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JPH01170024A - Dry etching - Google Patents

Dry etching

Info

Publication number
JPH01170024A
JPH01170024A JP32706587A JP32706587A JPH01170024A JP H01170024 A JPH01170024 A JP H01170024A JP 32706587 A JP32706587 A JP 32706587A JP 32706587 A JP32706587 A JP 32706587A JP H01170024 A JPH01170024 A JP H01170024A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
etching
polycrystalline silicon
pattern
plasma
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP32706587A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Mochizuki
康弘 望月
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP32706587A priority Critical patent/JPH01170024A/en
Publication of JPH01170024A publication Critical patent/JPH01170024A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the reproducibility and the evenness by a method wherein, after removing a protective film formed by plasma etching process, the photoexciting etching process is performed. CONSTITUTION:A silicon oxide film 12 (gate oxide film) and a polycrystalline film 13 doped with phosphorus are laminated on a silicon substrate 11. Then, a photoresist pattern and the polycrystalline silicon film 13 is plasma-etched simultaneously a protective film 15 is formed on the sidewalls of a pattern and the bottom. Furthermore, the protective film 15 is etched away by fluoric acid solution, any residual polycrystalline silicon film 13 is etched away by photoexciting process to form a pattern of polycrystalline silicon film. Through these procedures, a fine pattern with high precision can be processed in excellent reproducibility and evenness.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路や薄膜デバイス等の製造に使
用するドライエツチング方法に係り、特高精度で再現性
に優れた微細加工方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a dry etching method used for manufacturing semiconductor integrated circuits, thin film devices, etc., and relates to a microfabrication method with extremely high precision and excellent reproducibility.

−〔従来の技術〕 薄膜の微細加工プロセスでは、異方性、高選択比、低ダ
メージが要求され、このためプラズマエツチング(反応
性イオンエツチング、反応性スパッタエツチング)と光
励起エツチングを併用する方法が提案されている。この
種の方法として関連するものには例えば、特願昭60−
168903号、特願昭60−287748号等が挙げ
られる。
- [Prior art] In the microfabrication process of thin films, anisotropy, high selectivity, and low damage are required, and for this reason, a method that uses plasma etching (reactive ion etching, reactive sputter etching) and photoexcited etching in combination is recommended. Proposed. Related methods of this type include, for example, the patent application filed in 1983-
No. 168903, Japanese Patent Application No. 60-287748, and the like.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記従来技術においては、プラズマエツチング後の光励
起エツチングの再現性、均一性について配慮されていな
い。
In the above-mentioned conventional techniques, no consideration is given to the reproducibility and uniformity of photoexcited etching after plasma etching.

本発明の目的は、プラズマエツチングと光励起エツチン
グの組合せの方式において、再現性及び均一性を改善す
ることにある。
It is an object of the present invention to improve the reproducibility and uniformity of a combined plasma etching and photo-stimulated etching process.

c問題点を解決するための手段〕 上記目的は、プラズマエツチングにより露出された表面
(パターンの側面及び底面)に形成される保護膜を除去
してから、光励起エツチングを実施することにより達成
される。
c. Means for Solving Problems] The above object is achieved by removing the protective film formed on the surfaces exposed by plasma etching (the side and bottom surfaces of the pattern) and then performing photoexcited etching. .

〔作用〕[Effect]

プラズマエツチング(反応性イオンエツチング)法では
、エツチングにより露出した面、特にパターンの側壁に
保護膜(側壁保護膜、サイドプロテクションフィルムと
称される)が形成される。この保護膜は、プラズマで浸
蝕されるホトレジストマスクや被加工薄膜の反応生成物
あるいは、反応雰囲気中に混入されるプラズマ反応容器
や電極材料とプラズマガスとの反応生成物等との混合に
より形成される。この保護膜がエツチングパターンの側
壁に付着することにより、エツチングの異方性が達成さ
れる。エツチングパターンの底面に付着した保護膜は、
垂直方向に加速されたプラズマ流によりスパッタされ、
被加工薄膜のエツチングが進行する。
In the plasma etching (reactive ion etching) method, a protective film (referred to as a side protection film) is formed on the surface exposed by etching, particularly on the sidewalls of the pattern. This protective film is formed by a reaction product of a photoresist mask or a thin film to be processed that is eroded by plasma, or a reaction product of a plasma reaction vessel or electrode material and plasma gas mixed into the reaction atmosphere. Ru. By adhering this protective film to the sidewalls of the etching pattern, etching anisotropy is achieved. The protective film attached to the bottom of the etching pattern is
Sputtered by vertically accelerated plasma flow,
Etching of the thin film to be processed progresses.

一方、光励起ドライエツチングは表面状態に敏感であり
、保護膜や自然酸化膜等によってもエツチング速度が影
響を受け、再現性、均一性向上の障害になる。
On the other hand, photoexcited dry etching is sensitive to surface conditions, and the etching rate is affected by protective films, natural oxide films, etc., which becomes an obstacle to improving reproducibility and uniformity.

