專利名稱：：被處理體的蝕刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種蝕刻方法，其將具有SiC部分或SiN部分的被處理體，例如將具有作為屏蔽層的SiC膜或者SiN膜和在其上形成的層間絕緣膜的半導(dǎo)體晶片收容到處理容器中，利用蝕刻氣體的等離子體來蝕刻被處理體的SiC部分或者SiN部分。
背景技術(shù)：
：在半導(dǎo)體元件的布線工序中，在布線層間形成層間絕緣膜，為了導(dǎo)通布線層蝕刻層間絕緣膜。這種情況下，在層間絕緣膜層之下形成作為屏蔽層的SiC膜或SiN膜。然后，為了形成布線圖案，在層間絕緣膜上連續(xù)蝕刻SiC膜或SiN膜的情況下，將層間絕緣膜作為掩膜來蝕刻它們。另一方面，作為半導(dǎo)體元件，由于有高速化的要求，使用低介電常數(shù)的材料作為層間絕緣膜。作為這種低介電常數(shù)材料，知道有機硅系列物質(zhì)。但是，作為蝕刻SiC膜的技術(shù)，在特開昭57-124438號公報中公開了使用CF4和02的技術(shù)，在特開昭62-216335號公報中公開了使用CF4、CHF3和02的技術(shù)，在特開平4-293234號公報中公開了使用CHF3和Ar的技術(shù)，但是這些技術(shù)中，無論哪個蝕刻速率都必須在10nm/min左右。另外，在這些技術(shù)中，在將有機Si類低介電常數(shù)膜作為掩膜來蝕刻SiC膜的情況下，具有蝕刻速率低，而且對上層有機Si類低介電常數(shù)膜選擇比不充分的問題。另外，沒有出現(xiàn)對SiN膜也維持足夠的蝕刻速率，且對有機Si類低介電常數(shù)膜有高的蝕刻選擇比的蝕刻技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述問題做出的，其目的是提供一種蝕刻方法，其能夠以足夠的蝕刻速率來蝕刻被處理體的SiC部分。另外，其目的是提供一種蝕刻方法，其能夠在將有機Si類低介電常數(shù)膜作為掩膜來蝕刻被處理體的SiC部分的情況下，提高蝕刻速率和對有機Si類低介電常數(shù)膜的蝕刻選擇比來進行蝕刻。此外，其目的是提供一種蝕刻方法，其能夠在將有機Si類低介電常數(shù)膜作為掩膜來蝕刻被處理體的SiN部分的情況下，提高蝕刻速率和對有機Si類低介電常數(shù)膜的蝕刻選擇比來進行蝕刻。本發(fā)明提供一種被處理體的蝕刻方法，包括將包含SiC部分的被處理體收容到處理容器中的步驟；和向處理容器中提供蝕刻氣體，同時將蝕刻氣體等離子體化，通過該等離子體化的蝕刻氣體來蝕刻被處理體的SiC部分的步驟，其特征在于提供給處理容器中的蝕刻氣體包含CH2F2。本發(fā)明提供一種被處理體的蝕刻方法，包括將包含SiC部分的被處理體收容到處理容器中的步驟；和向處理容器中提供蝕刻氣體，同時將蝕刻氣體等離子體化，通過該等離子體化的蝕刻氣體來蝕刻被處理體的SiC部分的步驟，其特征在于提供給處理容器中的蝕刻氣體包含CH3F。本發(fā)明提供一種被處理體的蝕刻方法，包括將包含SiN部分的被處理體收容到處理容器中的步驟；和向處理容器中提供蝕刻氣體，同時將蝕刻氣體等離子體化，通過該等離子體化的蝕刻氣體來蝕刻被處理體的SiN部分的步驟，其特征在于提供給處理容器中的蝕刻氣體包含CH2F^B02。圖1是表示用于實施本發(fā)明的蝕刻方法的干蝕刻裝置的一個例子的概略截面圖。圖2是表示在布線層上形成SiC膜，此外，在其上形成有機Si類低介電常數(shù)膜的構(gòu)造體，以及對該構(gòu)造體在有機Si類低介電常數(shù)膜連5續(xù)蝕刻SiC膜的狀態(tài)的截面圖。