JP5167052B2

JP5167052B2 - Dry etching method

Info

Publication number: JP5167052B2
Application number: JP2008254449A
Authority: JP
Inventors: 満廣島
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2028-09-30
Also published as: JP2010087233A

Description

本発明はドライエッチング方法に関する。特に本発明はSi層と下地層としてのSiO₂層を有する基板に貫通ビアを形成するドライエッチングに関する。
The present invention relates to a dry etching how. In particular, the present invention relates to dry etching for forming a through via in a substrate having a Si layer and a SiO ₂ layer as an underlayer.

三次元実装のための貫通電極を設けるために、ドライエッチングによってシリコン基板に貫通ビア（TSV：Through Silicon Via）を形成することが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、例えばSF₆/O₂混合ガスをエッチングガスとするドライエッチングでシリコン基板に貫通ビアを形成する場合、側壁における保護層（SiO₂）の形成が十分でないと底壁（底面）よりも側壁でエッチングが進行する現象（サイドエッチング）が生じ、その結果、側壁が平坦なテーパ面とならず弓状に湾曲した形状となること（ボーイング）が知られている（例えば、特許文献２参照）。このボーイングは、トレンチを形成する場合よりもビアを形成する場合の方が、マスクの開口率が小さいために生じやすいことが知られている。さらにまた、ボーイングは貫通ビアが深い程（貫通ビアの径に対する深さのアスペクト比が大きい程）顕著であり、エッチング速度が速い程顕著であることが知られている。 In order to provide a through electrode for three-dimensional mounting, it is known to form a through via (TSV: Through Silicon Via) in a silicon substrate by dry etching (see, for example, Patent Document 1). For example, when a through via is formed in a silicon substrate by dry etching using an SF ₆ / O ₂ mixed gas as an etching gas, if the protective layer (SiO ₂ ) is not sufficiently formed on the side wall, the side wall rather than the bottom wall (bottom surface) is formed. It is known that a phenomenon in which etching proceeds (side etching) occurs, and as a result, the side wall does not become a flat tapered surface but has an arcuate shape (Boeing) (see, for example, Patent Document 2). . It is known that this bowing is more likely to occur when the via is formed than when the trench is formed because the aperture ratio of the mask is small. Further, it is known that bowing becomes more prominent as the through-via is deeper (the aspect ratio of the depth to the diameter of the through-via is larger), and is more noticeable as the etching rate is faster.

図７Ａから図７Ｄは、従来のドライエッチングによるシリコン基板への貫通ビアの形成の一例を示す。図７Ａに示すように、基板１０１は、Si層１０２と、このSi層１０２の一方の面（図において下面）に形成された下地層としてのSiO₂層１０３と、このSiO₂層１０３上に形成された金属層１０４を備える。基板１０１の金属層１０４側は接着剤層１０５によりサポートガラス１０６に固定されている。SiO₂層１０３の他方の面（図において上面）には加工する貫通ビアの対応する径の開口部を有するフォトレジストマスク１０７が形成されている。図７Ｂに示すように、SF₆/O₂混合ガスをプラズマ化するドライエッチングを実行してSi層１０２を貫通する貫通ビア１０８を形成する。次に、図７Ｃに示すように、貫通ビア１０８がSiO₂層１０３を貫通するように、フルオロカーボン系ガスをプラズマ化するドライエッチングを実行してSiO₂層をエッチングする。その後、図７Ｄに示すように、O₂ガスをプラズマ化してフォトレジストマスク１０７を基板１０１から除去する（アッシング）。 7A to 7D show an example of forming a through via in a silicon substrate by conventional dry etching. As shown in FIG. 7A, a substrate 101 includes an Si layer 102, an SiO ₂ layer 103 as an underlayer formed on one surface (the lower surface in the figure) of the Si layer 102, and the SiO ₂ layer 103 on the Si layer 102. The formed metal layer 104 is provided. The metal layer 104 side of the substrate 101 is fixed to the support glass 106 by an adhesive layer 105. A photoresist mask 107 having an opening having a diameter corresponding to the through via to be processed is formed on the other surface (upper surface in the drawing) of the SiO ₂ layer 103. As shown in FIG. 7B, a through-via 108 penetrating the Si layer 102 is formed by performing dry etching for converting the SF ₆ / O ₂ mixed gas into plasma. Next, as shown in FIG. 7C, the SiO ₂ layer is etched by performing dry etching for converting the fluorocarbon-based gas into a plasma so that the through via 108 penetrates the SiO ₂ layer 103. Thereafter, as shown in FIG. 7D, the O ₂ gas is turned into plasma and the photoresist mask 107 is removed from the substrate 101 (ashing).

以上の工程で貫通ビア１０８を形成した場合、Si層１０２をSF₆/O₂混合ガスを使用してエッチングする際に、図７Ｂにおいて符号１０９で示すようにボーイングの影響によって貫通ビア１０８の開口部付近の側壁に貫通ビア１０８内に突出する鋭角な角部ないし肩部が生じる。この角部１０９は、フルオロカーボン系ガスを使用してSiO₂層１０３をエッチングする工程や、アッシング工程でも除去されることなく残留する（図７Ｃ及び図７Ｄ）。この角部１０９が存在すると、貫通電極を設けるために必要な貫通ビア１０８を形成した後の工程、すなわちＣＶＤによる貫通ビア１０８の底壁（底面）及び側壁に絶縁膜(SiO₂)を形成する工程や、それに続いてメッキによって貫通ビア１０８内に金属を埋め込む工程で不具合が生じる原因となる。 When the through via 108 is formed by the above process, when the Si layer 102 is etched using SF ₆ / O ₂ mixed gas, the opening of the through via 108 is affected by bowing as shown by reference numeral 109 in FIG. 7B. A sharp corner or shoulder projecting into the through via 108 is formed on the side wall in the vicinity of the portion. The corner portion 109 remains without being removed even in the step of etching the SiO ₂ layer 103 using a fluorocarbon-based gas or the ashing step (FIGS. 7C and 7D). When this corner 109 exists, an insulating film (SiO ₂ ) is formed on the bottom wall (bottom surface) and side wall of the through via 108 formed by the CVD, that is, the step after forming the through via 108 necessary for providing the through electrode. This may cause problems in the process and the subsequent process of embedding metal in the through via 108 by plating.

特表２００７−５１３４９３号公報JP-T-2007-513493 特開２００７−１４１９１８号公報JP 2007-141918 A

本発明は、Si層と下地層としてのSiO₂層を有する基板に貫通ビアを形成するドライエッチングにおいて、貫通ビアの開口部付近の側壁の角部ないし肩部を確実なくすことを課題とする。 An object of the present invention is to reliably eliminate the corners or shoulders of the side wall near the opening of the through via in dry etching for forming the through via on the substrate having the Si layer and the SiO ₂ layer as the underlayer.

本発明は、Si層、このSi層の一方の面に設けられたSiO₂層、及び前記Si層の他方の面に設けられたマスクを少なくとも備える基板を真空容器内に配置し、前記真空容器内に導入した少なくともSF₆とO₂を含む第１のエッチングガスをプラズマ化し、前記Si層を貫通して前記SiO₂層まで達する貫通ビアを形成する第１のドライエッチング工程を実行し、この第１のドライエッチング工程は、前記貫通ビアの開口部付近の側壁から突出する肩部が形成されるものであり、前記マスクを除去するマスク除去工程を実行し、
前記真空容器内に導入した第２のエッチングガスをプラズマ化してSiO₂層をエッチングする第２のドライエッチング工程を前記肩部が残ったままで実行し、この第２のドライエッチング工程は、前記肩部を除去して前記貫通ビアの側壁を底面から開口部に到るまでテーパ状とするものであることを特徴とするドライエッチング方法を提供する。 According to the present invention, a substrate including at least a Si layer, a SiO ₂ layer provided on one surface of the Si layer, and a mask provided on the other surface of the Si layer is disposed in a vacuum vessel, and the vacuum vessel The first etching gas containing at least SF ₆ and O ₂ introduced into the inside is turned into plasma, and a first dry etching step is performed to form a through via that penetrates the Si layer and reaches the SiO ₂ layer. In the first dry etching step, a shoulder protruding from the side wall near the opening of the through via is formed, and a mask removing step for removing the mask is performed.
A second dry etching process for etching the SiO ₂ layer by converting the _second etching gas introduced into the vacuum vessel into plasma is performed with the shoulder remaining , and the second dry etching process is performed with the shoulder. A dry etching method is provided in which the portion is removed and the side wall of the through via is tapered from the bottom surface to the opening.

第１のドライエッチング工程でSi層をエッチングして貫通ビアを形成する際に、ボーイングの影響により貫通ビアの開口部付近の側壁に角部ないし肩部が生じる。先にマスクを除去した後にSiO₂層をドライエッングして貫通ビアがSiO₂層を貫通するようにしているので、SiO₂層のドライエッチングの際に貫通ビアの角部ないし肩部が除去される。これはマスクを除去した後にSiO₂層のドライエッチングを実行することにより電解集中が効果的に作用することによると推察される。 When a through via is formed by etching the Si layer in the first dry etching step, corners or shoulders are formed on the side wall near the opening of the through via due to bowing. Since then Doraienngu the SiO ₂ layer after removing the mask prior to the through vias are to penetrate the SiO ₂ layer, the corner portion or the shoulder portion of the through via is removed during the dry etching of the SiO ₂ layer . This is presumed to be due to effective concentration of electrolysis by performing dry etching of the SiO ₂ layer after removing the mask.

前記第２のエッチングガスは高C/F比のフルオロカーボン系ガスを含む。例えば、前記第２のエッチングガスはCHF₃、C₂F₆、C₄F₈、C₅F₈、及びC₄F₆のうちの少なくとも一つを含む。前記第２のドライエッチング後に、少なくともO ₂ を含む第３のエッチングガスをプラズマ化して前記第２のエッング工程の際に付着するフルオロカーボンポリマに起因する前記貫通ビアの側壁の荒れを改善するライトアッシング工程を実行する。
The second etching gas contains a fluorocarbon gas having a high C / F ratio. For example, the second etching gas includes at least one of CHF ₃ , C ₂ F ₆ , C ₄ F ₈ , C ₅ F ₈ , and C ₄ F ₆ . After the second dry etching, a third etching gas containing at least O ₂ is turned into plasma, and light ashing is performed to improve the roughness of the side wall of the through via caused by the fluorocarbon polymer deposited during the second etching process. Execute the process.

