JP2727781B2 - Dry etching method - Google Patents
Dry etching methodInfo
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- JP2727781B2 JP2727781B2 JP3062837A JP6283791A JP2727781B2 JP 2727781 B2 JP2727781 B2 JP 2727781B2 JP 3062837 A JP3062837 A JP 3062837A JP 6283791 A JP6283791 A JP 6283791A JP 2727781 B2 JP2727781 B2 JP 2727781B2
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は磁界とマイクロ波電界と
によってプラズマを発生させ酸化膜のエッチングを行う
ドライエッチング方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method for generating a plasma by a magnetic field and a microwave electric field to etch an oxide film.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体集積回路の高密度化に伴い、パタ
ーンが微細化し、また表面段差も大きくなっている。こ
のため、酸化膜のドライエッチング工程において、シリ
コン及びポリシリコンに対する酸化膜の高選択比(酸化
膜のエッチング速度とシリコン及びポリシリコンのエッ
チング速度の比)が得られる処理方法が要求されてい
る。従来のドライエッチング方法では、下地のシリコン
膜との選択比を得るためにエッチングガスの混合比、基
板に印加する高周波電力、圧力などの操作条件を変える
ことにより下地のシリコンとの高い選択比の向上を図っ
ていた。なお、本願発明に関連するものとして、例え
ば、特開昭60−154620号公報、特開昭63−6
5624号公報、特開昭63−69232号公報、特開
昭63−77119号公報等が挙げられる。2. Description of the Related Art As the density of semiconductor integrated circuits has increased, patterns have become finer and surface steps have increased. Therefore, there is a demand for a processing method capable of obtaining a high selectivity of the oxide film with respect to silicon and polysilicon (the ratio of the etching rate of the oxide film to the etching rate of silicon and polysilicon) in the dry etching step of the oxide film. In the conventional dry etching method, a high selectivity with the underlying silicon is obtained by changing the operating conditions such as the mixing ratio of the etching gas, the high frequency power applied to the substrate, and the pressure to obtain the selectivity with the underlying silicon film. I was trying to improve it. As related to the present invention, for example, JP-A-60-154620 and JP-A-63-6
No. 5,624, JP-A-63-69232, JP-A-63-77119, and the like.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来方法においては酸
化膜のエッチング速度について配慮がされておらず、下
地のシリコン膜との選択比を得るために酸化膜のエッチ
ング速度が減少するという問題点があった。In the conventional method, no consideration is given to the etching rate of the oxide film, and the etching rate of the oxide film decreases in order to obtain a selectivity with respect to the underlying silicon film. there were.
【0004】本発明の目的は、酸化膜のエッチングにお
いて酸化膜のエッチング速度を減少させることなく下地
のシリコン膜と高い選択比が得ながらコンタクトホール
のテーパ角度を制御できるドライエッチング方法を提供
することにある。An object of the present invention is to provide a dry etching method capable of controlling a taper angle of a contact hole while obtaining a high selectivity with an underlying silicon film without reducing the etching rate of the oxide film in the etching of the oxide film. It is in.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的は、一種類或い
は二種類以上の弗化炭素ガスをエッチングガスとして用
い、磁界とマイクロ波電界によってプラズマ発生室内に
プラズマを生成させ、下地のシリコン膜上にある酸化膜
のエッチングをするドライエッチング方法において、該
プラズマ発生室内に形成される電子サイクロトロン共鳴
条件を満足する磁束密度の点と基板からの距離の範囲が
酸化膜のエッチング速度がほぼ同じになるような範囲内
であり、かつ該シリコン膜との選択比が該距離が短くな
るに従って高くなるような範囲内で、該磁束密度の点の
位置を周期的に変化させることによりエッチング速度を
減少させることなく該シリコン膜との選択比を高くしコ
ンタクトホ−ルのテ−パ形状を制御することにより、達
成できる。The above object is achieved by using one or more kinds of carbon fluoride gas as an etching gas, generating a plasma in a plasma generation chamber by a magnetic field and a microwave electric field, and forming a plasma on the underlying silicon film. In the dry etching method for etching an oxide film, the point of the magnetic flux density satisfying the electron cyclotron resonance conditions formed in the plasma generation chamber and the range of the distance from the substrate have substantially the same etching rate of the oxide film. The etching rate is reduced by periodically changing the position of the point of the magnetic flux density within such a range and within a range where the selectivity with the silicon film becomes higher as the distance becomes shorter. This can be achieved by increasing the selectivity with respect to the silicon film and controlling the taper shape of the contact hole without increasing the selectivity.
