JP3067576B2 - Plasma etching method - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、フッ素を含むガスプラ
ズマによりクリーニングを行い、クリーニング後、塩素
ガス(Cl2)の単独ガスあるいは塩素ガス(Cl2)と酸素ガス
(O2)の混合ガスをエッチングガスとして用いてシリコ
ン、多結晶シリコン及びシリサイドのエッチングを行う
プラズマエッチング装置において、クリーニング後のシ
リコン及び下地膜である酸化膜(SiO2)のエッチング速度
の変化を抑制しウエハ間の均一性を向上させるのに好適
なプラズマエッチング方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION This invention performs cleaning by gas plasma containing fluorine, cleaning after alone gas or chlorine gas (Cl 2) and oxygen gas of chlorine gas (Cl 2)
In a plasma etching apparatus for etching silicon, polycrystalline silicon, and silicide using a mixed gas of (O 2 ) as an etching gas, the change in etching rate of silicon after cleaning and an oxide film (SiO 2 ) as a base film is measured. The present invention relates to a plasma etching method suitable for suppressing and improving uniformity between wafers.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、エッチングを含めたプラズマプロ
セスではウエハの粒子汚染を防止するためにクリーニン
グを行いクリーニング後の処理室の残留物をなくすため
にポストクリーニングを行っている。SF6,NF3ガスをク
リーニングを用いた場合にはN2,Ar,O2ガスプラズマがポ
ストクリーニングに用いられている。なお、この種の技
術に関するものには、例えば文献:平塚豊著、洗浄設計
P41-53,1992.Summerが挙げられる。2. Description of the Related Art Conventionally, in a plasma process including etching, cleaning is performed to prevent particle contamination of a wafer, and post-cleaning is performed to eliminate residues in a processing chamber after cleaning. When SF 6 or NF 3 gas is used for cleaning, N 2 , Ar, O 2 gas plasma is used for post-cleaning. Examples of this type of technology include, for example, Literature: Yutaka Hiratsuka, Cleaning Design
P41-53,1992.Summer.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来のエッチング装置
では、クリーニング後の処理室内の残留物のエッチング
特性に及ぼす影響について考慮されておらず、クリーニ
ング後処理枚数とともにシリコン及び下地膜の酸化膜の
エッチング速度が減少し、下地酸化膜の残膜が変動する
という問題点があった。In the conventional etching apparatus, the effect of the residue in the processing chamber on the etching characteristics after cleaning is not considered. There is a problem that the speed decreases and the remaining film of the base oxide film fluctuates.
【0004】本発明の目的は、クリーニング後のシリコ
ン及び酸化膜のエッチング速度の減少を抑制し、下地酸
化膜の残膜の変動を防止し良好なウエハ間の均一性が得
られるプラズマエッチング方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a plasma etching method capable of suppressing a decrease in the etching rate of silicon and an oxide film after cleaning, preventing a change in a remaining film of a base oxide film, and obtaining good uniformity between wafers. To provide.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的は、クリーニン
グ後Cl2ガスとSiCl4ガスの混合ガスのプラズマでシーズ
ニングを行い、クリーニングの処理室内の残留物の影響
を減少させることにより、達成できる。The above object can be achieved by performing seasoning with a plasma of a mixed gas of Cl 2 gas and SiCl 4 gas after cleaning to reduce the influence of residues in the processing chamber for cleaning.
【0006】[0006]
【作用】図1は、SF6ガスプラズマでクリーニングを行っ
た後、Cl2ガスプラズマでシリコンをエッチングした場
合におけるSiFの発光スペクトルの処理枚数による変化
を示す。シリコンとフッ素の反応によって生成するSiF
の発光スペクトルの強度は処理枚数とともに減少しほぼ
一定となる。このことからフッ素を含むガスによるクリ
ーニング後、処理室内にはフッ素が残留していることが
わかった。次に図2、及び図3に、Cl2ガスにSF6ガスを添
加した場合のSiFの発光スペクトルとシリコン及び酸化
膜のエッチング速度の変化を示す。図2に示すようにSF6
の添加量の増加とともにSiFの発光スペクトルの強度は
増加する。また、図3に示すようにSF6の添加量の増加
とともにシリコン及び酸化膜のエッチング速度は増加す
る。このことから残留フッ素の減少とともにシリコン及
び酸化膜のエッチング速度が低下することを見い出し
た。したがって、クリーニング後残留フッ素の除去のた
めCl2とSiCl4の混合ガスプラズマでシーズニングを行
い、SiFの発光スペクトルの強度の時間変化が一定値以
下になった時点でシーズニングを終了しエッチングを開
始することによりシリコン及び酸化膜のエッチング速度
の変動を抑制できる。FIG. 1 shows the change in the emission spectrum of SiF according to the number of processed wafers when silicon is etched with Cl 2 gas plasma after cleaning with SF 6 gas plasma. SiF produced by the reaction between silicon and fluorine
The intensity of the emission spectrum decreases with the number of processed wafers and becomes almost constant. From this, it was found that fluorine remained in the processing chamber after cleaning with a gas containing fluorine. Next, FIGS. 2 and 3 show the emission spectrum of SiF and the change in the etching rate of the silicon and oxide films when SF 6 gas is added to Cl 2 gas. SF 6 as shown in Figure 2
The intensity of the emission spectrum of SiF increases with an increase in the amount of added Si. Further, as shown in FIG. 3, the etching rate of the silicon and oxide films increases with the increase in the amount of SF 6 added. From this, it has been found that the etching rate of the silicon and the oxide film decreases as the residual fluorine decreases. Therefore, after cleaning, seasoning is performed with a mixed gas plasma of Cl 2 and SiCl 4 to remove residual fluorine, and when the time change of the intensity of the emission spectrum of SiF becomes a certain value or less, the seasoning ends and etching starts. This can suppress fluctuations in the etching rate of the silicon and oxide films.