前記マスクがフォトレジストマスクである場合、前記マスク除去工程は少なくともO₂を含む第３のエッチングガスをプラズマ化して前記フォトレジストマスクをドライエッチングにより除去する。 When the mask is a photoresist mask, the mask removing step converts the third etching gas containing at least O ₂ into plasma and removes the photoresist mask by dry etching.

マスクがフォトレジストマスクである場合、誘電体部材を介して前記真空容器の上部外側に上部電極を配置する一方、前記真空容器の内部に下部電極を配置し、前記マスク除去工程は、前記下部電極上との間に隙間をあけた状態で前記基板を保持し、前記上部電極に高周波電力を供給して前記第４のエッチングガスをプラズマ化し、前記下部電極を接地状態として冷却は行わないことが可能である。基板への熱の影響よりもエッチングレートを重視できる場合、この条件でマスク除去工程を実行することにより、フォトレジストマスク２４を基板７から高速で除去できる。
When the mask is a photoresist mask, an upper electrode is disposed outside the upper portion of the vacuum vessel via a dielectric member, while a lower electrode is disposed inside the vacuum vessel, and the mask removing step includes the lower electrode. The substrate may be held with a gap between the upper electrode, high frequency power is supplied to the upper electrode, the fourth etching gas is turned into plasma, the lower electrode is grounded, and cooling is not performed. Is possible. When the etching rate can be more important than the influence of heat on the substrate, the photoresist mask 24 can be removed from the substrate 7 at a high speed by executing the mask removing step under this condition.

前記第２のエッチング工程で使用する前記第２のエッチングガスが高C/F比のフルオロカーボン系ガスを含み、かつマスクがフォトレジストマスクである場合、前記第１のエッチング工程を第１の真空容器内で実行し、マスク除去工程及び前記第２のエッチング工程を第２の真空容器内で実行してもよい。第１のドライエッチング工程、マスク除去工程、及び第２のドライエッチング工程を繰り返し実行した際に、O₂ガスを使用するマスク除去工程と同じ第２の真空容器内で高C/F比のフルオロカーボン系ガスを使用する第２のエッチング工程を実行することにより、真空容器内でのCF系ポリマの付着を抑制して良好な状態を継続させ、メンテナンスの頻度を減らすことができる。 When the second etching gas used in the second etching process includes a fluorocarbon gas having a high C / F ratio and the mask is a photoresist mask, the first etching process is performed in the first vacuum container. And the mask removing step and the second etching step may be performed in the second vacuum vessel. When the first dry etching step, the mask removal step, and the second dry etching step are repeatedly executed, the fluorocarbon having a high C / F ratio is obtained in the same second vacuum vessel as the mask removal step using O ₂ gas. By executing the second etching step using the system gas, it is possible to suppress the adhesion of the CF polymer in the vacuum vessel and maintain a good state, thereby reducing the frequency of maintenance.

前記マスクがSiNマスクである場合、前記マスク除去工程は低C/F比のフルオロカーボン系ガスを含む第４のエッチングガスをプラズマ化して前記SiNマスクをドライエッチングにより除去する。この場合の第３のエッチングガスは、例えばCF₄又はCF₄/CHF₃を少なくとも含む。
In the case where the mask is a SiN mask, the mask removing step converts the fourth etching gas containing a fluorocarbon gas having a low C / F ratio into plasma and removes the SiN mask by dry etching. In this case, the third etching gas contains at least CF ₄ or CF ₄ / CHF ₃ , for example.

前記マスクがSiO₂マスクである場合、前記マスク除去工程は高C/F比のフルオロカーボン系ガスを含む第４のエッチングガスをプラズマ化して前記SiO₂マスクをドライエッチングにより除去する。この場合の第４のエッチングガスは、例えばCHF₃、C₂F₆、C₄F₈、C₅F₈、及びC₄F₆のうちの少なくとも一つを含む。
When the mask is a SiO ₂ mask, the mask removing step converts the fourth etching gas containing a fluorocarbon gas having a high C / F ratio into plasma and removes the SiO ₂ mask by dry etching. In this case, the fourth etching gas includes, for example, at least one of CHF ₃ , C ₂ F ₆ , C ₄ F ₈ , C ₅ F ₈ , and C ₄ F ₆ .

第２の発明は、Si層、このSi層の一方の面に設けられたSiO₂層、及び前記Si層の他方の面に設けられたフォトレジストマスクを少なくとも備える基板が内部に配置される真空容器と、前記真空容器内にプラズマを発生させるプラズマ発生源と、F系ガスを少なくとも含む第１のエッチングガスを前記真空容器内に供給するための第１のエッチングガス供給源と、高C/F比のフルオロカーボン系ガスを少なくとも含む第２のエッチングガス供給源と、O₂ガスを少なくとも含む第３のエッチングガスを供給する第３のエッチングガス供給源と、前記プラズマ発生源、及び前記第１から第３のエッチングガス供給源の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記第１のエッチングガス供給源に前記F系ガスを前記真空容器内に供給させ、かつ前記プラズマ発生源によりプラズマを発生させて前記F系ガスをプラズマ化し、貫通ビアが形成されるように前記Si層をドライエッチングし、前記第３のエッチングガス供給源に前記第３のエッチングガスを前記真空容器内に供給させ、かつ前記プラズマ発生源によりプラズマを発生させて前記第３のエッチングガスをプラズマ化して前記レジストマスクを除去し、前記第２のエッチングガス供給源に前記第２のエッチングガスを前記真空容器内に供給せさ、かつ前記プラズマ発生源によりプラズマを発生させて前記フルオロカーボン系ガスをプラズマ化し、前記貫通ビアがSiO₂層を貫通するように前記SiO₂層をドライエッチングすることを特徴とするドライエッチング装置を提供する。 A second invention is a vacuum in which a substrate including at least an Si layer, an SiO ₂ layer provided on one surface of the Si layer, and a photoresist mask provided on the other surface of the Si layer is disposed inside. A container, a plasma generation source for generating plasma in the vacuum container, a first etching gas supply source for supplying a first etching gas containing at least an F-based gas into the vacuum container, a high C / A second etching gas supply source including at least an F-ratio fluorocarbon-based gas; a third etching gas supply source supplying a third etching gas including at least O ₂ gas; the plasma generation source; And a control unit that controls the operation of the third etching gas supply source, and the control unit causes the first etching gas supply source to supply the F-based gas into the vacuum container, and Plasma is generated by a plasma generation source to convert the F-based gas into plasma, the Si layer is dry-etched so as to form a through via, and the third etching gas is supplied to the third etching gas supply source. The plasma is generated by the plasma generation source and plasma is generated by the plasma generation source to turn the third etching gas into plasma, and the resist mask is removed, and the second etching gas is supplied to the second etching gas supply source. the is not supplied into the vacuum container, and the said fluorocarbon gas plasma is generated into plasma by the plasma generating source, said through via to dry etching the SiO ₂ layer so as to extend through the SiO ₂ layer A dry etching apparatus is provided.

Si層を貫通する貫通ビアをドライエッチングにより形成後に、先にマスクを除去した後にSiO₂層をドライエッングして貫通ビアがSiO₂層を貫通するようにしているので、Si層のドライエッチングの際に貫通ビアの開口部付近の側壁に形成された角部ないし肩部は、SiO₂層のドライエッチングの際に除去される。 After the through via that penetrates the Si layer is formed by dry etching, the mask is removed first, and then the SiO ₂ layer is dry etched so that the through via penetrates the SiO ₂ layer. In addition, corners or shoulders formed on the side wall near the opening of the through via are removed during the dry etching of the SiO ₂ layer.

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るドライエッチング方法を実行するためのドライエッチング装置の一例を示す。 (First embodiment)
FIG. 1 shows an example of a dry etching apparatus for performing the dry etching method according to the first embodiment of the present invention.

ドライエッチング装置１は上部開口が誘電体板（誘電体部材）２により閉鎖されたチャンバ（真空容器）３を備える。誘電体板２の上方には上部電極としてICPコイル（誘導結合プラズマコイル）４が配置されている。ICPコイル４は、可変コンデンサ５Ａを介して高周波電源（第１の電源）６Ａに電気的に接続されている。一方、チャンバ３内の底部側には、基板（処理対象物）７が配置される下部電極８がICPコイル４と対向するように配置されている。本実施形態では、基板７はESC（静電チャック）電極９Ａ，９Ｂによって下部電極８上に静電的に保持される。しかし、基板７を下部電極８上に保持するための機構は特に限定されない。下部電極は可変コンデンサ５Ｂを介して高周波電源６Ｂ（第２の電源）に電気的に接続されている。 The dry etching apparatus 1 includes a chamber (vacuum vessel) 3 whose upper opening is closed by a dielectric plate (dielectric member) 2. Above the dielectric plate 2, an ICP coil (inductively coupled plasma coil) 4 is disposed as an upper electrode. The ICP coil 4 is electrically connected to a high frequency power source (first power source) 6A through a variable capacitor 5A. On the other hand, on the bottom side in the chamber 3, a lower electrode 8 on which a substrate (processing object) 7 is disposed is disposed so as to face the ICP coil 4. In the present embodiment, the substrate 7 is electrostatically held on the lower electrode 8 by ESC (electrostatic chuck) electrodes 9A and 9B. However, the mechanism for holding the substrate 7 on the lower electrode 8 is not particularly limited. The lower electrode is electrically connected to a high frequency power source 6B (second power source) via a variable capacitor 5B.