圖3是表示在布線層上形成SiN膜，此外，在其上形成有機Si類低介電常數(shù)膜的構(gòu)造體，以及對該構(gòu)造體在有機Si類低介電常數(shù)膜連續(xù)蝕刻SiN膜的狀態(tài)的截面圖。圖4是SiN膜的蝕刻中，Ar量和氣體壓力，與SiN膜的蝕刻速率和SiN膜的對有機Si類低介電常數(shù)膜的蝕刻選擇比的關(guān)系的圖。圖5是表示用于實施本發(fā)明的蝕刻方法的磁控管等離子體蝕刻裝置的概略截面圖。圖6是表示在通過向CH3F—02類列蝕刻氣體加入N2氣體的蝕刻氣體，將Si02膜作為掩膜來蝕刻SiC膜的情況下，N2氣體流量與SiC和Si02的蝕刻速率之間的關(guān)系的圖。具體實施例方式下面，參照附圖，來詳細說明本發(fā)明的實施形式。圖1是表示用于實施本發(fā)明的干蝕刻裝置的概略截面圖。該蝕刻裝置1構(gòu)成為，電極板上下平行相對，等離子體形成用電源連接于一方的電容耦合型平行平板蝕刻裝置。該蝕刻處理裝置1具有腔室2，該腔室2例如是表面由陶瓷噴鍍處理的鋁構(gòu)成的，以圓筒狀形成，該腔室2安全接地。在上述腔室2中，設(shè)置為，水平載置由例如硅構(gòu)成的、其上形成規(guī)定膜的半導(dǎo)體晶片W(下面僅稱為"晶片")，具有作為下部電極功能的基座3支持在支持部件4上。該支持部件4利用陶瓷等的絕緣板5，通過未圖示的升降裝置的支持臺6支持，通過該升降機構(gòu)該基座3能夠升降。支持臺6的下方中央的大氣部分利用波紋管7覆蓋，分離為腔室2內(nèi)和大氣部分。在上述支持部件4的內(nèi)部，設(shè)置冷卻介質(zhì)室8，在該冷卻介質(zhì)室8中，通過冷卻介質(zhì)導(dǎo)入管8a循環(huán)導(dǎo)入冷卻介質(zhì)，通過上述基座3對上述晶片W導(dǎo)熱，由此將晶片W的處理面控制到希望的溫度。另外，在作為被處理體的晶片W的背面，設(shè)置用于提供傳熱介質(zhì)，例如He氣體等的氣體通路9，通過該傳熱介質(zhì)，將基座3的冷熱傳到晶片W，維持晶片W到規(guī)定的溫度。上述基座3，其上面中央部形成凸?fàn)畹膱A板狀，其上面設(shè)置由電極12介于絕緣材料之間而形成構(gòu)成的靜電卡盤11，通過從與電極12連接的直流電源13施加直流電壓，靜電吸附晶片W。在上述基座3的上端周緣部，配置為了提高蝕刻的均勻性的環(huán)狀的聚焦環(huán)15，包圍載置在靜電卡盤11上的晶片W。在上述基座3的上方，設(shè)置與該基座3平行相對、具有作為上部電極功能的噴淋頭21。該噴淋頭21通過絕緣件22支持在腔室2的上部，在與基座3相對的面24上具有多個排出孔23。而且，基座3與噴淋頭21的距離通過上述升降機構(gòu)可以調(diào)節(jié)。在上述噴淋頭21的中央設(shè)置氣體導(dǎo)入口26，此外在該氣體導(dǎo)入口26，連接氣體供給管27，此外該氣體供給管27通過閥門28與蝕刻氣體供給源30連接。然后，由蝕刻氣體供給源30提供規(guī)定的蝕刻氣體。該蝕刻氣體供給源30構(gòu)成為提供CH3F、CH2F2、CF4、02和Ar。上述腔室2的側(cè)壁底部附近連接排氣管31，該排氣管31連接排氣裝置35。排氣裝置35具有渦輪分子泵等的真空泵，構(gòu)成為可通過它將腔室2中抽真空到規(guī)定的壓力。