JPH11330047A - Etching apparatus and method thereof - Google Patents
Etching apparatus and method thereofInfo
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- JPH11330047A JPH11330047A JP12836798A JP12836798A JPH11330047A JP H11330047 A JPH11330047 A JP H11330047A JP 12836798 A JP12836798 A JP 12836798A JP 12836798 A JP12836798 A JP 12836798A JP H11330047 A JPH11330047 A JP H11330047A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
工程において用いられるエッチング装置及びエッチング
方法に関し、特にはウエハを載置する下部電極の側周に
フォーカスリングを設けてなるエッチング装置及びこの
エッチング装置を用いたエッチング方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an etching apparatus and an etching method used in a manufacturing process of a semiconductor device, and more particularly, to an etching apparatus having a focus ring provided on a side periphery of a lower electrode on which a wafer is mounted, and an etching method for the same The present invention relates to an etching method using an apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図４には、半導体装置の製造工程で用い
られているエッチング装置の要部構成図を示した。この
図に示すエッチング装置は、反応室１と、この反応室１
内に互いに対向する状態で設けられた上部電極２及び下
部電極３と、下部電極３におけるウエハ載置面３ａを底
面としてその側周に設けられたフォーカスリング４とを
有するのもである。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a diagram showing a main configuration of an etching apparatus used in a semiconductor device manufacturing process. The etching apparatus shown in this figure includes a reaction chamber 1 and the reaction chamber 1.
An upper electrode 2 and a lower electrode 3 are provided in a state of being opposed to each other, and a focus ring 4 is provided on a side periphery of the lower electrode 3 with the wafer mounting surface 3a as a bottom surface.
【０００３】このエッチング装置を用いてウエハの表面
をエッチングする場合には、先ず、下部電極３のウエハ
載置面３ａ上にウエハＷを載置し、ウエハＷの側周をフ
ォーカスリングで囲む。その後、反応室１内にプロセス
ガスを導入した状態で上部電極２に高周波を印加し、こ
れによって反応室１内にプロセスガスのプラズマＰを発
生させ、プラズマＰをウエハＷ表面に供給する。そし
て、このプラズマＰによって当該ウエハＷの表面をエッ
チングする。この際、ウエハＷの側周を囲む状態でフォ
ーカスリング４が設けられていることで、下部電極３上
に載置したウエハＷ表面にプラズマＰが均等に供給さ
れ、エッチングにおけるウエハ面内均一性が得られる。When etching the surface of a wafer using this etching apparatus, first, a wafer W is mounted on the wafer mounting surface 3a of the lower electrode 3, and a side circumference of the wafer W is surrounded by a focus ring. Thereafter, a high frequency is applied to the upper electrode 2 with the process gas introduced into the reaction chamber 1, thereby generating a plasma P of the process gas in the reaction chamber 1 and supplying the plasma P to the surface of the wafer W. Then, the surface of the wafer W is etched by the plasma P. At this time, since the focus ring 4 is provided so as to surround the side circumference of the wafer W, the plasma P is uniformly supplied to the surface of the wafer W mounted on the lower electrode 3, and the uniformity in the wafer surface in the etching is obtained. Is obtained.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記エッチン
グ装置及びこれを用いたエッチングにおいては、以下の
ような課題がある。すなわち、図４に示したように、上
記構成のエッチング装置では、下部電極３の側周にフォ
ーカスリングを設けたことから、エッチングによる反応
生成物がこのフォーカスリング４の表面に付着し、ウエ
ハＷの処理枚数を重ねることによってフォーカスリング
４の表面に上記反応生成物による堆積物ａが構成される
ようになる。ところが、エッチングの際には、プラズマ
Ｐから受ける直接的な熱や、上部電極２及び反応室１側
壁からの輻射熱によって、フォーカスリング４の表面温
度が上昇する。このため、上記堆積物ａがフォーカスリ
ング４の表面から剥がれ易くなり、エッチング途中に堆
積物ａがウエハＷの表面に落下する場合がある。このよ
うな場合には、この堆積物ａがエッチングのマスクにな
り、ウエハＷの表面にエッチング残りが生じる。However, the above-described etching apparatus and the etching using the same have the following problems. That is, as shown in FIG. 4, in the etching apparatus having the above-described configuration, since the focus ring is provided on the side periphery of the lower electrode 3, a reaction product by etching adheres to the surface of the focus ring 4, and the wafer W By accumulating the number of processed sheets, the deposit a of the reaction product is formed on the surface of the focus ring 4. However, at the time of etching, the surface temperature of the focus ring 4 rises due to direct heat received from the plasma P and radiant heat from the upper electrode 2 and the side wall of the reaction chamber 1. For this reason, the deposit a tends to peel off from the surface of the focus ring 4, and the deposit a may fall on the surface of the wafer W during etching. In such a case, the deposit a serves as an etching mask, and the etching residue remains on the surface of the wafer W.