チャンバ３のガス導入口３ａには、それぞれフローコントローラ１１Ａ〜１１Ｄを介して、エッチングガス供給源１２Ａ〜１２Ｄと希釈ガス供給源１３が接続されている。エッチングガス供給源１２ＡはSF₆ガスを供給する。エッチングガス供給源１２ＢはO₂ガスを供給する。エッチングガス供給源１２ＣはCF₄ガスを供給する。エッチングガス供給源１２ＤはC₄F₈ガスを供給する。希ガス供給源１３はArガスを供給する。エッチングガス供給源１２Ａ〜１２Ｄ及び希釈ガス供給源１３からチャンバ３へのガスの供給の有無及び供給量は、対応するフローコントローラ１１Ａ〜１１Ｄによって制御される。 Etching gas supply sources 12A to 12D and a dilution gas supply source 13 are connected to the gas inlet 3a of the chamber 3 through flow controllers 11A to 11D, respectively. The etching gas supply source 12A supplies SF ₆ gas. The etching gas supply source 12B supplies O ₂ gas. The etching gas supply source 12C supplies CF ₄ gas. The etching gas supply source 12D supplies C ₄ F ₈ gas. The rare gas supply source 13 supplies Ar gas. The presence / absence and supply amount of gas from the etching gas supply sources 12A to 12D and the dilution gas supply source 13 to the chamber 3 are controlled by the corresponding flow controllers 11A to 11D.

チャンバ３の排気口３ｂは真空排気装置１４に接続されている。また、チャンバ３には基板７の搬入出のためのゲート３ｃが設けられている。 The exhaust port 3 b of the chamber 3 is connected to the vacuum exhaust device 14. The chamber 3 is provided with a gate 3c for carrying in and out the substrate 7.

下部電極８の上面には微細な凹凸が形成されており、下部電極８上に基板７を載置すると基板７の下面と下部電極８の上面との間に微細な空間が形成される。この空間には冷却ガス源１６から温調された冷却ガスとしてのHeガスが供給される。このHeガスにより基板７が冷却される。 Fine irregularities are formed on the upper surface of the lower electrode 8. When the substrate 7 is placed on the lower electrode 8, a minute space is formed between the lower surface of the substrate 7 and the upper surface of the lower electrode 8. This space is supplied with He gas as a cooling gas whose temperature is adjusted from the cooling gas source 16. The substrate 7 is cooled by this He gas.

上下方向に昇降可能な複数の突き上げピン（突き上げ部材）１７が下部電極８を貫通するように設けられている。突き上げピン１７は、符号１８で模式的に示す駆動機構１８により昇降駆動される。基板７を下部電極８へ載置する際、及び基板７を下部電極８から取り外す際には、突き上げピン１７は上昇位置となり先端が下部電極１８の上面よりも上方に突出する。突き上げピン１７は先端が下部電極１８内に収容される格納位置まで降下可能である。本実施形態では、基板７の処理中の突き上げピン１７は格納位置で保持され、基板７は下部電極８に直接載置された状態を維持する。 A plurality of push-up pins (push-up members) 17 that can be moved up and down are provided so as to penetrate the lower electrode 8. The push-up pin 17 is driven up and down by a drive mechanism 18 schematically indicated by reference numeral 18. When the substrate 7 is placed on the lower electrode 8 and when the substrate 7 is removed from the lower electrode 8, the push-up pin 17 is in the raised position, and the tip protrudes above the upper surface of the lower electrode 18. The push-up pin 17 can be lowered to the storage position where the tip is accommodated in the lower electrode 18. In the present embodiment, the push-up pin 17 during the processing of the substrate 7 is held in the retracted position, and the substrate 7 maintains a state where it is directly placed on the lower electrode 8.

制御装置１５は、可変コンデンサ５Ａ，５Ｂ、高周波電源６Ａ，６Ｂ、エッチングガス供給源１２Ａ〜１２Ｄ、希釈ガス供給源１３、フローコントローラ１１Ａ〜１１Ｄ、真空排気装置１４、冷却ガス源１６、及び突き上げピン１７の駆動機構１８を含む装置全体を統括的に制御してドライエッチングプロセスを実行する。 The control device 15 includes variable capacitors 5A and 5B, high frequency power supplies 6A and 6B, etching gas supply sources 12A to 12D, dilution gas supply source 13, flow controllers 11A to 11D, vacuum exhaust device 14, cooling gas source 16, and push-up pins. The dry etching process is executed by comprehensively controlling the entire apparatus including the 17 drive mechanisms 18.

次に、本実施形態のドライエッチング方法を説明する。本実施形態のドライエッチング方法は、種々の半導体素子を形成済みの基板７に直径が１０〜８０μm程度の貫通ビアを形成するものであり（ビアラスト法）、かつ基板７の半導体素子が形成されている表面とは反対の裏面側から貫通ビアを形成するものである（バックサイドビアないしブラインドサイドビア）。 Next, the dry etching method of this embodiment will be described. In the dry etching method of this embodiment, a through via having a diameter of about 10 to 80 μm is formed in a substrate 7 on which various semiconductor elements have been formed (via last method), and the semiconductor element of the substrate 7 is formed. A through via is formed from the back side opposite to the front surface (back side via or blind side via).

図３Ａを参照すると、基板７は種々の半導体素子（図示せず）が形成されたSi層２１と、このSi層２１の表面側（図において下面側）に設けられた下地層としてのSiO₂層２２を備える。SiO₂層２２上には配線のための金属層２３が設けられている。一方、Si層２１の裏面側（図において上面側）には、加工する貫通ビアに対応する径の開口部を有するフォトレジストマスク２４が形成されている。基板７は表面側である金属層２３上の接着剤層２５によって支持部材としてのサポートガラス２６に接着によって固定されている。 Referring to FIG. 3A, a substrate 7 includes a Si layer 21 on which various semiconductor elements (not shown) are formed, and SiO ₂ as a base layer provided on the surface side (lower surface side in the drawing) of the Si layer 21. Layer 22 is provided. A metal layer 23 for wiring is provided on the SiO ₂ layer 22. On the other hand, a photoresist mask 24 having an opening having a diameter corresponding to the through via to be processed is formed on the back surface side (upper surface side in the drawing) of the Si layer 21. The substrate 7 is fixed by adhesion to a support glass 26 as a support member by an adhesive layer 25 on the metal layer 23 on the surface side.

本実施形態における基板７の寸法等の詳細は以下の通りである。Si層２１の厚みは平均で２０〜２００μm程度である。SiO₂層２２の厚みは平均で０．５〜２μm程度である。金属層２３は例えばAl、あるいはAlとバリアメタルとしてのTi/Nとからなり、全体の厚みは平均で５０〜５００nm程度である。接着剤層２５の厚みは、平均で０．５〜４．０μm程度である。基板７に貫通ビアを形成するためのフォトレジストマスク２４の開口率は、１％程度未満である。 Details of the dimensions and the like of the substrate 7 in the present embodiment are as follows. The thickness of the Si layer 21 is about 20 to 200 μm on average. The thickness of the SiO ₂ layer 22 is about 0.5 to ₂ μm on average. The metal layer 23 is made of, for example, Al or Al and Ti / N as a barrier metal, and the total thickness is about 50 to 500 nm on average. The thickness of the adhesive layer 25 is about 0.5 to 4.0 μm on average. The aperture ratio of the photoresist mask 24 for forming a through via in the substrate 7 is less than about 1%.

図２及び図３を参照すると、本実施形態のドライエッチング方法では、最初にSi層２１のエッチングを行ってSi層２１を貫通する貫通ビア３１を形成する（図２のステップＳ１，図３Ｂ）。次に、フォトレジストマスク２４を除去するためのアッシングを行う（図２のステップＳ２，図３Ｃ）。ステップＳ２でのフォトレジストマスク２４の除去後、貫通ビア３１がSiO₂層２２を貫通して金属層２３に達するように、SiO₂層２２をエッチングする（図２のステップＳ３，図３Ｄ）。最後に、貫通ビア３１の側壁に形成されたCF系ポリマの層を除去するためのライトアッシングを実行する（図２のステップＳ４）。 Referring to FIGS. 2 and 3, in the dry etching method of the present embodiment, the Si layer 21 is first etched to form the through via 31 penetrating the Si layer 21 (steps S1 and 3B in FIG. 2). . Next, ashing is performed to remove the photoresist mask 24 (step S2 in FIG. 2 and FIG. 3C). After removal of the photoresist mask 24 in step S2, the through vias 31 so as to reach the metal layer 23 through the SiO ₂ layer 22, etching the SiO ₂ layer 22 (step S3 in FIG. 2, FIG. 3D). Finally, write ashing is performed to remove the CF polymer layer formed on the side wall of the through via 31 (step S4 in FIG. 2).

まず、Si層２１をエッチングする工程（図２のステップＳ１，図３Ｂ）について説明する。基板７をチャンバ３内へ搬入して下部電極８に配置してＥＳＣ電極９Ａ，９Ｂにより静電的に保持した後、真空排気装置１４でチャンバ３内のガスをパージする。また、冷却ガス源１６からHeガスを供給して基板７を冷却する。本実施形態では、Heガスによる基板７の冷却は、Si層２１をエッチングする工程から最後のライトアッシングが終了するまで継続される。次に、チャンバ３内にSF₆/O₂混合ガスを導入する。具体的には、エッチングガス供給源１２ＡからSF₆ガスを、エッチングガス供給源１２ＢからO₂ガスをそれぞれ所定流量で導入する。また、SF₆/O₂混合ガスの導入を実行しつつ、真空排気装置１４により所定流量で排気を行い、チャンバ３内を所定圧力に維持する。その後、ICPコイル４に対して高周波電源６Ａから高周波電力を供給すると共に、下部電極８に対して高周波電源６Ｂから高周波電力（バイアス電力）を供給する。 First, the process (step S1, FIG. 3B of FIG. 2) of etching the Si layer 21 will be described. After the substrate 7 is carried into the chamber 3 and disposed on the lower electrode 8 and electrostatically held by the ESC electrodes 9A and 9B, the gas in the chamber 3 is purged by the vacuum exhaust device 14. Further, the He gas is supplied from the cooling gas source 16 to cool the substrate 7. In the present embodiment, the cooling of the substrate 7 with He gas is continued from the step of etching the Si layer 21 until the last write ashing is completed. Next, SF ₆ / O ₂ mixed gas is introduced into the chamber 3. Specifically, SF ₆ gas is introduced from the etching gas supply source 12A and O ₂ gas is introduced from the etching gas supply source 12B at a predetermined flow rate. Further, while introducing the SF ₆ / O ₂ mixed gas, the vacuum evacuation device 14 evacuates at a predetermined flow rate to maintain the inside of the chamber 3 at a predetermined pressure. Thereafter, high frequency power is supplied from the high frequency power source 6A to the ICP coil 4, and high frequency power (bias power) is supplied from the high frequency power source 6B to the lower electrode 8.