本発明は、プラズマエツチング後、形成される保護膜を
除去し、その後、光励起ドライエツチングすることにあ
り、エツチングの再現性、均一性の向上が画れる。
The present invention involves removing the protective film formed after plasma etching and then performing photo-excited dry etching, thereby improving the reproducibility and uniformity of etching.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

尖痙M上 多結晶シリコンゲートMO8構造の製造工程における多
結晶シリコンのドライエツチングを第1図により説明す
る。
The dry etching of polycrystalline silicon in the manufacturing process of the spastic M-top polycrystalline silicon gate MO8 structure will be explained with reference to FIG.

第1図(a)はシリコン基板11上に厚さ140nmの
シリコン酸化膜12(ゲート酸化膜)と厚さ300nm
のリンドープした多結晶シリコン膜13が積層された状
態を示す。
FIG. 1(a) shows a silicon oxide film 12 (gate oxide film) with a thickness of 140 nm and a silicon oxide film 12 with a thickness of 300 nm on a silicon substrate 11.
This shows a state in which phosphorus-doped polycrystalline silicon films 13 are stacked.

第1図(b)は通常のホトリソグラフィにより幅0.8
μmのホトレジストパターン14を形成した状態を示す
Figure 1(b) has a width of 0.8 by ordinary photolithography.
A state in which a μm photoresist pattern 14 is formed is shown.

第1図(c)はプラズマエツチングにより多結晶シリコ
ン膜13を280〜290nmエツチングした状態を示
す。この時、パターンの側壁及びエツチング底面に保護
膜15が形成される。
FIG. 1(c) shows a state in which the polycrystalline silicon film 13 has been etched to a thickness of 280 to 290 nm by plasma etching. At this time, a protective film 15 is formed on the sidewalls of the pattern and the etched bottom surface.

プラズマエツチングは、反応容器の陰極上にシリコン基
板を設置し、反応ガスとしてCzCQFsを圧力Q 、
 2 Torrに保持した。高周波電源(13,56M
Hz、出力200W)を印加し、プラズマを発生させ、
多結晶シリコン膜を厚さ280〜290nm反応性イオ
ンエツチングした。パターン寸法はホトレジストパター
ンに比べて±0.05μmの測定限界以内である。
In plasma etching, a silicon substrate is placed on the cathode of a reaction vessel, and CzCQFs is used as a reaction gas at a pressure of Q,
It was maintained at 2 Torr. High frequency power supply (13,56M
Hz, output 200W) to generate plasma,
A polycrystalline silicon film was reactive ion etched to a thickness of 280 to 290 nm. The pattern dimensions are within the measurement limit of ±0.05 μm compared to the photoresist pattern.

第1図(d)は、フッ酸溶液(濃度5%)により保護膜
をエツチング除去した状態を示す。
FIG. 1(d) shows the protective film removed by etching with a hydrofluoric acid solution (5% concentration).

第1図(e)は、光励起エツチングにより残在する多結
晶シリコン膜13をエツチングし、多結晶シリコン膜の
パターンが形成された状態を示す。
FIG. 1(e) shows a state in which the remaining polycrystalline silicon film 13 is etched by photoexcitation etching, and a pattern of the polycrystalline silicon film is formed.

光励起エツチングは1反応容器内にシリコン基板を設置
し、反応ガスとしてH(12を流入し圧力50Torr
に保持した。励起光源として低圧水銀ランプ(波長18
5nm及び254nm、基板表面上の波長185nm光
の照度4mW/cm”)を用い、シリコン基板に光照射
した。H(12は波長200nm以下の真空紫外光を吸
収してCQ*ラジカルを生成し、多結晶シリコン膜13
のみを選択的にエツチングし、下地のシリコン酸化膜1
2は全くエツチングしない。ラジカル反応は等方的であ
るが、エツチングする多結晶シリコン膜の厚みが薄いた
めサイドエツチング量は少なくて済み、ホトレジストパ
ターンに比べて±0.05μm以内の高精度が再現性よ
く達成できた。
In photo-excited etching, a silicon substrate is placed in a reaction vessel, H (12) is introduced as a reaction gas, and the pressure is 50 Torr.
was held at A low-pressure mercury lamp (wavelength 18
The silicon substrate was irradiated with light using 5 nm and 254 nm, and the illumination intensity of 185 nm light on the substrate surface was 4 mW/cm. Polycrystalline silicon film 13
The underlying silicon oxide film 1 is etched selectively.
2 does not etch at all. Although the radical reaction is isotropic, since the thickness of the polycrystalline silicon film to be etched is small, the amount of side etching is small, and a high accuracy within ±0.05 μm can be achieved with good reproducibility compared to a photoresist pattern.