【０００５】近年、半導体装置の高集積化及び高機能化
の要求に伴う微細加工技術の進歩によって、配線の寸法
及び、コンタクトホール等のスルーホールの径の微細化
が進み、上記スルーホール内にはタングステンのように
より低抵抗な導電性材料を用いたプラグが形成されるよ
うになってきている。そして、上記エッチング装置を用
いてこのプラグを形成する場合には、先ず、図５（１）
に示すように、層間絶縁膜１１に形成したスルーホール
１２内を埋め込む状態で密着層１３を介してタングステ
ン膜１４を形成した後、上記エッチング装置を用いて密
着層１３及びタングステン膜１４をエッチバックしてい
る。そして、図５（２）に示すように、スルーホール１
２内のみにタングステン膜１４を残し、これをプラグ１
４ａとして形成している。[0005] In recent years, with the progress of fine processing technology accompanying the demand for higher integration and higher functionality of semiconductor devices, the dimensions of wiring and the diameter of through holes such as contact holes have become finer. In recent years, plugs using a conductive material having a lower resistance, such as tungsten, have been formed. Then, when this plug is formed using the above etching apparatus, first, FIG.
As shown in FIG. 1, after a tungsten film 14 is formed via an adhesion layer 13 while burying a through hole 12 formed in an interlayer insulating film 11, the adhesion layer 13 and the tungsten film 14 are etched back by using the above etching apparatus. doing. Then, as shown in FIG.
2 and the tungsten film 14 is left only in the plug 1
4a.
【０００６】ところが、上述のようにして、上記エッチ
ング装置をもちいたタングステン膜のエッチバック途中
でウエハＷの表面に堆積物ａが剥がれ落ちた場合には、
この堆積物がエッチングのマスクになる。この結果、エ
ッチバック終了後に層間絶縁膜１１上にタングステン膜
のエッチング残りｂが生じる。そして、後の工程で層間
絶縁膜１１上に上層配線（図示省略）を形成した場合
に、この上層配線間にエッチング残りｂが残存すること
になる。このエッチング残りｂは、上層配線間をショー
トさせ、半導体装置の歩留りを低下させる要因になる。
これは、堆積物ａ自体が層間絶縁膜１１上に残った場合
でも同様であり、この堆積物ａが上記上層配線間をショ
ートさせる要因になる。However, as described above, when the deposit a comes off on the surface of the wafer W during the etch back of the tungsten film using the etching apparatus,
This deposit serves as an etching mask. As a result, the etching residue b of the tungsten film is left on the interlayer insulating film 11 after the etching back. Then, when an upper layer wiring (not shown) is formed on the interlayer insulating film 11 in a later step, the etching residue b remains between the upper layer wirings. The etching residue b causes a short circuit between the upper wirings, which causes a reduction in the yield of the semiconductor device.
The same applies to the case where the deposit a itself remains on the interlayer insulating film 11, and this deposit a causes a short circuit between the upper wirings.
【０００７】また、上記プラグの形成以外であっても、
例えば配線をパターニングする際のエッチングにおいて
上記堆積物ａがウエハ上に脱落した場合には、この堆積
物ａが配線間をショートさせる要因になる。[0007] In addition, other than the formation of the plug,
For example, if the deposit a falls off on the wafer during etching when patterning the wiring, the deposit a causes a short circuit between the wirings.
【０００８】そこで本発明は、エッチングによる反応生
成物の堆積物がフォーカスリングからウエハ状に剥がれ
落ちることを防止できるエッチング装置及びエッチング
方法を提供することを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide an etching apparatus and an etching method which can prevent a deposit of a reaction product by etching from peeling off from a focus ring in a wafer shape.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のエッチング装置は、下部電極のウエハ載置面
を底面にして、当該下部電極の側周にフォーカスリング
を設けてなるエッチング装置において、前記フォーカス
リングには、当該フォーカスリングの表面を冷却する冷
却手段を設けたことを特徴としている。According to the present invention, there is provided an etching apparatus comprising: a lower electrode having a wafer mounting surface as a bottom surface and a focus ring provided on a side periphery of the lower electrode; Wherein the focus ring is provided with cooling means for cooling the surface of the focus ring.