另外，在腔室2的側(cè)壁上設(shè)置閘門閥32，在打開該閘門閥32的狀態(tài)，可在與相鄰的裝載鎖定室(未圖示)之間傳送晶片W。在具有作為上部電極功能的噴淋頭21上，連接高頻電源40，匹配器41連接在供電線中。該高頻電源40提供例如60MHz頻率的高頻。另外，噴淋頭21連接低通濾波器(LPF)42。具有作為下部電極功能的基座3連接高頻電源50，匹配器51連接在該供電線中。該高頻電源50提供例如2MHz頻率的高頻。另外，該基座3連接高通濾波器(HPF)16。下面，說明使用上述蝕刻裝置來蝕刻SiC膜的方法。這里，如圖2(a)所示，在例如由Cu構(gòu)成的布線層60上形成作為屏蔽層的SiC膜61，在其上形成由有機Si類低介電常數(shù)膜構(gòu)成的層間絕緣膜62的構(gòu)造體中，將抗蝕層63作為掩膜來蝕刻層間絕緣膜62，形成如圖2(b)所示的構(gòu)造，之后，將層間絕緣膜62作為掩膜來蝕刻SiC膜。這里，作為構(gòu)成有機Si類低介電常數(shù)膜之材料的典型例子，能夠舉出具有下面所示的化學(xué)式的聚硅氧垸。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>但是，在化學(xué)式中，R是甲基、乙基、丙基等的烷基或它們的衍生物，或者是苯基等的芳基，或它們的衍生物。在蝕刻時，打開閘門閥32，將具有布線層60、SiC膜61、由在SiC膜61上蝕刻規(guī)定圖案的有機Si類低介電常數(shù)膜構(gòu)成的層間絕緣膜62的晶片W傳送到腔室2中，載置到基座3上。然后，從直流電源13向晶片W施加直流電壓，將晶片W通過靜電卡盤11靜電吸附。接著，關(guān)閉閘門閥32，通過排氣裝置35，將腔室2中抽真空到規(guī)定的真空度。在這種狀態(tài)下，從蝕刻氣體供給源30向腔室2中提供規(guī)定的蝕刻氣體。然后，從高頻電源40向噴淋頭21施加規(guī)定頻率的高頻電力，通過這樣，在作為上部電極的噴淋頭21和作為下部電極的基座3之間產(chǎn)生高頻電場，等離子體化蝕刻氣體，如圖2(c)所示，將它們對SiC膜61作用，進行SiC膜61的蝕刻。此時，從高頻電源50向作為下部電極的基座3施加規(guī)定頻率的高頻電力，等離子體中的離子吸向基座3一側(cè)。來說明將以聚甲基硅氧烷為主要成分的有機Si類低介電常數(shù)膜作為掩膜來蝕刻SiC膜的結(jié)果。首先，使用圖1所示的裝置，將腔室中的壓力設(shè)為6.65Pa，向噴淋頭提供等離子體形成用的60MHz的高頻電力，向基座提供離子吸引用的2MHz的高頻電力，蝕刻氣體的組成和流量以及高頻電力如表1那樣變化，來進行蝕刻。而且，基座和噴淋頭之間的間隔是35mm。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>結(jié)果，如表1所示，通過使用包含CH2F2或CH3F之氣體作為蝕刻氣體，確認蝕刻速率為20nm/min之上。另外，對于任一種有機Si類低介電常數(shù)膜，蝕刻選擇比在有機Si類低介電常數(shù)膜的臺肩部分為10以上。另外，使用如圖5所示那樣形成磁場的等離子體蝕刻裝置100來作為蝕刻裝置，將腔室中的壓力設(shè)為9.98Pa，向基座提供13.56MHz的高頻電力，與表1中的5號同樣蝕刻氣體僅為CH3F和02氣體，這些氣體的流量和高頻電力如表2變化，來進行蝕刻。而且，基座和噴淋頭的間距是27mm。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>結(jié)果，如表2所示，得到蝕刻速率是130nm/min之上，蝕刻選擇比是10.7之上的值。