ICPコイル４への高周波電力の供給により発生する誘導結合型放電によって、SF₆/O₂混合ガスがプラズマ化する。プラズマＰ中では、SF₆ガスに由来するF成分、Fラジカル、正イオン（Sイオン、フッ化硫黄系のイオン等）が生じると共に、O₂ガスに由来するO成分（Oラジカル及び正イオンであるOイオンを含む）が発生する。 The SF ₆ / O ₂ mixed gas is turned into plasma by the inductively coupled discharge generated by the supply of high-frequency power to the ICP coil 4. In the plasma P, F component, F radical and positive ion (S ion, sulfur fluoride ion, etc.) derived from SF ₆ gas are generated, and O component (O radical and positive ion derived from O ₂ gas). Some O ions).

プラズマＰで発生したF成分、Fラジカル、及びO成分がSi層２１のフォトレジストマスク２４から露呈している部分に入射する。エッチング種であるFラジカルと正イオン（SイオンやOイオン等）によりSi層２１がエッチングされる。この際、FラジカルがSi層２１のSi原子と反応して揮発性反応生成物であるSiF₄（四フッ化シリコン）、Si₂F₆（六フッ化二ケイ素）等のシリコンフッ化物が生成され、Si層２１から離脱する（Si_x＋F_Y＝Si_xF_Y）。下部電極８へバイアス電力を供給する状態でエッチングを実行することにより、貫通ビア３１の底面に向かう正イオンの運動エネルギが活性化する。具体的には、バイアス電力により引き込まれた正イオンが貫通ビア３１の底面をアタックして削るためFラジカルがSiと反応し易くなり、貫通ビア３１の底面のエッチングレートが貫通ビア３１の側壁のエッチングレートよりも高くなる。 The F component, F radical, and O component generated by the plasma P are incident on the exposed portion of the Si layer 21 from the photoresist mask 24. The Si layer 21 is etched by F radicals and positive ions (such as S ions and O ions) that are etching species. At this time, silicon radicals such as SiF ₄ (silicon tetrafluoride) and Si ₂ F ₆ (disilicon hexafluoride), which are volatile reaction products, are generated by the F radicals reacting with Si atoms in the Si layer 21. Then, it leaves the Si layer 21 (Si _x + F _Y = Si _x F _Y ). By performing etching while supplying bias power to the lower electrode 8, the kinetic energy of positive ions toward the bottom surface of the through via 31 is activated. Specifically, the positive ions drawn by the bias power attack and cut the bottom surface of the through via 31, so that the F radicals easily react with Si, and the etching rate of the bottom surface of the through via 31 is increased on the side wall of the through via 31. It becomes higher than the etching rate.

SF₆ガスに添加したO₂ガスに由来するO成分がSi層２１を構成するSi原子と反応してSiO₂（酸化シリコン）等のSi酸化物が生成され、このSi酸化物が貫通ビア３１の側壁と底面に付着する（Si＋O_x＝SiO_x）。Si層２１のエッチングは、側壁や底面に生成されたSi酸化物を除去しつつ進行する。しかし、前述のようにフォトレジストマスク２４の開口率は１％未満（低開口率）であり、平均で２０〜２００μm程度の厚みを有するSi層２１に貫通ビア３１を形成する必要があり（貫通ビア３１の深さが深い）、かつ後に詳述するようにSi層のエッチングレートは１０nm/min程度の高速である。そのため、エッチングの進行により貫通ビア３１の深さが深くなるのに伴って、側壁を保護するSi酸化物の生成速度が特に貫通ビア３１の開口部付近においてエッチング速度に対して相対的に遅くなる。その結果、図３Ｂ及び図３Ｃにおいて符号３２で示すように、貫通ビア３１の開口部付近の側壁に貫通ビア３１内に突出する肩部ないし角部が生じる。図３Ｃに示すように、角部３２の貫通ビア３１の側壁からの突出量ｔは、例えば貫通ビア３１の直径が５０μmの場合には１〜５μmである。 The O component derived from the O ₂ gas added to the SF ₆ gas reacts with Si atoms constituting the Si layer 21 to generate Si oxide such as SiO ₂ (silicon oxide). (Si + O _x = SiO _x ). The etching of the Si layer 21 proceeds while removing the Si oxide generated on the side walls and the bottom surface. However, as described above, the opening ratio of the photoresist mask 24 is less than 1% (low opening ratio), and it is necessary to form the through via 31 in the Si layer 21 having an average thickness of about 20 to 200 μm (through hole). The depth of the via 31 is deep), and as will be described in detail later, the etching rate of the Si layer is as high as about 10 nm / min. Therefore, as the depth of the through via 31 is increased by the progress of etching, the generation rate of the Si oxide protecting the side wall is relatively slow with respect to the etching rate, particularly in the vicinity of the opening of the through via 31. . As a result, as indicated by reference numeral 32 in FIG. 3B and FIG. 3C, a shoulder portion or a corner portion that protrudes into the through via 31 is generated on the side wall near the opening of the through via 31. As shown in FIG. 3C, the protruding amount t of the corner portion 32 from the side wall of the through via 31 is 1 to 5 μm when the diameter of the through via 31 is 50 μm, for example.

Si層２１をエッチングする工程の具体的なエッチング条件は例えば以下の通りである。SF₆ガス及びO₂ガスの供給流量は、それぞれ２００sccm、１００sccm（総供給流量３００sccm）である。チャンバ３内の圧力は１５．０Paに維持される。ICPコイル４への供給電力は１５００Wで、下部電極８へ供給するバイアス電力は５００Wである。また、下部電極８の温度は１５℃に維持される。この条件ではSiのエッチングレートは２００nm/minであり、SiO₂のエッチングレートも２００nm/minである。 Specific etching conditions in the step of etching the Si layer 21 are as follows, for example. The supply flow rates of SF ₆ gas and O ₂ gas are 200 sccm and 100 sccm (total supply flow rate 300 sccm), respectively. The pressure in the chamber 3 is maintained at 15.0 Pa. The power supplied to the ICP coil 4 is 1500 W, and the bias power supplied to the lower electrode 8 is 500 W. The temperature of the lower electrode 8 is maintained at 15 ° C. Under these conditions, the etching rate of Si is 200 nm / min, and the etching rate of SiO ₂ is also 200 nm / min.

Si層２１をエッチングする工程で使用するガスは、本実施形態のようなSF₆/O₂混合ガスに限定されず、少なくともSF₆ガスとO₂ガスを含むものであればよい。具体的には、SF₆/O₂/He混合ガスや、SF₆/SiF₄/O₂混合ガスを使用してもよい。 The gas used in the step of etching the Si layer 21 is not limited to the SF ₆ / O ₂ mixed gas as in the present embodiment, and any gas that contains at least SF ₆ gas and O ₂ gas may be used. Specifically, SF ₆ / O ₂ / He mixed gas or SF ₆ / SiF ₄ / O ₂ mixed gas may be used.

貫通ビア３１がSi層２１を貫通してSiO₂層２２まで達すると、フォトレジストマスク２４を除去するためのアッシング（図２のステップＳ２，図３Ｃ）に移行する。具体的には、エッチングガス供給源１２ＡからのSF₆ガスの導入を停止する。また、エッチングガス供給源１２Ｂからチャンバ３内にO₂ガスを所定流量で導入すると共に、エッチングガス供給源１２ＣからCF₄ガスを所定流量で導入しつつ、真空排気装置１４により所定流量で排気を行い、チャンバ３内を所定圧力で維持する。つまり、アッシング工程ではチャンバ３内に導入するガスをSF₆/O₂混合ガスからO₂/CF₄混合ガスに切り換える。また、チャンバ３の圧力をSi層２１のエッチング工程よりも低圧に設定する。さらに、高周波電源６ＡからICPコイル４への供給電力をSi層２１のエッチング工程よりも減少させる一方、高周波電源６Ｂから下部電極８への供給電力はSi層２１のエッチング工程と同一値で維持する。本実施形態の場合、アッシング工程中も冷却ガス源１６から基板７の下面へのHeガスの供給は継続する。 When the through via 31 reaches the SiO ₂ layer 22 through the Si layer 21, the process proceeds to ashing for removing the photoresist mask 24 (steps S2 and 3C in FIG. 2). Specifically, the introduction of SF ₆ gas from the etching gas supply source 12A is stopped. Further, the O ₂ gas is introduced into the chamber 3 from the etching gas supply source 12B at a predetermined flow rate, and the CF ₄ gas is introduced from the etching gas supply source 12C at a predetermined flow rate, and the vacuum exhaust device 14 exhausts the gas at a predetermined flow rate. The chamber 3 is maintained at a predetermined pressure. That is, in the ashing process, the gas introduced into the chamber 3 is switched from the SF ₆ / O ₂ mixed gas to the O ₂ / CF ₄ mixed gas. Further, the pressure in the chamber 3 is set to be lower than that in the etching process of the Si layer 21. Further, the power supplied from the high frequency power supply 6A to the ICP coil 4 is reduced as compared with the etching process of the Si layer 21, while the power supplied from the high frequency power supply 6B to the lower electrode 8 is maintained at the same value as the etching process of the Si layer 21. . In the present embodiment, the supply of He gas from the cooling gas source 16 to the lower surface of the substrate 7 continues during the ashing process.