【００１０】上記エッチング装置によれば、フォーカス
リングに設けた冷却手段によって、フォーカスリングの
表面が冷却される。このため、エッチングの際にフォー
カスリングの周囲で発熱が生じても、フォーカスリング
の表面を冷却した状態で、下部電極上に載置したウエハ
のエッチングが行われる。したがって、エッチングの際
に、フォーカスリングの表面における反応生成物の堆積
物が、当該フォーカスリングから剥離し難くなる。According to the above etching apparatus, the surface of the focus ring is cooled by the cooling means provided on the focus ring. For this reason, even if heat is generated around the focus ring during etching, the wafer mounted on the lower electrode is etched with the surface of the focus ring cooled. Therefore, at the time of etching, deposits of reaction products on the surface of the focus ring are less likely to be separated from the focus ring.
【００１１】また、本発明のエッチング方法は、側周が
フォーカスリングで囲まれたウエハの表面にプラズマを
供給することによって当該ウエハの表面をエッチングす
る方法において、前記フォーカスリングの表面を冷却す
ることを特徴としている。The present invention also provides a method of etching a surface of a wafer by supplying plasma to a surface of the wafer whose side is surrounded by a focus ring, wherein the surface of the focus ring is cooled. It is characterized by.
【００１２】上記エッチング方法によれば、フォーカス
リングの表面が冷却された状態でエッチングが行われ
る。このため、エッチングの際には、フォーカスリング
の表面における反応生成物の堆積物が、当該フォーカス
リングから剥離し難くなる。したがって、フォーカスリ
ング表面の堆積物をウエハ上に落下させることなくエッ
チングが行われる。According to the above etching method, the etching is performed while the surface of the focus ring is cooled. For this reason, at the time of etching, deposits of reaction products on the surface of the focus ring are less likely to be separated from the focus ring. Therefore, the etching is performed without dropping the deposit on the focus ring surface onto the wafer.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明のエッチング装置及
びエッチング方法を適用した実施の形態を図面に基づい
て説明する。図１は、本発明のエッチング装置の一実施
形態を示す要部構成図であり、先ずこの図を用いてエッ
チング装置の実施の形態を説明する。尚、従来の技術で
説明したと同様の構成要素には同一の符号を付して説明
を行う。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments to which the etching apparatus and the etching method of the present invention are applied will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a main part configuration diagram showing an embodiment of the etching apparatus of the present invention. First, an embodiment of the etching apparatus will be described with reference to FIG. The same components as those described in the related art are denoted by the same reference numerals and described.
【００１４】この図に示すエッチング装置は平行平板型
のエッチング装置であり、反応室１と、この反応室１内
に互いに対向する状態で設けられた上部電極２及び下部
電極３と、下部電極３の側周に設けられたフォーカスリ
ング４とを有するのもである。The etching apparatus shown in FIG. 1 is a parallel plate type etching apparatus, and includes a reaction chamber 1, an upper electrode 2 and a lower electrode 3 provided in the reaction chamber 1 so as to face each other, and a lower electrode 3. And a focus ring 4 provided on the side circumference of the above.
【００１５】反応室１の上面には、当該反応室１内にプ
ロセスガスを導入するためのガス導入管６が接続されて
いる。また、反応室１の下面には、反応室１内のガスを
排気するための排気管７が接続されている。そして、反
応室１は、ここでは図示を省略したロードロック室に接
続されており、このロードロック室から反応室１内には
真空状態を確保したままでウエハＷが収納されるように
なっている。また、上記ロードロック室には、この反応
室１以外にもその他の複数の反応室やウエハを待機させ
ておくカッセット室が接続されていても良く、全体とし
てマルチチャンバとして構成されているものであっても
良い。A gas introduction pipe 6 for introducing a process gas into the reaction chamber 1 is connected to the upper surface of the reaction chamber 1. An exhaust pipe 7 for exhausting gas in the reaction chamber 1 is connected to a lower surface of the reaction chamber 1. The reaction chamber 1 is connected to a load lock chamber (not shown), and the wafer W is stored from the load lock chamber into the reaction chamber 1 while maintaining a vacuum state. I have. The load lock chamber may be connected to a plurality of other reaction chambers other than the reaction chamber 1 and a cassette chamber for holding wafers, and is configured as a multi-chamber as a whole. It may be.