【0006】[0006]
【作用】プラズマ発生室に形成される磁束密度を高く、
つまり電子サイクロトロン共鳴条件を満足する磁束密度
(2.45GHzのマイクロ波を用いた場合には875
Gsが電子サイクロトロン共鳴条件を満足する磁束密
度)の位置を基板を載置している電極に対して近づける
ことにより、酸化膜のエッチング速度は減少せずに下地
のシリコン膜のエッチング速度のみが減少するという現
象を実験により発見した。これにより、エッチング中に
プラズマ発生室に形成される磁束密度を変化させること
によって、酸化膜のエッチング速度を減少させずに下地
のシリコン膜と高い選択比を得ることができる。このよ
うに、単に電子サイクロトロン共鳴条件を満足する磁束
密度の位置を基板を載置している電極に対して近づける
ことによって、下地のシリコン膜と高い選択比を得るこ
とができるが、コンタクトホールのエッチング工程にお
いてはエッチング形状がゆるやかなテーパ形状(テーパ
角度84度以下)となってしまう。このためエッチング
中は周期的に磁束密度を変化、すなわち、電子サイクロ
トロン共鳴条件を満足する磁束密度の点の基板からの距
離を周期的に変化させエッチング速度および選択比を低
下させることなくテーパ形状とならないようにすること
が必要となる。[Function] The magnetic flux density formed in the plasma generation chamber is increased,
That is, a magnetic flux density satisfying the electron cyclotron resonance condition (875 μm when a microwave of 2.45 GHz is used)
By bringing the position of Gs where the magnetic flux density satisfies the electron cyclotron resonance condition) close to the electrode on which the substrate is mounted, only the etching rate of the underlying silicon film decreases without decreasing the etching rate of the oxide film. This phenomenon was discovered through experiments. Thus, by changing the magnetic flux density formed in the plasma generation chamber during the etching, a high selectivity with respect to the underlying silicon film can be obtained without reducing the etching rate of the oxide film. In this way, by simply bringing the position of the magnetic flux density satisfying the electron cyclotron resonance condition close to the electrode on which the substrate is mounted, a high selectivity with respect to the underlying silicon film can be obtained. In the etching step, the etching shape becomes a gentle taper shape (taper angle of 84 degrees or less). For this reason, the magnetic flux density changes periodically during the etching, that is, the distance from the substrate at the point of the magnetic flux density that satisfies the electron cyclotron resonance condition is periodically changed to reduce the etching rate and the selectivity without decreasing the taper shape. It is necessary to avoid this.
【0007】[0007]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1により説明す
る。図1は、エッチングガスとして弗化炭素ガスであ
る。例えば、C2F6とCH2F2の混合ガスを用いた場合
の電子サイクロトロン共鳴条件を満足する磁束密度の位
置(ECR点の位置と称す)と、酸化膜のエッチング速
度および下地のシリコンとの選択比との関係を示したも
のである。図からわかるようにECR点の位置を電極に
載置している基板に近づけることにより、酸化膜のエッ
チング速度をあまり減少させること無く下地のシリコン
膜と高い選択比を得ることができる。なお、この場合、
ECR点の位置、すなわち、基板からECR点までの距
離を85mmにしたときのエッチング速度および選択比を
それぞれ1.0として表わしてある。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 shows a carbon fluoride gas as an etching gas. For example, the position of the magnetic flux density (referred to as the position of the ECR point) that satisfies the electron cyclotron resonance condition when a mixed gas of C 2 F 6 and CH 2 F 2 is used, the etching rate of the oxide film, And the selection ratio. As can be seen from the figure, by bringing the position of the ECR point closer to the substrate placed on the electrode, a high selectivity with respect to the underlying silicon film can be obtained without significantly reducing the etching rate of the oxide film. In this case,
The etching rate and the selectivity when the position of the ECR point, that is, the distance from the substrate to the ECR point is 85 mm, are each represented as 1.0.