大溝j1裟 金属シリサイドと多結晶シリコン膜積層膜のドライエツ
チングを説明する。
Dry etching of large groove j1 metal silicide and polycrystalline silicon film stack will be explained.

被加工被膜は多結晶シリコン膜上にモリブデン膜をスパ
ッタリング法で堆積し、熱処理によりモリブデンシリサ
イド膜を形成したものである。
The film to be processed is one in which a molybdenum film is deposited on a polycrystalline silicon film by a sputtering method, and a molybdenum silicide film is formed by heat treatment.

実施例1の場合と同様、ホトレジストパターンを形成し
た。
As in Example 1, a photoresist pattern was formed.

まずプラズマエツチング(反応性イオンエツチング)に
よりモリブデンシリサイド膜及び多結晶シリコン膜の大
部分をエツチングした。多結晶シリコン膜の残在厚みは
5〜30nmである。
First, most of the molybdenum silicide film and polycrystalline silicon film were etched by plasma etching (reactive ion etching). The remaining thickness of the polycrystalline silicon film is 5 to 30 nm.

形成された保護膜及びホトレジスト膜をプラズマエッチ
ングにより除去した。エツチングは02ガスのマイクロ
波(2,45GHz、出力270W)励起によるケミカ
ルドライエツチング法による。この工程によりモリブデ
ンシリサイド膜及び残在する多結晶シリコン膜の表面が
酸化されるため、引続いて、HCQのマイクロ波励起ケ
ミカルドライエツチングにより酸化膜を除去する。
The formed protective film and photoresist film were removed by plasma etching. Etching is performed by a chemical dry etching method using microwave (2.45 GHz, output 270 W) excitation of 02 gas. Since the surfaces of the molybdenum silicide film and the remaining polycrystalline silicon film are oxidized by this step, the oxide film is subsequently removed by microwave-induced chemical drying using HCQ.

次に実施例1と同様に光励起エツチングにより残在する
多結晶シリコン膜をエツチングし、モリブデンシリサイ
ド膜と多結晶シリコン膜の積層膜のパターンが形成した
。ここで、モリブデンシリサイド膜の光励起エツチング
速度は多結晶シリコン膜のそれに比べて数%であり、ホ
トレジストマスクを除去した後でも、モリブデンシリサ
イドの膜厚減少は1nm以下であり、実用上全く問題は
ない。またパターンサイズの5′φウ工ハ内9点及びロ
ット内25枚の分布はいずれも±0.05μm以内の高
精度、均一性が確認された。
Next, in the same manner as in Example 1, the remaining polycrystalline silicon film was etched by photo-excited etching to form a laminated film pattern of a molybdenum silicide film and a polycrystalline silicon film. Here, the photoexcitation etching speed of the molybdenum silicide film is several percent compared to that of the polycrystalline silicon film, and even after the photoresist mask is removed, the film thickness of molybdenum silicide decreases by less than 1 nm, which poses no practical problem. . In addition, high accuracy and uniformity within ±0.05 μm were confirmed for the pattern size distribution at 9 points within a 5'φ wafer and at 25 wafers within a lot.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、放電励起によるプラズマエツチングと
光励起による気相反応を合理的に組合せることにより、
高精度の微細パターンを再現性。
According to the present invention, by rationally combining plasma etching by discharge excitation and gas phase reaction by photoexcitation,
High-precision fine pattern reproducibility.

均一性よく加工できる。Can be processed with good uniformity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例による半導体基板の断面模式図
である。 11・・・シリコン基板、12・・・シリコン酸化膜、
13・・・多結晶シリコン膜、14・・・ホトレジスト
パターン、15・・・保護膜。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention. 11... Silicon substrate, 12... Silicon oxide film,
13... Polycrystalline silicon film, 14... Photoresist pattern, 15... Protective film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、基板表面上の薄膜を所望のパターンに微細加工する
にあたって、 (a)放電励起により所定の厚みまでプラズマエッチン
グする工程。 (b)上記工程によって露出したエッチング面に形成さ
れた保護膜を除去する工程、 (c)その後、光励起による気相反応で薄膜の厚み方向
の全域をエッチングする工程 から成ることを特徴とするドライエッチング方法。
[Claims] 1. When finely processing a thin film on the surface of a substrate into a desired pattern, (a) a step of plasma etching to a predetermined thickness by discharge excitation. (b) a step of removing the protective film formed on the etched surface exposed in the above step; and (c) a step of etching the entire thickness of the thin film by a gas phase reaction caused by light excitation. Etching method.
JP32706587A 1987-12-25 1987-12-25 Dry etching Pending JPH01170024A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9108507B2 (en) 2010-11-17 2015-08-18 Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel tank and method of manufacturing the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9108507B2 (en) 2010-11-17 2015-08-18 Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel tank and method of manufacturing the same

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