【００１６】そして、上記上部電極２は、反応室１の上
方に設けられており、プラズマ励起源となる高周波電源
２ａに接続されている。さらに、上記下部電極３は、上
部電極２と対向する状態で反応室１内に設けられてお
り、例えば冷媒導入路が内設された静電チャックとして
構成されている。The upper electrode 2 is provided above the reaction chamber 1 and is connected to a high-frequency power source 2a serving as a plasma excitation source. Further, the lower electrode 3 is provided in the reaction chamber 1 so as to face the upper electrode 2, and is configured as, for example, an electrostatic chuck in which a refrigerant introduction path is provided.
【００１７】また、上記フォーカスリング４は、下部電
極３におけるウエハ載置３ａを底面としてその側周壁を
構成する状態で、当該下部電極３の上部側周に設けられ
ている。そして、このこのフォーカスリング４の底面
に、本発明に特徴的な構成要素である冷却手段７が設け
られている。この冷却手段７は、フォーカスリング４の
下面に沿って設けられたものであり、フォーカスリング
４の下面に密着させて設けられた熱伝導性の良好な材料
からなる基材７ａ内に、フォーカスリング４の底面に沿
って冷媒を循環させる冷媒管７ｂを内設してなるもので
ある。この冷媒管７ｂは、下部電極３の冷媒導入路とは
個別に設けられたものである。また、冷却手段７には、
フォーカスリング４の表面温度を制御するための温度制
御機能（図示省略）が備えられており、上部電極２、下
部電極３及び反応室１等とは別に、フォーカスリング４
の表面温度を独立して制御可能に構成されていることと
する。The focus ring 4 is provided on the upper side periphery of the lower electrode 3 in a state where the wafer mounting 3a of the lower electrode 3 serves as a bottom surface and forms a side peripheral wall. On the bottom surface of the focus ring 4, a cooling means 7, which is a characteristic component of the present invention, is provided. The cooling means 7 is provided along the lower surface of the focus ring 4, and is provided inside a base material 7 a made of a material having good thermal conductivity provided in close contact with the lower surface of the focus ring 4. A refrigerant pipe 7b for circulating the refrigerant along the bottom surface of the tube 4 is provided inside. The refrigerant pipe 7b is provided separately from the refrigerant introduction path of the lower electrode 3. The cooling means 7 includes
A temperature control function (not shown) for controlling the surface temperature of the focus ring 4 is provided, and the focus ring 4 is provided separately from the upper electrode 2, the lower electrode 3, the reaction chamber 1, and the like.
Are configured to be independently controllable.
【００１８】上記構成のエッチング装置では、排気管７
からの排気によって反応室１内を所定の減圧状態にし、
ガス導入管６からプロセスガスを導入して上部電極２に
高周波電源２ａから高周波を印加することで、反応室１
内でプロセスガスのプラズマが発生する。この際、下部
電極３の側周に設けられたフォーカスリング４によっ
て、下部電極３上に載置したウエハＷにプラズマが均等
に供給され、このプラズマによってウエハＷの表面がエ
ッチングされる。そして特に、フォーカスリング４の下
面に設けた冷却手段７によって、フォーカスリング４の
表面が冷却されるため、エッチングの際にプラズマＰか
ら受ける直接的な熱や、上部電極２及び反応室１側壁か
らの輻射熱によって、フォーカスリング４の表面温度が
上昇することが抑えられる。このため、エッチングによ
る反応生成物がフォーカスリング４表面に堆積して堆積
物ａが形成されていても、この堆積物ａがフォーカスリ
ング４表面から剥がれ難くなる。したがって、エッチン
グの際に、この堆積物ａがウエハＷ上に落下することは
ない。In the etching apparatus having the above structure, the exhaust pipe 7
The inside of the reaction chamber 1 is brought into a predetermined reduced pressure state by exhausting air from
By introducing a process gas from the gas inlet pipe 6 and applying a high frequency from the high frequency power supply 2a to the upper electrode 2, the reaction chamber 1
A process gas plasma is generated in the inside. At this time, the plasma is evenly supplied to the wafer W mounted on the lower electrode 3 by the focus ring 4 provided on the side circumference of the lower electrode 3, and the surface of the wafer W is etched by the plasma. In particular, since the surface of the focus ring 4 is cooled by the cooling means 7 provided on the lower surface of the focus ring 4, direct heat received from the plasma P at the time of etching or from the upper electrode 2 and the side wall of the reaction chamber 1 This prevents the surface temperature of the focus ring 4 from rising due to the radiant heat. For this reason, even if the reaction product by the etching is deposited on the surface of the focus ring 4 to form the deposit a, the deposit a does not easily come off the surface of the focus ring 4. Therefore, the deposit a does not fall on the wafer W during the etching.