【0008】表1は、エッチングガスとしてC2F6とC
H2F2の混合ガスを用い、ECR点の位置(この場合、
60mmと70mm)をエッチング中にステップ状に周期的
に変化させてエッチングを行った場合の酸化膜のエッチ
ング速度、下地のシリコンとの選択比及びコンタクトホ
ールのテーパ角度を示したものである。表からわかるよ
うにECR点の位置をエッチング中周期的に変化させる
ことにより、酸化膜のエッチング速度を減少させること
なく下地のシリコン膜と高い選択比を得るとともに、コ
ンタクトホールのテーパ角度を制御することができる。Table 1 shows that C 2 F 6 and C
Using a mixed gas of H 2 F 2 , the position of the ECR point (in this case,
(60 mm and 70 mm) shows the etching rate of the oxide film, the selectivity to the underlying silicon, and the taper angle of the contact hole when the etching is performed by periodically changing the etching stepwise during the etching. As can be seen from the table, by changing the position of the ECR point periodically during etching, a high selectivity with the underlying silicon film can be obtained without reducing the etching rate of the oxide film, and the taper angle of the contact hole can be controlled. be able to.
【0009】[0009]
【表1】 [Table 1]
【0010】図2は、有磁場マイクロ波装置の一例を示
すもので、10は真空処理室、11は真空処理室10内
に処理ガスを供給するための処理ガス供給装置、12は
真空処理室10内を所定圧力に減圧排気する排気装置、
13は基板14を真空処理室10内に配置するための試
料台(電極)、15はマグネトロン16からのマイクロ
波を真空処理室10内に導入するための導波管、17お
よび18は真空処理室10内に磁界を発生させるための
電磁コイル、19は電磁コイル17および18の磁束密
度の強度を調整・制御する制御装置である。このように
構成した装置により、制御装置19によって電磁コイル
17、18の磁束密度強度を周期的に調整・制御するこ
とによって、プラズマ中のECR点20は矢印の方向に
周期的に移動する。FIG. 2 shows an example of a microwave apparatus having a magnetic field. Reference numeral 10 denotes a vacuum processing chamber, 11 denotes a processing gas supply device for supplying a processing gas into the vacuum processing chamber 10, and 12 denotes a vacuum processing chamber. An exhaust device for exhausting the interior of the chamber 10 to a predetermined pressure;
Reference numeral 13 denotes a sample stage (electrode) for disposing the substrate 14 in the vacuum processing chamber 10, reference numeral 15 denotes a waveguide for introducing microwaves from the magnetron 16 into the vacuum processing chamber 10, and reference numerals 17 and 18 denote vacuum processing. An electromagnetic coil 19 for generating a magnetic field in the chamber 10 is a control device for adjusting and controlling the intensity of the magnetic flux density of the electromagnetic coils 17 and 18. The ECR point 20 in the plasma moves periodically in the direction of the arrow by periodically adjusting and controlling the magnetic flux density of the electromagnetic coils 17 and 18 by the control device 19 using the device configured as described above.
【0011】本実施例によれば、ECR点の位置を基板
に対してエッチング中にステップ状に周期的に変化させ
ることにより、酸化膜のエッチング速度を減少させるこ
となく下地のシリコンとの高い選択比を保ったまま、コ
ンタクトホールのテーパ角度を制御することができる。According to this embodiment, the position of the ECR point is periodically changed in a stepwise manner during the etching with respect to the substrate, so that the position of the ECR point can be selected higher than the underlying silicon without reducing the etching rate of the oxide film. The taper angle of the contact hole can be controlled while maintaining the ratio.