【0007】[0007]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図4により説明す
る。図4は、マイクロ波プラズマエッチング装置の概略
図を示したものである。図4において、マグネトロン1
から発振したマイクロ波は導波管2を伝播しベルジャー3
を介して処理室4に導かれる。処理室4はベルジャー3、
載置電極5及びアース電極6によって構成されている。磁
界発生用直流電源7からソレノイドコイル8に供給される
直流電流によって形成される磁界とマイクロ波電界によ
ってエッチングガス供給装置9から供給されるクリーニ
ングガス(SF6)、シーズニングガス(Cl2,SiCl4)及びエッ
チングガス(塩素ガス(Cl2))はプラズマ化される。SF6ガ
スプラズマにより処理室4のクリーニングが行われる。C
l2とSiCl4の混合ガスプラズマにより処理室4のシーズニ
ングが行われる。クリーニング及びシーズニング時には
載置電極5上には石英製の基板が載置されている。クリ
ーニング及びシーズニングの後、Cl2ガスプラズマによ
って載置電極5に載置されている基板10がエッチングさ
れる。クリーニング、シーズニング及びエッチング時の
圧力は真空排気装置11によって制御される。基板10に入
射するイオンのエネルギは載置電極5に高周波電源12か
ら供給される高周波電力によって制御される。図5、及
び図6にシーズニングの有無によるシリコン及び酸化膜
のエッチング速度の変化の違いを示す。シーズニングは
Cl2とSiCl4の混合ガスプラズマにより行い、SiFの発光
スペクトルを10秒毎にモニターし時間tnと時間tn-1に
測定したスペクトルの発光強度比が1±0.002になった時
点でシーズニングを停止した。クリーニング後にシーズ
ニングを行うことによりクリーニング時に生成されるフ
ッ素の残留の影響を抑制しエッチング速度の変動を防止
できる。FIG. 4 shows an embodiment of the present invention. FIG. 4 shows a schematic diagram of a microwave plasma etching apparatus. In FIG. 4, magnetron 1
The microwave oscillated from the
Through the processing chamber 4. Processing room 4 is bell jar 3,
It is composed of a mounting electrode 5 and a ground electrode 6. A cleaning gas (SF 6 ) and a seasoning gas (Cl 2 , SiCl 4 ) supplied from an etching gas supply device 9 by a magnetic field formed by a DC current supplied from a magnetic field generating DC power supply 7 to a solenoid coil 8 and a microwave electric field. ) And the etching gas (chlorine gas (Cl 2 )) are turned into plasma. The processing chamber 4 is cleaned by the SF 6 gas plasma. C
seasoning the processing chamber 4 is carried out by a mixed gas plasma of l 2 and SiCl 4. At the time of cleaning and seasoning, a quartz substrate is mounted on the mounting electrode 5. After cleaning and seasoning, the substrate 10 mounted on the mounting electrode 5 is etched by Cl 2 gas plasma. The pressure at the time of cleaning, seasoning, and etching is controlled by the evacuation device 11. The energy of ions incident on the substrate 10 is controlled by the high-frequency power supplied from the high-frequency power supply 12 to the mounting electrode 5. FIG. 5 and FIG. 6 show the difference in the change in the etching rate of the silicon and oxide films depending on the presence or absence of seasoning. Seasoning is
Carried out by a mixed gas plasma of Cl 2 and SiCl 4, stops seasoning when the emission intensity ratio becomes 1 ± 0.002 of spectra measured emission spectra of SiF the monitored time tn and time tn-1 every 10 seconds did. By performing the seasoning after the cleaning, the influence of the residual fluorine generated during the cleaning can be suppressed, and the fluctuation of the etching rate can be prevented.