【００１９】図２は、本発明のエッチング方法をタング
ステンからなるプラグの形成方法に適用した実施の形態
を説明するための断面工程図である。以下にこの図２と
共に上記図１を用いて、上記エッチング装置を用いたタ
ングステンからなるプラグの形成方法を説明する。FIG. 2 is a sectional process diagram for explaining an embodiment in which the etching method of the present invention is applied to a method of forming a plug made of tungsten. Hereinafter, a method of forming a plug made of tungsten using the above-described etching apparatus will be described with reference to FIGS.
【００２０】先ず、図２（１）に示すように、基板２１
の上部にポリシリコンからなる下層配線２２を形成す
る。この下層配線２２の形成は、ＣＶＤ(Chemical Vapo
r Depositin)法によって形成したポリシリコン膜をパタ
ーニングすることによって行う。次に、下層配線２２を
覆う状態で、基板２１上に層間絶縁膜１１を形成する。
この層間絶縁膜１１は、例えばＣＶＤ法によって形成し
たＢＰＳＧ膜またはＰＳＧ膜で構成されることとする。
その後、層間絶縁膜１１をパターニングすることによっ
て、この層間絶縁膜１１に下層配線２２に達するスルー
ホール１２を形成する。First, as shown in FIG.
Is formed on the lower layer wiring 22 made of polysilicon. This lower wiring 22 is formed by CVD (Chemical Vapor
This is performed by patterning a polysilicon film formed by the (r Depositin) method. Next, the interlayer insulating film 11 is formed on the substrate 21 so as to cover the lower wiring 22.
The interlayer insulating film 11 is formed of, for example, a BPSG film or a PSG film formed by a CVD method.
Thereafter, by patterning the interlayer insulating film 11, a through hole 12 reaching the lower wiring 22 is formed in the interlayer insulating film 11.
【００２１】次いで、図２（２）に示すように、スルー
ホール１２の内壁を覆う状態で、層間絶縁膜１１上にチ
タンからなる密着層１３をスパッタ法にて形成する。そ
の後、スルーホール１２の深さを越える膜厚で、密着層
１３上にタングステン膜（以下、タングステン膜と記
す）１４を形成する。これによって、スルーホール１２
内をタングステン膜１４で完全に埋め込む。Next, as shown in FIG. 2B, an adhesion layer 13 made of titanium is formed on the interlayer insulating film 11 by a sputtering method so as to cover the inner wall of the through hole 12. Thereafter, a tungsten film (hereinafter, referred to as a tungsten film) 14 is formed on the adhesion layer 13 with a thickness exceeding the depth of the through hole 12. Thereby, the through hole 12
The inside is completely buried with a tungsten film 14.
【００２２】以上の後、図２（３）に示すように、スル
ーホール１２の内部にのみタングステン膜１４及び密着
層１３を残すように、タングステン膜１４及び密着層１
３をその表面側からエッチバックし、層間絶縁膜１１上
のタングステン膜１４及び密着層１３を除去する。Thereafter, as shown in FIG. 2 (3), the tungsten film 14 and the adhesive layer 1 are formed so that the tungsten film 14 and the adhesive layer 13 are left only inside the through hole 12.
3 is etched back from its surface side, and the tungsten film 14 and the adhesion layer 13 on the interlayer insulating film 11 are removed.
【００２３】この際、上記図１を用いて説明したエッチ
ング装置を用い、下部電極３の載置面３ａ上に基板２１
（すなわちウエハＷ）を載置し、排気管７からの排気に
よって反応室１内を所定の圧力にまで減圧した後、ガス
導入管６からプロセスガスを所定の流量で導入した状態
で上部電極２に高周波電源２ａから高周波電圧を印加す
る。これによって、反応室１内にプロセスガスのプラズ
マＰを発生させて、フォーカスリング４で囲まれたウエ
ハＷの表面にこのプラズマＰを供給し、これによってウ
エハＷをその表面側からエッチングする。At this time, the substrate 21 is placed on the mounting surface 3a of the lower electrode 3 by using the etching apparatus described with reference to FIG.