ICPコイル４への高周波電力の供給で発生する誘導結合型放電により、O₂ガスとCF₄ガスがプラズマ化する。プラズマＰ中では、O₂ガスに由来するO成分により、フォトレジストマスク２４を構成する有機成分をCO_xやH₂Oに分解される。図３Ｃに示すように、フォトレジストマスク２４が除去された状態でも、貫通ビア３１の角部３２は依然として存在している。 O ₂ gas and CF ₄ gas are turned into plasma by inductively coupled discharge generated by supplying high frequency power to the ICP coil 4. In the plasma P, the organic component constituting the photoresist mask 24 is decomposed into CO _x and H ₂ O by the O component derived from the O ₂ gas. As shown in FIG. 3C, the corner portion 32 of the through via 31 still exists even when the photoresist mask 24 is removed.

フォトレジストマスク２４を除去するアッシング工程の具体的なエッチング条件は例えば以下の通りである。O₂ガス及びCF₄ガスの供給流量はそれぞれ２００sccm、１０sccm（総供給流量２１０sccm）である。チャンバ３内の圧力は１．０Paに維持される。ICPコイル４への供給電力は５００Wで、下部電極８へ供給するバイアス電力は５０Wである。また、冷却ガス源１６からのHeガスの供給圧は１０００Ｐａである。Heガスによる冷却によって下部電極８の温度を１５℃程度に維持し、それによって基板７を１００℃以下に維持する。ＥＳＣ電極９Ａ，９Ｂへの印加電圧は±１００Ｖである。ただし、アッシング工程の条件はこの例に限定されない。具体的には、O₂ガスの供給流量は、５０〜５００sccmが好ましく、CF₄ガスの供給流量はO₂ガスの供給流量１〜１０％程度に設定することが好ましい。チャンバ３内の圧力は、０．５〜５Paが好ましい。ICPコイル４への供給電力は、３００〜１０００Wが好ましい。下部電極８へ供給するバイアス電力は、１０〜１００Wが好ましい。 Specific etching conditions of the ashing process for removing the photoresist mask 24 are as follows, for example. The supply flow rates of O ₂ gas and CF ₄ gas are 200 sccm and 10 sccm, respectively (total supply flow rate 210 sccm). The pressure in the chamber 3 is maintained at 1.0 Pa. The power supplied to the ICP coil 4 is 500 W, and the bias power supplied to the lower electrode 8 is 50 W. The supply pressure of He gas from the cooling gas source 16 is 1000 Pa. The temperature of the lower electrode 8 is maintained at about 15 ° C. by cooling with He gas, and thereby the substrate 7 is maintained at 100 ° C. or lower. The applied voltage to the ESC electrodes 9A and 9B is ± 100V. However, the conditions of the ashing process are not limited to this example. Specifically, the supply flow rate of O ₂ gas is preferably 50 to 500 sccm, and the supply flow rate of CF ₄ gas is preferably set to about 1 to 10% of the supply flow rate of O ₂ gas. The pressure in the chamber 3 is preferably 0.5 to 5 Pa. The power supplied to the ICP coil 4 is preferably 300 to 1000 W. The bias power supplied to the lower electrode 8 is preferably 10 to 100 W.

フォトレジストマスク２４を除去するアッシング工程で使用するガスは、本実施形態のようなO₂/CF₄混合ガスに限定されず、少なくともO₂ガスを含むものであればよい。 The gas used in the ashing process for removing the photoresist mask 24 is not limited to the O ₂ / CF ₄ mixed gas as in the present embodiment, and any gas containing at least O ₂ gas may be used.

ＥＳＣ電極９Ａ，９Ｂによる基板７の下部電極８への静電吸着と、冷却ガス供給源１６からHeガスの供給による基板７の冷却を行わなくてもよい。この場合、基板７の温度は１２０〜１５０℃程度で維持される。つまり、フォトレジストマスク２４を除去するアッシング工程の際に本実施形態のように下部電極８に対して高周波電源６Ｂからバイアス電力を供給する場合、かつＥＳＣ電極９Ａ，９Ｂによる基板７の静電吸着及び冷却ガス（Heガス）による基板７の冷却を実行するか否かは必要に応じて選択できる。 The electrostatic adsorption to the lower electrode 8 of the substrate 7 by the ESC electrodes 9A and 9B and the cooling of the substrate 7 by supplying the He gas from the cooling gas supply source 16 may not be performed. In this case, the temperature of the substrate 7 is maintained at about 120 to 150 ° C. That is, in the ashing process for removing the photoresist mask 24, when the bias power is supplied from the high frequency power source 6B to the lower electrode 8 as in the present embodiment, the electrostatic adsorption of the substrate 7 by the ESC electrodes 9A and 9B. Whether or not to cool the substrate 7 with the cooling gas (He gas) can be selected as necessary.

フォトレジストマスク２４が除去された後、SiO₂層２２をエッチングする工程に移行する（図２のステップＳ３，図３Ｄ）。具体的には、エッチングガス供給源１２ＢからのO₂ガスの導入及びエッチングガス供給源１２ＣからのCF₄ガスの導入を停止する。一方、エッチングガス供給源１２Ｄからフルオロカーボン系ガスであるC₄F₈ガスを、希釈ガス供給源１３からArガスをそれぞれ所定流量でチャンバ３内に導入する。また、C₄F₈/Ar混合ガスの導入を実行しつつ、真空排気装置１４により所定流量で排気を行い、チャンバ３内を所定圧力で維持する。さらに、ICPコイル４と下部電極８に対して高周波電源６Ａ，６Ｂから高周波電力を供給する。 After the photoresist mask 24 is removed, the process proceeds to the step of etching the SiO ₂ layer 22 (step S3 in FIG. 2 and FIG. 3D). Specifically, the introduction of O ₂ gas from the etching gas supply source 12B and the introduction of CF ₄ gas from the etching gas supply source 12C are stopped. On the other hand, C ₄ F ₈ gas, which is a fluorocarbon-based gas, is introduced into the chamber 3 from the etching gas supply source 12D and Ar gas is introduced into the chamber 3 from the dilution gas supply source 13, respectively. In addition, while the introduction of the C ₄ F ₈ / Ar mixed gas is performed, the vacuum evacuation device 14 evacuates at a predetermined flow rate and maintains the inside of the chamber 3 at a predetermined pressure. Further, high frequency power is supplied to the ICP coil 4 and the lower electrode 8 from the high frequency power supplies 6A and 6B.

SiO₂層２２をエッチングする工程の具体的なエッチング条件は例えば以下の通りである。C₄F₈ガス及びArガスの供給流量は、それぞれ５sccm、１００sccm（総供給流量１０５sccm）である。チャンバ３内の圧力は４Paに維持される。ICPコイル４への供給電力は５００Wで、下部電極８へ供給するバイアス電力は５００Wである。また、冷却ガス源１６からのHeガスの供給により下部電極８の温度は１５℃程度に維持される。この条件ではSiO₂のエッチングレートは１００nm/minであり、Siのエッチングレートは１００nm/minである。ただし、SiO₂層２２をエッチングする工程の条件はこの例に限定されない。 Specific etching conditions in the step of etching the SiO ₂ layer 22 are as follows, for example. The supply flow rates of C ₄ F ₈ gas and Ar gas are 5 sccm and 100 sccm, respectively (total supply flow rate 105 sccm). The pressure in the chamber 3 is maintained at 4 Pa. The power supplied to the ICP coil 4 is 500 W, and the bias power supplied to the lower electrode 8 is 500 W. Further, the temperature of the lower electrode 8 is maintained at about 15 ° C. by the supply of He gas from the cooling gas source 16. Under these conditions, the etching rate of SiO ₂ is 100 nm / min, and the etching rate of Si is 100 nm / min. However, the conditions of the process of etching the SiO ₂ layer 22 are not limited to this example.

この工程では、プラズマＰで発生したF成分、Fラジカル等がSiO₂層２２のフォトレジストマスク２４から露呈している部分に入射し、エッチング種であるFラジカルによりSiO₂層２１がエッチングされる。この際、Fラジカルと被エッチング層２１がSiO₂層２１のSi原子と反応して揮発性反応生成物であるSiF₄、Si₂F₆等のシリコンフッ化物が生成され、被エッチング層２１から離脱する（Si_x＋F_Y＝Si_xF_Y）。 In this step, the F component, F radicals, etc. generated by the plasma P are incident on the exposed portion of the SiO ₂ layer 22 from the photoresist mask 24, and the SiO ₂ layer 21 is etched by the F radicals that are etching species. . At this time, the F radical and the layer to be etched 21 react with Si atoms in the SiO ₂ layer 21 to generate silicon fluorides such as SiF ₄ and Si ₂ F ₆ which are volatile reaction products. Detach (Si _x + F _Y = Si _x F _Y ).

また、C₄F₈ガスに由来するフルオロカーボン成分CF_xが、Si層２１のエッチング（図２のステップＳ１）の際に貫通ビア３１の側壁に生成されたSi酸化物と反応し、その結果、揮発性物質であるシリコンフッ化物とCO_xが生成されて貫通ビア３１の側壁から離脱する（SiO_x＋CF_y＝SiF_y＋CO_x）。また、フルオロカーボン成分CF_xは、フルオロカーボンポリマ（（CF₂）_n）として貫通ビア３１の底面と側壁にほぼ均一に付着する。 Further, the fluorocarbon component CF _x derived from the C ₄ F ₈ gas reacts with the Si oxide generated on the side wall of the through via 31 during the etching of the Si layer 21 (step S1 in FIG. 2), and as a result, Volatile substances such as silicon fluoride and CO _x are generated and separated from the side wall of the through via 31 (SiO _x + CF _y = SiF _y + CO _x ). Further, the fluorocarbon component CF _x adheres almost uniformly to the bottom and side walls of the through via 31 as a fluorocarbon polymer ((CF ₂ ) _n ).