下面，通過圖5詳細描述磁控管等離子體蝕刻裝置100。圖5所示的磁控管等離子體蝕刻裝置100具有腔室2，該腔室2例如表面是由陶瓷噴鍍處理的鋁構(gòu)成、以圓筒狀形成，該腔室2接地。在上述腔室2中，設(shè)置狀態(tài)為，水平載置由例如硅構(gòu)成的、其上形成規(guī)定膜的半導(dǎo)體晶片W，具有作為下部電極功能的基座3支持在支持部件4上。該支持部件4利用陶瓷等的絕緣板5，通過未圖示的升降裝置的支持臺6來支持，通過該升降機構(gòu)該基座3能夠升降。支持臺6的下方中央的大氣部分利用波紋管7覆蓋，分離為腔室2內(nèi)部和大氣部分。在上述支持部件4的內(nèi)部，設(shè)置冷卻介質(zhì)室8，在該冷卻介質(zhì)室8中，通過冷卻介質(zhì)導(dǎo)入管8a循環(huán)導(dǎo)入冷卻介質(zhì)，其冷熱通過上述基座3對上述晶片W傳熱，由此將晶片W的處理面控制到希望的溫度。另外，在作為被處理體的晶片W的背面，設(shè)置用于提供傳熱介質(zhì)例如He氣體等的氣體通路9，通過該傳熱介質(zhì)，將基座3的冷熱傳到晶片W，維持晶片W到規(guī)定的溫度。上述基座3，其上面中央部形成凸?fàn)畹膱A板狀，其上面設(shè)置由電極12介于絕緣件之間而構(gòu)成的靜電卡盤11，通過從與電極12連接的直流電源13施加直流電壓，靜電吸附晶片W。在上述基座3的上端周緣部，配置為了提高蝕刻的均勻性的環(huán)狀的聚焦環(huán)15，包圍載置在靜電卡盤11上的晶片W。在上述腔室2的上部，設(shè)置噴淋頭21。在該噴淋頭21的下面24上形成多個排出孔23。而且，基座3與噴淋頭21的距離通過上述升降機構(gòu)可以調(diào)節(jié)。在上述噴淋頭21的中央設(shè)置氣體導(dǎo)入口26，此外在該氣體導(dǎo)入口26，連接氣體供給管27，此外該氣體供給管27通過閥門28與蝕刻氣體供給源30連接。然后，由蝕刻氣體供給源30提供規(guī)定的蝕刻氣體。在蝕刻SiC膜的情況下，該蝕刻氣體供給源30構(gòu)成為提供CH3F、CH2F2、CF4、02禾卩Ar。10上述腔室2的側(cè)壁底部附近連接排氣管31，該排氣管31連接排氣裝置35。排氣裝置35具有渦輪分子泵等的真空泵，構(gòu)成為可通過它將腔室2中抽真空到規(guī)定的壓力。另外，在腔室2的側(cè)壁上設(shè)置閘門閥32，在打開該閘門閥32的狀態(tài)，可在與相鄰的裝載鎖定室(未圖示)之間傳送晶片W。另外，基座3通過匹配器51連接高頻電源50。另一方面，在腔室2的上部周圍配置偶極環(huán)磁鐵40。偶極環(huán)磁鐵40是將多個各向異性的部分柱狀磁鐵在由形成環(huán)狀的磁體構(gòu)成的殼套的內(nèi)側(cè)環(huán)狀地配置，將這些多個各向異性的部分柱狀磁鐵的磁化方向每個錯開一點，作為整體就形成同樣的水平磁場。但是，如圖5所示，通過該偶極環(huán)磁鐵40在基座3和噴淋頭21之間的空間中形成水平磁場，通過電源50在垂直方向形成電場，所以隨著正交電磁場的形成，由電子的漂移運動產(chǎn)生高能量的磁控管放電。因此，通過由此產(chǎn)生的高能量狀態(tài)的處理氣體的等離子體，能夠高效率地蝕刻晶片W上的膜。構(gòu)成偶極環(huán)磁鐵40的各向異性的扇形柱狀磁鐵的形狀不限于特定的形狀，可采用例如圓柱狀或者棱柱狀。