(That is, the wafer W) is placed thereon, and the pressure in the reaction chamber 1 is reduced to a predetermined pressure by exhausting gas from the exhaust pipe 7. , A high frequency voltage is applied from the high frequency power supply 2a. As a result, a plasma P of the process gas is generated in the reaction chamber 1 and supplied to the surface of the wafer W surrounded by the focus ring 4, thereby etching the wafer W from the surface side.
【００２４】この際特に、エッチング装置の冷却手段７
における冷媒管７ｂに冷媒を循環させることによって、
フォーカスリング４の表面を冷却することが、本実施形
態の特徴となる。フォーカスリング４の冷却条件として
は、好ましくはウエハＷの表面温度よりも低い温度とす
る。冷却条件の一例としては、上部電極２の温度＝７０
℃、下部電極３の温度＝２５℃、反応室１側壁の温度＝
４５℃に制御した場合に、フォーカスリング４の冷却温
度＝２０℃程度に設定する。At this time, in particular, the cooling means 7 of the etching apparatus
By circulating the refrigerant through the refrigerant pipe 7b in
The feature of the present embodiment is that the surface of the focus ring 4 is cooled. The cooling condition of the focus ring 4 is preferably a temperature lower than the surface temperature of the wafer W. As an example of the cooling condition, the temperature of the upper electrode 2 = 70
° C, temperature of lower electrode 3 = 25 ° C, temperature of side wall of reaction chamber 1 =
When the temperature is controlled to 45 ° C., the cooling temperature of the focus ring 4 is set to about 20 ° C.
【００２５】上記温度条件下におけるタングステン膜１
４及び密着層１３のエッチング条件の一例を以下に示
す。 ・タングステン膜１４の初期エッチング条件（第１ステップ）、 プロセスガス及び流量 ；６フッ化硫黄（ＳＦ6 ）＝１１０sccm、 アルゴン（Ａｒ） ＝ ９０sccm、 エッチング雰囲気内圧力 ；３７．３Ｐａ、 高周波（13.56MHz）印加電力；６００Ｗ、 エッチング時間 ；３５秒。 ・タングステン膜１４のエッチング条件（第２ステップ）、 プロセスガス及び流量 ；６フッ化硫黄（ＳＦ6 ）＝ ８０sccm、 アルゴン（Ａｒ） ＝ ４０sccm、 エッチング雰囲気内圧力 ；２８．０Ｐａ、 高周波（13.56MHz）印加電力；３００Ｗ、 エッチング時間 ；終点検出まで。 ・タングステン膜１４のオーバーエッチング条件（第３ステップ）、 プロセスガス及び流量 ；６フッ化硫黄（ＳＦ6 ）＝ ８０sccm、 アルゴン（Ａｒ） ＝ ４０sccm、 エッチング雰囲気内圧力 ；２８．０Ｐａ、 高周波（13.56MHz）印加電力；３００Ｗ、 エッチング時間 ；４５秒。 ・密着層１３のエッチング条件、 プロセスガス及び流量 ；塩素（Ｃｌ2 ）＝ ２０sccm、 窒素（Ｎ2 ） ＝２００sccm、 エッチング雰囲気内圧力 ； ５．３Ｐａ、 高周波（13.56MHz）印加電力；５５０Ｗ、 エッチング時間 ；７５秒。 ただし、上記sccmは、standard cubic centimeter/minu
tes であることとする。The tungsten film 1 under the above temperature conditions
An example of the etching conditions for No. 4 and the adhesion layer 13 is shown below. Initial etching condition of the tungsten film 14 (first step), the process gas and flow rate: sulfur hexafluoride (SF 6) = 110 sccm, argon (Ar) = 90 sccm, the etching atmosphere pressure; 37.3Pa, high-frequency (13.56 MHz ) Applied power: 600 W, etching time: 35 seconds. Etching conditions of the tungsten film 14 (second step), the process gas and flow rate: sulfur hexafluoride (SF 6) = 80 sccm, argon (Ar) = 40 sccm, the etching atmosphere pressure inside; 28.0Pa, radio frequency (13.56 MHz) Applied power; 300 W, etching time; until end point detection. Over-etching conditions for tungsten film 14 (third step), process gas and flow rate: sulfur hexafluoride (SF 6 ) = 80 sccm, argon (Ar) = 40 sccm, pressure in etching atmosphere: 28.0 Pa, high frequency (13.56 MHz) ) Applied power: 300 W, etching time: 45 seconds. Etching conditions, process gas and flow rate of the adhesion layer 13; chlorine (Cl 2 ) = 20 sccm, nitrogen (N 2 ) = 200 sccm, pressure in an etching atmosphere: 5.3 Pa, high frequency (13.56 MHz) applied power: 550 W, etching time 75 seconds. However, the above sccm is standard cubic centimeter / minu
tes.