図３Ｄに模式的に示すように、貫通ビア３１がSiO₂層２２を貫通して金属層２３に達してSiO₂層２２のエッチングが完了した時点では、Si層２１のエッチングの際に生じた貫通ビア３１の角部３２が除去されて消滅している。その結果、底面から開口部に到るまで平坦であるテーパ状の側壁を有する貫通ビア３１が得られる。 As schematically shown in FIG. 3D, when the through via 31 penetrates the SiO ₂ layer 22 to reach the metal layer 23 and the etching of the SiO ₂ layer 22 is completed, the etching occurred in the etching of the Si layer 21. The corner portion 32 of the through via 31 is removed and disappears. As a result, the through via 31 having a tapered side wall that is flat from the bottom surface to the opening is obtained.

SiO₂層２２をエッチングする工程で貫通ビア３１の角部３２が除去される機構は以下のように推察される。角部３２はプラズマＰと向かい合っている基板７（Si層２１）の裏面側（図において上面側）に位置し、かつ尖った形状を有するので、電解集中が生じる傾向がある。しかし、図４に模式的に示すように、フォトレジストマスク２４を除去する前にSiO₂層２１をエッチングする工程を実行した場合（図７Ａ〜図７Ｂの従来の方法の場合）、基板７（Si層）の裏面に存在するフォトレジストマスク２４によって角部３２に対する電解集中の作用が減殺される。これに対し、本実施形態ではフォトレジストマスク２４を除去した後にSiO₂層２１をエッチングする工程を実行するので、角部３２に対して電解集中が効果的に作用し、角部３２が除去される。 The mechanism by which the corner portion 32 of the through via 31 is removed in the process of etching the SiO ₂ layer 22 is assumed as follows. Since the corner portion 32 is located on the back surface side (upper surface side in the figure) of the substrate 7 (Si layer 21) facing the plasma P and has a sharp shape, there is a tendency for electrolytic concentration to occur. However, as schematically shown in FIG. 4, when the step of etching the SiO ₂ layer 21 is performed before removing the photoresist mask 24 (in the case of the conventional method of FIGS. 7A to 7B), the substrate 7 ( The action of electrolytic concentration on the corners 32 is reduced by the photoresist mask 24 existing on the back surface of the Si layer. On the other hand, in this embodiment, since the step of etching the SiO ₂ layer 21 is performed after removing the photoresist mask 24, the electrolytic concentration effectively acts on the corner portion 32, and the corner portion 32 is removed. The

SiO₂層２２をエッチングする工程で使用するガスは、本実施形態のようなC₄F₈/Ar混合ガスに限定されず、高C/F比のフルオロカーボン系ガスを含むものであればよい。SiO₂層２２をエッチングする工程で使用できる高C/F比のフルオロカーボン系ガスとしては、CHF₃、C₂F₆、C₄F₈、C₅F₈、及びC₄F₆があり、少なくともこれらのうち一つを含むガスをSiO₂層２２をエッチングする工程で使用できる。例えば、CF₄/CHF₃/Ar混合ガスをSiO₂層２２をエッチングする工程で使用できる。 The gas used in the step of etching the SiO ₂ layer 22 is not limited to the C ₄ F ₈ / Ar mixed gas as in the present embodiment, and any gas containing a fluorocarbon gas having a high C / F ratio may be used. Examples of the fluorocarbon gas having a high C / F ratio that can be used in the process of etching the SiO ₂ layer 22 include CHF ₃ , C ₂ F ₆ , C ₄ F ₈ , C ₅ F ₈ , and C ₄ F ₆ , and at least A gas containing one of these can be used in the process of etching the SiO ₂ layer 22. For example, a CF ₄ / CHF ₃ / Ar mixed gas can be used in the process of etching the SiO ₂ layer 22.

SiO₂層２２のエッチング後、フォトレジストマスク２４を除去するためのアッシング（図２のステップＳ２）と同様の条件でライトアッシングを実行する（図２のステップＳ４）。このライトアッシングの際に生じる酸素プラズマによって、前述のようにSiO₂層２２をエッチングする際に貫通ビア３１の側壁のうち主として底面付近の側壁に付着したフルオロカーボンポリマが分解されて除去される。その結果、フルオロカーボンポリマの付着に起因する貫通ビア３１の側壁の荒れが改善される。 After the SiO ₂ layer 22 is etched, write ashing is performed under the same conditions as ashing for removing the photoresist mask 24 (step S2 in FIG. 2) (step S4 in FIG. 2). The oxygen plasma generated during the light ashing decomposes and removes the fluorocarbon polymer adhering mainly to the side wall near the bottom surface of the through via 31 when the SiO ₂ layer 22 is etched as described above. As a result, the roughness of the side wall of the through via 31 due to the adhesion of the fluorocarbon polymer is improved.

以上のように、本実施形態のドライエッチング方法によれば、角部３２のない良好な形状の貫通ビア３１を形成することができ、しかも貫通ビア３１の側壁の後工程における不具合も低減できる。 As described above, according to the dry etching method of the present embodiment, it is possible to form the through via 31 having a good shape without the corner portion 32, and to reduce problems in the subsequent process of the side wall of the through via 31.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態は、フォトレジストマスク２４を除去するアッシング工程（図２のステップＳ２，図３Ｃ）のみが第１実施形態と異なる。具体的には、本実施形態におけるアッシング工程中は、突き上げピン１７を先端が下部電極１８から僅かに突出する位置に保持し、それによって図１において二点鎖線で示すように基板７を下面が下部電極８の上面に対して僅かな間隔ｃ（例えば０．５〜１．０mm程度）をあけて上方に位置に配置して、ＥＳＣ電極９Ａ，９Ｂによる静電吸着は行わない。また、本実施形態におけるアッシング工程では、下部電極８に対する高周波電源６Ｂからの高周波電力の供給を行わず、下部電極８を接地状態とする。さらに、冷却ガス源１６からのHeガスの供給を行わず、Heガスによる基板７の冷却は行わない。基板７を下部電極８から間隔を離して保持し、かつ冷却ガスによる下部電極８の冷却を行わないことにより、アッシング工程中の基板７の温度は１５０〜２００℃程度となる。第２実施形態では前述のように下部電極８へのバイアス電力の供給を行わないが、基板７の温度を高温（第１実施形態では１００℃以下であるのに対して本実施形態では１５０〜２００℃）で保持することにより、フォトレジストマスク２４のエッチングレートが第１実施形態の場合と比較して２割程度増加する。つまり、本実施形態の条件でアッシング工程を実行することにより、フォトレジストマスク２４を基板７から高速で除去できる。第１実施形態は基板７へ熱の影響を低減することをエッチングレートよりも重視する必要がある場合に適しており、第２実施形態は基板７への熱の影響の低減よりもエッチングレートを重視できる場合に適している。
(Second Embodiment)
The second embodiment of the present invention differs from the first embodiment only in the ashing process (step S2 in FIG. 2 and FIG. 3C) for removing the photoresist mask 24. Specifically, during the ashing process in the present embodiment, the push-up pin 17 is held at a position where the tip slightly protrudes from the lower electrode 18, whereby the lower surface of the substrate 7 is shown as indicated by a two-dot chain line in FIG. Electrostatic adsorption by the ESC electrodes 9A and 9B is not performed by placing the upper surface of the lower electrode 8 at an upper position with a slight gap c (for example, about 0.5 to 1.0 mm). Moreover, in the ashing process in this embodiment, the lower electrode 8 is grounded without supplying the high frequency power from the high frequency power source 6B to the lower electrode 8. Further, the He gas is not supplied from the cooling gas source 16, and the substrate 7 is not cooled by the He gas. By holding the substrate 7 away from the lower electrode 8 and not cooling the lower electrode 8 with the cooling gas, the temperature of the substrate 7 during the ashing process becomes about 150 to 200 ° C. Does not perform the supply of the bias power to the lower portion electrode 8 as described above in the second embodiment, in the present embodiment whereas the temperature of the substrate 7 at a high temperature (the first embodiment is 100 ° C. or less 150 By holding at about 200 ° C., the etching rate of the photoresist mask 24 increases by about 20% compared to the case of the first embodiment. That is, the photoresist mask 24 can be removed from the substrate 7 at a high speed by executing the ashing process under the conditions of this embodiment. The first embodiment is suitable when it is necessary to place more importance on reducing the influence of heat on the substrate 7 than on the etching rate, and the second embodiment has an etching rate higher than that on reducing the influence of heat on the substrate 7. Suitable for cases where emphasis can be placed.

（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態のフォトレジストマスク２４に代えて、SiNからなるマスク（SiNマスク１２４）を基板７の裏面に設けている。 (Third embodiment)
In the third embodiment, a mask made of SiN (SiN mask 124) is provided on the back surface of the substrate 7 instead of the photoresist mask 24 of the first embodiment.

図６及び図３を参照すると、本実施形態のドライエッチング方法では、最初にSi層２１のエッチングを行ってSi層２１を貫通する貫通ビア３１を形成する（図６のステップＳ１１，図３Ｂ）。次に、SiNマスク１２４を除去する（図６のステップＳ１２，図３Ｃ）。ステップＳ１２でのSiNマスク１２４の除去後、貫通ビア３１がSiO₂層２２を貫通して金属層２３に達するように、SiO₂層２２をエッチングする（図６のステップＳ２３，図３Ｄ）。最後に、貫通ビア３１の側壁に形成されたCF系ポリマの層を除去するためのライトアッシングを実行する（図６のステップＳ２４）。Si層２１をエッチングする工程（ステップＳ１１）、SiO₂層２２をエッチングする工程（ステップＳ１３）、及びライトアッシング工程（Ｓ１４）は、第１実施形態と同様の条件で実行される。 6 and 3, in the dry etching method of the present embodiment, the Si layer 21 is first etched to form the through via 31 penetrating the Si layer 21 (step S11 and FIG. 3B in FIG. 6). . Next, the SiN mask 124 is removed (step S12 in FIG. 6, FIG. 3C). After the removal of the SiN mask 124 in step S12, the SiO ₂ layer 22 is etched so that the through via 31 penetrates the SiO ₂ layer 22 and reaches the metal layer 23 (step S23 in FIG. 6, FIG. 3D). Finally, write ashing is performed to remove the CF polymer layer formed on the side wall of the through via 31 (step S24 in FIG. 6). The step of etching the Si layer 21 (step S11), the step of etching the SiO ₂ layer 22 (step S13), and the write ashing step (S14) are performed under the same conditions as in the first embodiment.