另外，構(gòu)成各向異性的扇形柱狀磁鐵的磁鐵材料也不限于特定的材料，例如，可使用稀土類磁鐵、鐵氧體磁鐵、鋁鎳鈷合金磁鐵等各種磁鐵材料。下面，說明使用圖l所示的蝕刻裝置來蝕刻SiN膜的方法。這里，在圖2的構(gòu)造中，使用SiN膜作為上述SiC膜的替代品。在圖1中，使用CH2F2和02和Ar作為蝕刻氣體。通過對應(yīng)于Ar量調(diào)整腔室2中的氣體壓力，能夠維持高的蝕刻速率，提高SiN膜的對有機Si類低介電常數(shù)膜的蝕刻選擇比。具體地說，得到圖4所示的關(guān)系。圖4表示了將CH2F2固定到0.01L/min的流量，將02固定到0.01L/min的流量，Ar流量是在對應(yīng)于Ar/(CH2F2+02)為015的00.3L/min的范圍，腔室中的氣體壓力是在優(yōu)選范圍的1.312.0Pa之間變化，來蝕刻SiN膜的結(jié)果的圖。這里，對噴淋頭施加60MHz、1500W的高頻電力，對基座施加2MHz、IOOW的高頻電力。如圖所示，在圖4的斜線區(qū)域，SiN膜的蝕刻速率在100nm/min之上，對有機Si類低介電常數(shù)膜的蝕刻選擇比在10之ii上。即，可理解，Ar流量是00.3L/min，腔室中氣體壓力在L312.0Pa的范圍，對應(yīng)于Ar流量可得到適當(dāng)?shù)臍怏w壓力。另外，Ar流量是0.1L/min，腔室中壓力是6.65Pa時，蝕刻速率在中央是232.5nm/min，蝕刻速率在邊緣是250.0nm/min，在有機Si類低介電常數(shù)膜的臺肩部分蝕刻選擇比是10之上。另外，上部電極的噴淋頭21的高頻電壓的峰到峰(peaktopeak)的值Vpp優(yōu)選是300V之下。通過這樣規(guī)定Vpp，能夠提高對有機Si類低介電常數(shù)膜的蝕刻選擇比。而且，本發(fā)明不限于上述實施形式，可有各種變形。例如在上述實施形式中，對SiC膜的蝕刻，表示了在有機Si類低介電常數(shù)膜的下層形成之情況的蝕刻，但不限于此，也能夠適用于對有機Si類低介電常數(shù)膜有選擇地進行SiC膜的蝕刻的構(gòu)造。如上述說明，按照本發(fā)明，通過利用包含CH2F2的氣體或者包含CH3F的氣體來蝕刻SiC，能夠得到高蝕刻速率。另外，如果利用包含CH2F2的氣體或者包含CH3F的氣體，將有機Si類低介電常數(shù)膜作為掩膜來蝕刻SiC，能夠提高蝕刻速率和對有機Si類低介電常數(shù)膜的蝕刻選擇比來進行蝕刻。另夕卜，通過利用包含CH2F2和02的氣體，將有機Si類低介電常數(shù)膜作為掩膜來蝕刻SiN，能夠提高蝕刻速率和對有機Si類低介電常數(shù)膜的蝕刻選擇比來進行蝕刻。下面，詳細說明使用圖5所示的磁控管等離子體蝕刻裝置來蝕刻SiC膜的方法。這里，在圖2中，使用Si02膜來代替有機Si類低介電常數(shù)膜。作為圖5中的蝕刻氣體，使用CH3F和02和N2的混合氣體來進行討論。這種情況下，將腔室中的氣體壓力是10Pa、RF功率是300W、CH3F氣體和02氣體流量都是0.03L/min的條件作為基準(zhǔn)條件。結(jié)果，如圖6所示，隨著增加N2氣體，SiC膜的蝕刻速率快速提高，另一方面，即使N2氣體增加，Si02的蝕刻速率基本上不增加。即，可明確，增加N2氣體量，SiC膜對Si02的蝕刻選擇比上升。另夕卜，使用有機Si類低介電常數(shù)膜作為層間絕緣膜的情況下，對上述基準(zhǔn)條件增加N2氣體是0.01L/min的流量來蝕刻100nm厚的SiC膜，那么蝕刻速率是77nm/min，對有機Si類低介電常數(shù)膜的蝕刻選擇比是10之上。