１又は２記載のプラズマエッチング方法であって、
前記炭素含有シリコン酸化膜は、ＳｉＣＯＨ膜であることを特徴とするプラズマエッチング方法。 The plasma etching method according to claim 1 or 2,
The plasma etching method, wherein the carbon-containing silicon oxide film is a SiCOH film. 請求項１〜３いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記ホールの径が１５０ｎｍ以下、アスペクト比が３以上であることを特徴とするプラズマエッチング方法。 The plasma etching method according to any one of claims 1 to 3,
A plasma etching method, wherein the hole has a diameter of 150 nm or less and an aspect ratio of 3 or more. 請求項１〜４いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガスが、ハイドロフルオロカーボンガスを含むことを特徴とするプラズマエッチング方法。 A plasma etching method according to any one of claims 1 to 4,
The plasma etching method, wherein the etching gas contains a hydrofluorocarbon gas. 請求項１〜４いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガスが、フルオロカーボンガスと、ハイドロフルオロカーボンガスと、酸素と、窒素との混合ガスであることを特徴とするプラズマエッチング方法。 A plasma etching method according to any one of claims 1 to 4,
The plasma etching method, wherein the etching gas is a mixed gas of a fluorocarbon gas, a hydrofluorocarbon gas, oxygen, and nitrogen. 請求項６記載のプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガス中の酸素が、全エッチングガスに対して流量比で２〜８％含まれていることを特徴とするプラズマエッチング方法。 The plasma etching method according to claim 6, wherein
2. The plasma etching method according to claim 1, wherein oxygen in the etching gas is contained in a flow rate ratio of 2 to 8% with respect to the total etching gas. 請求項６記載のプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガス中の酸素が、全エッチングガスに対して流量比で３〜６％含まれていることを特徴とするプラズマエッチング方法。 The plasma etching method according to claim 6, wherein
2. A plasma etching method according to claim 1, wherein oxygen in the etching gas is contained at a flow rate ratio of 3 to 6% with respect to the total etching gas. 請求項６〜８いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガスが、更にＣＯを含むことを特徴とするプラズマエッチング方法。 A plasma etching method according to any one of claims 6 to 8,
The plasma etching method, wherein the etching gas further contains CO. 請求項１〜９いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記レジスト膜が、ＡｒＦエキシマレーザーの波長以下の短波長光で露光されたものであることを特徴とするプラズマエッチング方法。 A plasma etching method according to any one of claims 1 to 9,
A plasma etching method, wherein the resist film is exposed with a short wavelength light having a wavelength shorter than that of an ArF excimer laser. ＡｒＦエキシマレーザーの波長以下の短波長光で露光されたレジスト膜をマスクとし、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜を、エッチングガスのプラズマによってエッチングするプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガスが、フルオロカーボンガスと、ハイドロフルオロカーボンガスと、酸素と、窒素との混合ガスであり、希ガスを含まないことを特徴とするプラズマエッチング方法。 A plasma etching method for etching a low dielectric constant insulating film made of a carbon-containing silicon oxide film with a plasma of an etching gas using a resist film exposed with a short wavelength light shorter than the wavelength of an ArF excimer laser as a mask,
The plasma etching method, wherein the etching gas is a mixed gas of a fluorocarbon gas, a hydrofluorocarbon gas, oxygen, and nitrogen, and does not contain a rare gas. ＡｒＦエキシマレーザーの波長以下の短波長光で露光されたレジスト膜をマスクとし、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜を、エッチングガスのプラズマによってエッチングするプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガスが、フルオロカーボンガスと、ハイドロフルオロカーボンガスと、酸素と、窒素との混合ガスであり、Ａｒガスを含まないことを特徴とするプラズマエッチング方法。 A plasma etching method for etching a low dielectric constant insulating film made of a carbon-containing silicon oxide film with a plasma of an etching gas using a resist film exposed with a short wavelength light shorter than the wavelength of an ArF excimer laser as a mask,
The plasma etching method, wherein the etching gas is a mixed gas of fluorocarbon gas, hydrofluorocarbon gas, oxygen, and nitrogen, and does not contain Ar gas. 請求項１１又は１２記載のプラズマエッチング方法であって、
前記炭素含有シリコン酸化膜は、ＳｉＣＯＨ膜であることを特徴とするプラズマエッチング方法。 A plasma etching method according to claim 11 or 12,
The plasma etching method, wherein the carbon-containing silicon oxide film is a SiCOH film. 請求項１１〜１３いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガス中の酸素が、全エッチングガスに対して流量比で２〜８％含まれていることを特徴とするプラズマエッチング方法。 A plasma etching method according to any one of claims 11 to 13,
2. The plasma etching method according to claim 1, wherein oxygen in the etching gas is contained in a flow rate ratio of 2 to 8% with respect to the total etching gas. 請求項１１〜１３いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガス中の酸素が、全エッチングガスに対して流量比で３〜６％含まれていることを特徴とするプラズマエッチング方法。 A plasma etching method according to any one of claims 11 to 13,
2. A plasma etching method according to claim 1, wherein oxygen in the etching gas is contained at a flow rate ratio of 3 to 6% with respect to the total etching gas. 請求項１１〜１４いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガスが、更にＣＯを含むことを特徴とするプラズマエッチング方法。 The plasma etching method according to any one of claims 11 to 14,
The plasma etching method, wherein the etching gas further contains CO. 被処理体を収容する処理容器と、
前記処理容器内にエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段と、
前記エッチングガス供給手段から供給された前記エッチングガスをプラズマ化して前記被処理体をプラズマエッチングするプラズマ生成手段と、
前記処理容器内で請求項１から請求項１６いずれか１項記載のプラズマエッチング方法が行われるように制御する制御部と
を備えたことを特徴とするエッチング装置。 A processing container for storing an object to be processed;
Etching gas supply means for supplying an etching gas into the processing vessel;
Plasma generating means for converting the etching gas supplied from the etching gas supply means into plasma and plasma-etching the object to be processed;
An etching apparatus comprising: a control unit that controls the plasma etching method according to any one of claims 1 to 16 to be performed in the processing container. コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項１から請求項１６いずれか１項記載のプラズマエッチング方法が行われるようにプラズマ処理装置を制御することを特徴とする制御プログラム。   A control program that operates on a computer and controls the plasma processing apparatus so that the plasma etching method according to any one of claims 1 to 16 is performed at the time of execution. コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に請求項１から請求項１６いずれか１項記載のプラズマエッチング方法が行われるようにプラズマ処理装置を制御することを特徴とするコンピュータ記憶媒体。 A computer storage medium storing a control program that runs on a computer,
A computer storage medium, wherein the control program controls the plasma processing apparatus so that the plasma etching method according to any one of claims 1 to 16 is performed at the time of execution.
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