SiNマスク１２４を除去する工程（ステップＳ１２）では、低C/F比のフルオロカーボン系ガスを含むエッチングガスをプラズマ化してSiNマスク１２４をドライエッチングにより除去する。SiNマスク１２４を除去する工程に使用可能な低C/F比のフルオロカーボン系ガスの例としては、例えばCF₄ガスやCF₄/CHF₃混合ガスがある。また、低C/F比のフルオロカーボン系ガスにArガスとO₂ガスのうちのいずれか一方又は両方を加えてもよい。 In the step of removing the SiN mask 124 (step S12), an etching gas containing a fluorocarbon-based gas having a low C / F ratio is turned into plasma and the SiN mask 124 is removed by dry etching. Examples of low C / F ratio fluorocarbon gases that can be used in the process of removing the SiN mask 124 include, for example, CF ₄ gas and CF ₄ / CHF ₃ mixed gas. In addition, one or both of Ar gas and O ₂ gas may be added to the fluorocarbon gas having a low C / F ratio.

SiNマスク１２４を除去する工程の後にSiO₂層２２をエッチングすることにより、角部３２のない良好な形状の貫通ビア３１を形成することができ、しかもライトアッシングを実行することにより、貫通ビア３１の側壁の後工程における不具合も低減できる。 By etching the SiO ₂ layer 22 after the step of removing the SiN mask 124, the through via 31 having a good shape without the corners 32 can be formed, and the through via 31 can be formed by performing write ashing. Problems in the subsequent process of the side wall can be reduced.

本実施形態のドライエッチング方法は第１実施形態で使用したものと同様のドライエッチング装置１（図１参照）で実行できる。本実施形態の場合、図１のドライエッチング装置１のエッチングガス供給源１２ＣはCF₄ガスを供給するものでも、CF₄/CHF₃混合ガスを供給するものでもよい。 The dry etching method of this embodiment can be executed by the same dry etching apparatus 1 (see FIG. 1) as that used in the first embodiment. In the case of this embodiment, the etching gas supply source 12C of the dry etching apparatus 1 of FIG. 1 may supply CF ₄ gas or supply CF ₄ / CHF ₃ mixed gas.

（第４実施形態）
第４実施形態では、第１実施形態のフォトレジストマスク２４に代えて、SiO₂からなるマスク（SiO₂マスク１２４’）を基板７の裏面に設けている。 (Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, in place of the photoresist mask 24 of the first embodiment, it is provided a mask made of SiO ₂ a (SiO ₂ mask 124 ') on the back surface of the substrate 7.

本実施形態のドライエッチング方法では、Si層２１のエッチングを行ってSi層２１を貫通する貫通ビア３１を形成する工程（図６のステップＳ１１，図３Ｂ）、SiO₂マスク１２４’を除去する工程（図６のステップＳ１２，図３Ｃ）を実行する。ステップＳ１２でのSiO₂マスク１２４’の除去後、貫通ビア３１がSiO₂層２２を貫通して金属層２３に達するように、SiO₂層２２をエッチングする工程（図６のステップＳ１３，図３Ｄ）、及び貫通ビア３１の側壁に形成されたCF系ポリマの層を除去するためのライトアッシング工程（図６のステップＳ１４）を順に実行する。Si層２１をエッチングする工程（ステップＳ１１）、SiO₂層２２をエッチングする工程（ステップＳ１３）、及びライトアッシング工程（Ｓ１４）は、第１実施形態と同様の条件で実行される。 In the dry etching method of this embodiment, the step of forming the through vias 31 penetrating through the Si layer 21 by etching of the S i layer 21 is removed (step S11 in FIG. 6, FIG. 3B), SiO ₂ mask 124 ' A process (step S12 of FIG. 6, FIG. 3C) is performed . After the removal of the SiO ₂ mask 124 ′ in step S 12 , a process of etching the SiO ₂ layer 22 so that the through via 31 penetrates the SiO ₂ layer 22 and reaches the metal layer 23 (steps S 13 and FIG. 6 in FIG. 6). 3D) and a write ashing process (step S 14 in FIG. 6) for removing the CF polymer layer formed on the side wall of the through via 31 are sequentially performed. The step of etching the Si layer 21 (step S11), the step of etching the SiO ₂ layer 22 (step S13), and the write ashing step (S14) are performed under the same conditions as in the first embodiment.

SiO₂マスク１２４’を除去する工程（ステップＳ１２）では、高C/F比のフルオロカーボン系ガスを含むエッチングガスをプラズマ化してSiO₂マスク１２４’をドライエッチングにより除去する。SiO2マスク１２４’を除去する工程に使用可能な高C/F比のフルオロカーボン系ガスの例としては、CHF₃、C₂F₆、C₄F₈、C₅F₈、及びC₄F₆があり、これらのガスのうちの少なくとも一種類を含有していればよい。 In the step of removing the SiO ₂ mask 124 ′ (step S12), an etching gas containing a fluorocarbon gas having a high C / F ratio is turned into plasma and the SiO ₂ mask 124 ′ is removed by dry etching. Examples of the fluorocarbon-based gas SiO2 mask 124 'can be used in the step of removing a high C / F _{_{_{ratio, CHF 3, C 2 F 6}}} , C 4 F 8, C 5 F 8, and C ₄ F ₆ Yes, as long as it contains at least one of these gases.

本実施形態の場合にも、SiO₂マスク１２４’を除去する工程の後にSiO₂層２２をエッチングすることにより、角部３２のない良好な形状の貫通ビア３１を形成することができ、しかもライトアッシングを実行することにより、貫通ビア３１の側壁の後工程における不具合も低減できる。 Also in the present embodiment, by etching the SiO ₂ layer 22 after the step of removing the SiO ₂ mask 124 ′, it is possible to form the through via 31 having a good shape without the corners 32, and to write the light. By performing ashing, it is possible to reduce problems in the subsequent process of the side wall of the through via 31.

本実施形態のドライエッチング方法は第１実施形態で使用したものと同様のドライエッチング装置１（図１参照）で実行できる。本実施形態の場合、図１のドライエッチング装置１のエッチングガス供給源１２ＣをCF₄ガスを供給するものからCHF₃、C₂F₆、C₄F₈、C₅F₈、及びC₄F₆ガスのうち少なくとも一種類を供給するものに変更すればよい。 The dry etching method of this embodiment can be executed by the same dry etching apparatus 1 (see FIG. 1) as that used in the first embodiment. In the present embodiment, the etching gas supply source 12C of the dry etching apparatus 1 in FIG. 1 is supplied with CF ₄ gas, and CHF ₃ , C ₂ F ₆ , C ₄ F ₈ , C ₅ F ₈ , and C ₄ F are used. What is necessary is just to change to what supplies at least 1 type among ₆ gas.

（第５実施形態）
第１実施形態ではすべての工程、すなわちSi層２１をエッチングする工程、フォトレジストマスク２４を除去するアッシング工程、SiO₂層２２をエッチングする工程、及びCF系ポリマ除去のためのライトアッシング工程をすべて同一のドライエッチング装置１の同一のチャンバ３内で実行している。しかし、２個以上のドライエッチング装置１を使用してこれらの工程を実行してもよい。 (Fifth embodiment)
In the first embodiment, all the processes, that is, the process of etching the Si layer 21, the ashing process of removing the photoresist mask 24, the process of etching the SiO ₂ layer 22, and the write ashing process for removing the CF-based polymer are all performed. It is executed in the same chamber 3 of the same dry etching apparatus 1. However, these steps may be performed using two or more dry etching apparatuses 1.

例えば、Si層２１をエッチングする工程を一つのドライエッチング装置１のチャンバ３内で実行し、残りの工程すなわちアッシング工程、SiO₂層２２をエッチングする工程、及びライトアッシング工程を別のドライエッチング装置１のチャンバ３内で実行してもよい。アッシング工程ではO₂ガスをプラズマ化するので、チャンバ３や誘電体板２に付着したCF系ポリマを分解して除去（クリーニング）できる。逆に、SiO₂層２２をエッチングする工程では高C/F比りCF系ガスを含むガスをエッチングガスとして使用するので、チャンバ３や誘電体板２へのCF系ポリマの付着が生じやすい。従って、アッシング工程、SiO₂層２２をエッチングする工程、及びライトアッシング工程を一つのチャンバ３内で繰り返し実行することにより、SiO2層２２をエッチングする工程でチャンバ３や誘電体板２に付着したCF系ポリマをアッシング工程の際に除去する効果が得られる。その結果、第１実施形態ではすべての工程を繰り返し実行した際に、アッシング工程、SiO₂層２２をエッチングする工程、及びライトアッシング工程で使用するチャンバ３内でのCF系ポリマの付着を抑制して良好な状態を継続させ、メンテナンスの頻度を減らすことができる。 For example, the process of etching the Si layer 21 is performed in the chamber 3 of one dry etching apparatus 1, and the remaining processes, that is, the ashing process, the process of etching the SiO ₂ layer 22, and the light ashing process are performed in another dry etching apparatus. It may be carried out in one chamber 3. In the ashing process, O ₂ gas is turned into plasma, so that the CF polymer adhered to the chamber 3 and the dielectric plate 2 can be decomposed and removed (cleaned). On the contrary, in the process of etching the SiO ₂ layer 22, a gas containing a CF gas with a high C / F ratio is used as an etching gas, so that the CF polymer is likely to adhere to the chamber 3 and the dielectric plate 2. Therefore, the CF attached to the chamber 3 and the dielectric plate 2 in the process of etching the SiO ₂ layer 22 by repeatedly executing the ashing process, the etching process of the SiO ₂ layer 22 and the write ashing process in one chamber 3. The effect of removing the system polymer during the ashing process can be obtained. As a result, in the first embodiment, when all the processes are repeatedly executed, the adhesion of the CF polymer in the chamber 3 used in the ashing process, the SiO ₂ layer 22 etching process, and the light ashing process is suppressed. Can maintain good condition and reduce maintenance frequency.