這樣，通過將向CH3F—02類增加N2氣體的氣體用作蝕刻氣體，可看到，能夠以極高的蝕刻速率來蝕刻SiC膜，同時，能夠提高對用作層間絕緣膜的Si02膜和有機Si類低介電常數(shù)膜的蝕刻選擇比。而且，由于圖l所示裝置和圖5所示裝置的構(gòu)成不同，蝕刻速率和選擇比的數(shù)值也不同。權(quán)利要求1.一種被處理體的蝕刻方法，包括將包含SiC部分的被處理體收容到處理容器中的步驟；向處理容器中提供蝕刻氣體，同時將蝕刻氣體等離子體化，通過該等離子體化的蝕刻氣體來蝕刻被處理體的SiC部分的步驟，其特征在于提供給處理容器中的蝕刻氣體包含CH3F。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被處理體的蝕刻方法，其特征在于，蝕刻氣體還包括02。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的被處理體的蝕刻方法，其特征在于，蝕刻氣體還包括N2。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的被處理體的蝕刻方法，其特征在于，蝕刻氣體中(CH3F+02)的流量/N2的流量的比例是212。5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一個所述的被處理體的蝕刻方法，其特征在于，被處理體具有在SiC部分上設(shè)置的作為絕緣膜的Si02膜，將該Si02膜作為掩膜來蝕刻被處理體的SiC部分。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被處理體的蝕刻方法，其特征在于，蝕刻氣體還包括CF4。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被處理體的蝕刻方法，其特征在于，蝕刻氣體還包括Ar。8.—種被處理體的蝕刻方法，包括將包含SiC部分的被處理體收容到處理容器中的步驟；向處理容器中提供蝕刻氣體，同時將蝕刻氣體等離子體化，通過該等離子體化的蝕刻氣體來蝕刻被處理體的SiC部分的步驟，其特征在于提供給處理容器中的蝕刻氣體包含CH2F2，被處理體具有在SiC部分上設(shè)置的作為絕緣膜的Si02膜，將該Si02膜作為掩膜來蝕刻被處理體的SiC部分。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的被處理體的蝕刻方法，其特征在于，蝕刻氣體還包括02。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的被處理體的蝕刻方法，其特征在于，蝕刻氣體還包括Ar。全文摘要本發(fā)明提供一種處理體的蝕刻方法，包括將包含SiC部分的被處理體收容到處理容器中的步驟；向處理容器中提供蝕刻氣體，同時將蝕刻氣體等離子體化，通過該等離子體化的蝕刻氣體來蝕刻被處理體的SiC部分的步驟，其特征在于提供給處理容器中的蝕刻氣體包含CH₃F。文檔編號H01L21/311GK101667536SQ20091017053公開日2010年3月10日申請日期2002年6月10日優(yōu)先權(quán)日2001年8月31日發(fā)明者山口智代,布瀨曉志,藤本究申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社