【0008】本実施例によれば、クリーニング後の残留
フッ素の影響を抑制しシリコン及び酸化膜のエッチング
速度を防止することができる。According to this embodiment, the effect of residual fluorine after cleaning can be suppressed, and the etching rate of silicon and an oxide film can be prevented.
【0009】本実施例では、マイクロ波プラズマエッチ
ング装置についてその効果を説明したが、他の放電方
式、例えば誘導結合型放電方式、内部エネルギ供給放電
方式においても同様な効果が得られる。In this embodiment, the effects of the microwave plasma etching apparatus have been described. However, the same effects can be obtained in other discharge systems such as an inductively coupled discharge system and an internal energy supply discharge system.
【0010】[0010]
【発明の効果】本発明によれば、クリーニング後の残留
フッ素の影響を抑制しシリコン及び酸化膜のエッチング
速度を防止することができる。According to the present invention, the influence of residual fluorine after cleaning can be suppressed, and the etching rate of silicon and an oxide film can be prevented.
【図1】SiF発光強度の処理枚数依存性を示す説明図で
ある。FIG. 1 is an explanatory diagram showing the dependence of the SiF emission intensity on the number of processed wafers.
【図2】SiF発光強度のSF6添加量依存性を示す説明図で
ある。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the dependence of the emission intensity of SiF on the amount of SF 6 added.
【図3】Si及びSiO2エッチング速度のSF6添加量依存性
を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the dependency of the etching rate of Si and SiO 2 on the addition amount of SF 6 .
【図4】本発明の一実施例を示すマイクロ波プラズマエ
ッチング装置の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a microwave plasma etching apparatus showing one embodiment of the present invention.
【図5】本発明の一実施例での効果を説明するためのSi
O2エッチング速度の処理枚数依存性を示す説明図であ
る。FIG. 5 is a view for explaining an effect of one embodiment of the present invention;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the dependence of the O 2 etching rate on the number of processed wafers.
【図6】本発明の一実施例での効果を説明するためのSi
エッチング速度の処理枚数依存性を示す説明図である。FIG. 6 is a view for explaining an effect of one embodiment of the present invention;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the dependence of the etching rate on the number of processed wafers.
3…ベルジャー、6…アース電極、7…ソレノイドコイ
ル、9…基板。3… bell jar, 6… earth electrode, 7… solenoid coil, 9… substrate.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/3065
Claims (3)
ングを行い、クリーニング後塩素ガス(Cl2)の単独ガス
あるいは塩素ガス(Cl2)と酸素ガス(O2)の混合ガスをエ
ッチングガスとして用い、ガス圧力20mTorr以下でシリ
コン、多結晶シリコン及びシリサイドのエッチングを行
うプラズマエッチング装置において、クリーニング後に
Cl2ガスとSiCl4ガスの混合ガスのプラズマで馴らし放電
(以下シーズニングと称す)を行った後エッチングを開
始することを特徴とするプラズマエッチング方法。1. A Clean the gas plasma containing fluorine, a mixed gas of cleaning after chlorine gas alone gas or chlorine gas (Cl 2) (Cl 2) and oxygen gas (O 2) as an etching gas, the gas In a plasma etching apparatus that etches silicon, polycrystalline silicon and silicide at a pressure of 20 mTorr or less, after cleaning,
A plasma etching method characterized in that etching is started after performing discharge (hereinafter, referred to as seasoning) by using plasma of a mixed gas of Cl 2 gas and SiCl 4 gas.
フッ化硫黄(SF6)、三フッ化窒素(NF3)、二フッ化キセノ
ン(XeF2)、フッ素(F2)、三フッ化塩素(ClF3)の単独ガス
あるいは混合ガスであることを特徴とするプラズマエッ
チング方法。2. The fluorine-containing gas according to claim 1, wherein the gas comprises sulfur hexafluoride (SF 6 ), nitrogen trifluoride (NF 3 ), xenon difluoride (XeF 2 ), fluorine (F 2 ), A plasma etching method, which is a single gas or a mixed gas of chlorine trifluoride (ClF 3 ).
ーズニングにおいて、シリコン上に酸化膜(SiO2)を形成
した基板もしくは石英基板を用いて、該クリーニング及
び該シーズニングを連続して行うことを特徴とするプラ
ズマエッチング方法。3. The cleaning and the seasoning according to claim 1, wherein the cleaning and the seasoning are continuously performed using a substrate having a silicon oxide film (SiO 2 ) formed thereon or a quartz substrate. Characteristic plasma etching method.
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