【0012】[0012]
【発明の効果】本発明によれば、酸化膜のエッチング速
度を減少させることなく下地のシリコンとの高い選択比
を得ながらコンタクトホールのテーパ形状を制御できる
という効果がある。According to the present invention, there is an effect that the taper shape of the contact hole can be controlled while obtaining a high selectivity with respect to the underlying silicon without reducing the etching rate of the oxide film.
【図1】ECR点の位置を変化させた場合の酸化膜のエ
ッチング速度とシリコンとの選択比を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an etching rate of an oxide film and a selectivity of silicon when the position of an ECR point is changed.
【図2】本発明の方法を実施するための装置の一例を示
す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of an apparatus for performing the method of the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 佳恵 山口県下松市大字東豊井794番地 株式 会社 日立製作所 笠戸工場内 (56)参考文献 特開 昭64−81225(JP,A) 特開 昭60−134423(JP,A) 特開 平3−218018(JP,A) 特開 平6−196447(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Yoshie Sato 794, Higashitoyoi, Kazamatsu-shi, Yamaguchi Pref. Kasado Plant, Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-64-81225 (JP, A) JP-A Sho 60-134423 (JP, A) JP-A-3-218018 (JP, A) JP-A-6-1996447 (JP, A)
Claims (1)
エッチングガスとして用い、磁界とマイクロ波電界によ
ってプラズマ発生室内にプラズマを生成させ、下地のシ
リコン膜上にある酸化膜のエッチングをするドライエッ
チング方法において、 該プラズマ発生室内に形成される電子サイクロトロン共
鳴条件を満足する磁束密度の点と基板からの距離の範囲
が酸化膜のエッチング速度がほぼ同じになるような範囲
内であり、かつ該シリコン膜との選択比が該距離が短く
なるに従って高くなるような範囲内で、該磁束密度の点
の位置を周期的に変化させることによりエッチング速度
を減少させることなく該シリコン膜との選択比を高くし
コンタクトホ−ルのテ−パ形状を制御することを特徴と
するドライエッチング方法。At least one kind of carbon fluoride gas is used as an etching gas, a plasma is generated in a plasma generation chamber by a magnetic field and a microwave electric field, and an oxide film on an underlying silicon film is etched. In the dry etching method, the point of the magnetic flux density satisfying the electron cyclotron resonance conditions formed in the plasma generation chamber and the range of the distance from the substrate are within a range where the etching rate of the oxide film becomes substantially the same, and Within a range in which the selectivity with the silicon film becomes higher as the distance becomes shorter, the position of the point of the magnetic flux density is periodically changed to thereby select the silicon film without reducing the etching rate. A dry etching method characterized by increasing the ratio to control the taper shape of the contact hole.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3062837A JP2727781B2 (en) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | Dry etching method |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP3062837A JP2727781B2 (en) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | Dry etching method |
Publications (2)
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---|---|
JPH04298033A JPH04298033A (en) | 1992-10-21 |
JP2727781B2 true JP2727781B2 (en) | 1998-03-18 |
Family
ID=13211828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3062837A Expired - Lifetime JP2727781B2 (en) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | Dry etching method |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2727781B2 (en) |
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KR20230005109A (en) * | 2021-06-28 | 2023-01-09 | 주식회사 히타치하이테크 | Plasma processing device and plasma processing method |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0693447B2 (en) * | 1983-12-23 | 1994-11-16 | 株式会社日立製作所 | Microwave plasma processing equipment |
JP2656503B2 (en) * | 1987-09-24 | 1997-09-24 | 株式会社日立製作所 | Microwave plasma processing method |
JPH03218018A (en) * | 1990-01-23 | 1991-09-25 | Sony Corp | Bias ecrcvd equipment |
-
1991
- 1991-03-27 JP JP3062837A patent/JP2727781B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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