【００２６】以上のようにして、スルーホール１２内に
のみ密着層１３及びタングステン膜１４を残すことによ
って、このスルーホール１２内に密着層１３を介してタ
ングステンからなるプラグ１４ａを形成する。As described above, by leaving the adhesion layer 13 and the tungsten film 14 only in the through hole 12, a plug 14a made of tungsten is formed in the through hole 12 via the adhesion layer 13.
【００２７】その後、図３に示すように、スパッタ法に
よって層間絶縁膜１１上にプラグ１４ａを覆う状態でア
ルミニウム膜１５を形成し、このアルミニウム膜１５を
パターニングし、アルミニウムからなる上層配線１５ａ
を形成する。これによって、プラグ１４ａに接続された
上層配線１５ａを層間絶縁膜１１上に形成してなる半導
体装置を完成させる。Thereafter, as shown in FIG. 3, an aluminum film 15 is formed on the interlayer insulating film 11 by sputtering so as to cover the plug 14a, and the aluminum film 15 is patterned to form an upper wiring 15a made of aluminum.
To form Thus, a semiconductor device in which the upper wiring 15a connected to the plug 14a is formed on the interlayer insulating film 11 is completed.
【００２８】上記方法では、フォーカスリング４の表面
を冷却した状態でタングステン膜１４のエッチバックが
行われ、このエッチバックの際にはプラズマＰから受け
る直接的な熱や、上部電極２及び反応室１側壁からの輻
射熱によって、フォーカスリング４の表面温度が上昇す
ることが抑えられる。このため、フォーカスリング４の
表面における反応生成物の堆積物ａを当該フォーカスリ
ング４から剥離し難くすることが可能になる。したがっ
て、上記エッチバックの際にウエハＷ上に堆積物ａが剥
がれ落ちることはなく、層間絶縁膜１１上にこの堆積物
ａが残ったり、この堆積物ａをマスクにしたエッチング
残りを生じることが防止される。この結果、層間絶縁膜
１１上に形成した上層配線１５ａ間が堆積物ａや上記エ
ッチング残りによってショートすることが防止され、半
導体装置の歩留りの向上を図ることが可能になる。In the above method, the tungsten film 14 is etched back while the surface of the focus ring 4 is cooled. In this etch back, the direct heat received from the plasma P, the upper electrode 2 and the reaction chamber are used. An increase in the surface temperature of the focus ring 4 due to radiant heat from one side wall is suppressed. Therefore, it is possible to make it difficult for the deposit a of the reaction product on the surface of the focus ring 4 to be peeled off from the focus ring 4. Therefore, the deposit a does not peel off on the wafer W at the time of the etch back, and the deposit a remains on the interlayer insulating film 11 or an etching residue using the deposit a as a mask may occur. Is prevented. As a result, a short circuit between the upper layer wirings 15a formed on the interlayer insulating film 11 due to the deposit a and the above-mentioned etching residue is prevented, and the yield of the semiconductor device can be improved.
【００２９】上記実施形態においては、フォーカスリン
グ４の下面に冷却手段７を設けた構成のエッチング装置
を例示した。しかし、冷却手段７としては、フォーカス
リング４に冷媒管を内設した構成であっても良い。ま
た、本発明のエッチング装置は、下部電極３のウエハ載
置面３ａを底面としてその側周にフォーカスリング４を
有するエッチング装置４であれば、本実施形態で説明し
た平行平板型のものに限定れることはなく、例えばマグ
ネトロン、ＥＣＲ、誘導放電またはヘリコン波をプラズ
マ源とするその他のエッチング装置に適用可能であり、
同様の効果を得ることができる。In the above-described embodiment, the etching apparatus having the structure in which the cooling means 7 is provided on the lower surface of the focus ring 4 has been exemplified. However, the cooling means 7 may have a configuration in which a refrigerant pipe is provided inside the focus ring 4. In addition, the etching apparatus of the present invention is limited to the parallel plate type described in the present embodiment as long as the etching apparatus 4 has the wafer mounting surface 3a of the lower electrode 3 as a bottom surface and the focus ring 4 on its side circumference. It can be applied to, for example, magnetron, ECR, induction discharge or other etching apparatus using helicon wave as a plasma source,
Similar effects can be obtained.