Si層２１をエッチングする工程とアッシング工程を一つのチャンバ３で実行し、残りの工程、すなわちSiO₂層２２をエッチングする工程、及びライトアッシング工程を別のチャンバ３で実行してもよい。 The process of etching the Si layer 21 and the ashing process may be performed in one chamber 3, and the remaining processes, that is, the process of etching the SiO ₂ layer 22 and the light ashing process may be performed in another chamber 3.

本発明は前記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上部電極としてICPコイルを備えるICP型のドライエッチング装置を使用する場合について本発明を説明したが、本発明はRIE型のドライエッチング装置を使用して実行することもできる。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, the present invention has been described for the case where an ICP type dry etching apparatus having an ICP coil as an upper electrode is used. However, the present invention can also be implemented using an RIE type dry etching apparatus.

本発明の第１実施形態に係るドライエッチング方法に使用するドライエッチング装置を示す模式図。The schematic diagram which shows the dry etching apparatus used for the dry etching method which concerns on 1st Embodiment of this invention. 第１実施形態に係るドライエッチング方法の工程を示すフローチャート。The flowchart which shows the process of the dry etching method which concerns on 1st Embodiment. 基板を示す模式的な断面図。The typical sectional view showing a substrate. Si層のエッチングを実行後の基板を示す模式的な断面図。The typical sectional view showing the substrate after performing etching of Si layer. マスク除去後の基板を示す模式的な断面図。The typical sectional view showing the substrate after mask removal. SiO₂層のエッチングを実行後の基板を示す模式的な断面図。The typical sectional view showing the substrate after performing etching of SiO ₂ layer. フォトレジストマスクが存在すると角部が除去されない理由を説明するための模式的な断面図。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the reason why a corner portion is not removed when a photoresist mask is present. 貫通ビアの角部が除去される原理を説明するための基板の模式的な断面図。The typical sectional view of the substrate for explaining the principle by which the corner of a penetration via is removed. 本発明の第１及び第２実施形態に係るドライエッチング方法の工程を示すフローチャート。The flowchart which shows the process of the dry etching method which concerns on 1st and 2nd embodiment of this invention. 基板を示す模式的な断面図。The typical sectional view showing a substrate. Si層のエッチングを実行後の基板を示す模式的な断面図。The typical sectional view showing the substrate after performing etching of Si layer. SiO₂層のエッチングを実行後の基板を示す模式的な断面図。The typical sectional view showing the substrate after performing etching of SiO ₂ layer. フォトレジスト除去後の基板を示す模式的な断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the substrate after removing the photoresist.

符号の説明Explanation of symbols

１ドライエッチング装置
２誘電体板
３チャンバ
３ａガス導入口
３ｂ排気口
３ｃゲート
４ ICPコイル
５Ａ，５Ｂ可変コンデンサ
６Ａ，６Ｂ高周波電源
７基板
８下部電極
９Ａ，９Ｂ ESC電極
１１Ａ〜１１Ｆフローコントローラ
１２Ａ〜１２Ｄエッチングガス供給源
１３Ａ，１３Ｂ希ガス供給源
１４真空排気装置
２１ Si層
２２ SiO₂層
２３金属層
２４フォトレジストマスク
２５接着剤層
２６サポートガラス
３１貫通ビア
３２角部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dry etching apparatus 2 Dielectric board 3 Chamber 3a Gas introduction port 3b Exhaust port 3c Gate 4 ICP coil 5A, 5B Variable capacitor 6A, 6B High frequency power supply 7 Substrate 8 Lower electrode 9A, 9B ESC electrode 11A-11F Flow controller 12A-12D Etching gas supply source 13A, 13B Noble gas supply source 14 Vacuum exhaust device 21 Si layer 22 SiO ₂ layer 23 Metal layer 24 Photoresist mask 25 Adhesive layer 26 Support glass 31 Through-via 32 Corner

Claims

Si層、このSi層の一方の面に設けられたSiO₂層、及び前記Si層の他方の面に設けられたマスクを少なくとも備える基板を真空容器内に配置し、
前記真空容器内に導入した少なくともSF₆とO₂を含む第１のエッチングガスをプラズマ化し、前記Si層を貫通して前記SiO₂層まで達する貫通ビアを形成する第１のドライエッチング工程を実行し、この第１のドライエッチング工程は、前記貫通ビアの開口部付近の側壁から突出する肩部が形成されるものであり、
前記マスクを除去するマスク除去工程を実行し、
前記真空容器内に導入した第２のエッチングガスをプラズマ化してSiO₂層をエッチングする第２のドライエッチング工程を前記肩部が残ったままで実行し、この第２のドライエッチング工程は、前記肩部を除去して前記貫通ビアの側壁を底面から開口部に到るまでテーパ状とするものであることを特徴とするドライエッチング方法。 A substrate comprising at least a Si layer, a SiO ₂ layer provided on one surface of the Si layer, and a mask provided on the other surface of the Si layer is disposed in a vacuum vessel,
A first dry etching step is performed in which a first etching gas containing at least SF ₆ and O ₂ introduced into the vacuum vessel is turned into plasma, and a through via that penetrates the Si layer and reaches the SiO ₂ layer is formed. In the first dry etching step, a shoulder protruding from the side wall near the opening of the through via is formed.
Performing a mask removal step of removing the mask;
A second dry etching process for etching the SiO ₂ layer by converting the _second etching gas introduced into the vacuum vessel into plasma is performed with the shoulder remaining , and the second dry etching process is performed with the shoulder. The dry etching method is characterized in that the portion is removed and the side wall of the through via is tapered from the bottom surface to the opening.

前記第２のエッチングガスは高C/F比のフルオロカーボン系ガスを含むことを特徴とする請求項１に記載のドライエッチング方法。 The dry etching method according to claim 1, wherein the second etching gas contains a fluorocarbon-based gas having a high C / F ratio.

前記第２のエッチングガスはCHF₃、C₂F₆、C₄F₈、C₅F₈、及びC₄F₆のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２に記載のドライエッチング方法。 Dry according to claim 2, characterized in that it comprises at least one of said second etching gas is _{_{_{CHF 3, C 2 F 6,}}} C 4 F 8, C 5 F 8, and C ₄ F ₆ Etching method.

前記第２のドライエッチング後に、少なくともO₂を含む第３のエッチングガスをプラズマ化して前記第２のエッチング工程の際に付着するフルオロカーボンポリマに起因する前記貫通ビアの側壁の荒れを改善するライトアッシング工程を実行することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のドライエッチング方法。 After the second dry etching, to improve the roughness of the side wall of the through vias resulting from the fluorocarbon polymer to adhere to during the third the etching gas into plasma of the second edge switch ing step comprises at least O ₂ The dry etching method according to claim 2, wherein a write ashing process is performed.

前記マスクはフォトレジストマスクであり、
前記マスク除去工程は少なくともO₂を含む第４のエッチングガスをプラズマ化して前記フォトレジストマスクをドライエッチングにより除去することを特徴とする、請求項４に記載のドライエッチング方法。 The mask is a photoresist mask;
5. The dry etching method according to claim 4, wherein in the mask removing step, a fourth etching gas containing at least O ₂ is turned into plasma and the photoresist mask is removed by dry etching.

誘電体部材を介して前記真空容器の上部外側に上部電極を配置する一方、前記真空容器の内部に下部電極を配置し、
前記マスク除去工程は、
前記下部電極上との間に隙間をあけた状態で前記基板を保持し、
前記上部電極に高周波電力を供給して前記第３のエッチングガスをプラズマ化し、前記下部電極を接地状態として冷却は行わないことを特徴とする、請求項５に記載のドライエッチング方法。 An upper electrode is disposed outside the upper portion of the vacuum vessel via a dielectric member, while a lower electrode is disposed inside the vacuum vessel,
The mask removal step includes
Holding the substrate with a gap between the lower electrode and the upper electrode;
6. The dry etching method according to claim 5, wherein high-frequency power is supplied to the upper electrode to turn the third etching gas into plasma, the lower electrode is grounded, and cooling is not performed.

前記第１のエッチング工程を第１の真空容器内で実行し、
マスク除去工程及び前記第２のエッチング工程を第２の真空容器内で実行する、請求項６に記載のドライエッチング方法。 Run the previous SL first etching step in the first vacuum container,
The dry etching method according to claim 6, wherein the mask removing step and the second etching step are performed in a second vacuum vessel.

前記マスクはSiNマスクであり、
前記マスク除去工程は低C/F比のフルオロカーボン系ガスを含む第４のエッチングガスをプラズマ化して前記SiNマスクをドライエッチングにより除去することを特徴とする、請求項４に記載のドライエッチング方法。 The mask is a SiN mask;
5. The dry etching method according to claim 4, wherein in the mask removing step, the fourth etching gas containing a fluorocarbon-based gas having a low C / F ratio is turned into plasma and the SiN mask is removed by dry etching.

前記第３のエッチングガスはCF₄又はCF₄/CHF₃を少なくとも含むことを特徴とする、請求項８に記載のドライエッチング方法。 The dry etching method according to claim 8, wherein the third etching gas contains at least CF ₄ or CF ₄ / CHF ₃ .

前記マスクはSiO₂マスクであり、
前記マスク除去工程は高C/F比のフルオロカーボン系ガスを含む第４のエッチングガスをプラズマ化して前記SiO₂マスクをドライエッチングにより除去することを特徴とする、請求項４に記載のドライエッチング方法。 The mask is a SiO ₂ mask;
5. The dry etching method according to claim 4, wherein in the mask removing step, the fourth etching gas containing a fluorocarbon-based gas having a high C / F ratio is turned into plasma and the SiO ₂ mask is removed by dry etching. .

前記第４のエッチングガスは、CHF₃、C₂F₆、C₄F₈、C₅F₈、及びC₄F₆のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項１０に記載のドライエッチング方法。 11. The method of claim 10, wherein the fourth etching gas includes at least one of CHF ₃ , C ₂ F ₆ , C ₄ F ₈ , C ₅ F ₈ , and C ₄ F _6. Dry etching method.