【００３０】また、上記実施形態においては、タングス
テンプラグの形成におけるタングステン膜のエッチバッ
クに上記エッチング装置を用いた場合のエッチング方法
を説明した。しかし、本発明のエッチング方法は、これ
に限定されるものではなく、配線形成やスルーホール形
成のためのパターニング等におけるその他エッチングに
も適用され、同様の効果を得ることが可能である。Further, in the above embodiment, the etching method in the case where the above etching apparatus is used for etching back the tungsten film in forming the tungsten plug has been described. However, the etching method of the present invention is not limited to this, and can be applied to other etching in patterning for wiring formation and through-hole formation, and the same effect can be obtained.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上説明したように本発明のエッチング
装置によれば、フォーカスリングの表面を冷却した状態
で下部電極上に載置したウエハのエッチングを行うこと
ができるため、エッチングの際にフォーカスリングが加
熱されて表面の堆積物がウエハ上に剥がれ落ちることを
防止できる。したがって、形状の精度が良好なエッチン
グを行うことが可能になる。また、本発明のエッチング
方法によれば、フォーカスリングの表面を冷却しながら
エッチングを行うことで、フォーカスリングの表面にお
ける反応生成物の堆積物を当該フォーカスリングから剥
離させずにエッチングを行うことが可能になる。したが
って、ウエハ上への堆積物の落下を防止でき、形状の精
度の良好なエッチングを行うことが可能になる。As described above, according to the etching apparatus of the present invention, the wafer placed on the lower electrode can be etched while the surface of the focus ring is cooled. The ring can be heated to prevent surface deposits from falling off the wafer. Therefore, it is possible to perform etching with good shape accuracy. Further, according to the etching method of the present invention, by performing the etching while cooling the surface of the focus ring, it is possible to perform the etching without separating the deposit of the reaction product on the surface of the focus ring from the focus ring. Will be possible. Therefore, it is possible to prevent deposits from falling onto the wafer, and it is possible to perform etching with good shape accuracy.
【図１】本発明のエッチング装置の一実施形態を示す要
部構成図である。FIG. 1 is a main part configuration diagram showing one embodiment of an etching apparatus of the present invention.
【図２】本発明のエッチング方法をタングステンからな
るプラグの形成方法に適用した実施形態を説明するため
の断面工程図である。FIG. 2 is a sectional process diagram for explaining an embodiment in which the etching method of the present invention is applied to a method of forming a plug made of tungsten.
【図３】本発明のエッチング方法を適用して形成された
半導体装置の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor device formed by applying the etching method of the present invention.
【図４】従来のエッチング装置の一例を示す要部構成図
である。FIG. 4 is a main part configuration diagram showing an example of a conventional etching apparatus.
【図５】従来の課題を説明するための断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a conventional problem.
３…下部電極、３ａ…ウエハ載置面、４…フォーカスリ
ング、７…冷却手段、Ｐ…プラズマ、Ｗ…ウエハ3 lower electrode, 3a wafer mounting surface, 4 focus ring, 7 cooling means, P plasma, W wafer
Claims (3)
当該下部電極の側周にフォーカスリングを設けてなるエ
ッチング装置において、 前記フォーカスリングには、当該フォーカスリングの表
面を冷却する冷却手段を設けたことを特徴とするエッチ
ング装置。1. A wafer mounting surface of a lower electrode having a bottom surface,
An etching apparatus comprising a focus ring provided on a side circumference of the lower electrode, wherein the focus ring is provided with cooling means for cooling a surface of the focus ring.
ハの表面にプラズマを供給することによって、当該ウエ
ハの表面をエッチングする方法において、 前記フォーカスリングの表面を冷却することを特徴とす
るエッチング方法。2. A method of etching a surface of a wafer by supplying plasma to a surface of the wafer whose side is surrounded by a focus ring, wherein the surface of the focus ring is cooled. .
て、 前記フォーカスリングの表面を前記ウエハの表面よりも
低い温度にまで冷却することを特徴とするエッチング方
法。3. The etching method according to claim 2, wherein a surface of said focus ring is cooled to a temperature lower than a surface of said wafer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12836798A JPH11330047A (en) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | Etching apparatus and method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12836798A JPH11330047A (en) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | Etching apparatus and method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11330047A true JPH11330047A (en) | 1999-11-30 |
Family
ID=14983080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12836798A Pending JPH11330047A (en) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | Etching apparatus and method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11330047A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1998
- 1998-05-12 JP JP12836798A patent/JPH11330047A/en active Pending
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