JP2002252213A - Plasma etching method - Google Patents

Plasma etching method

Info

Publication number
JP2002252213A
JP2002252213A JP2001049194A JP2001049194A JP2002252213A JP 2002252213 A JP2002252213 A JP 2002252213A JP 2001049194 A JP2001049194 A JP 2001049194A JP 2001049194 A JP2001049194 A JP 2001049194A JP 2002252213 A JP2002252213 A JP 2002252213A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
plasma
etching
neutral particles
etched
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.)
Granted
Application number
JP2001049194A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4865951B2 (en
Inventor
Sumie Segawa
澄江 瀬川
Kazuki Denpo
一樹 伝宝
Hiroyuki Ishihara
博之 石原
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.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron 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 Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2001049194A priority Critical patent/JP4865951B2/en
Priority to PCT/JP2002/001627 priority patent/WO2002067313A1/en
Publication of JP2002252213A publication Critical patent/JP2002252213A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4865951B2 publication Critical patent/JP4865951B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma etching method in which process control is facilitated and etching rate is highly uniform over the surface to be etched. SOLUTION: Plasma of the etching gas and a dilution gas is generated between an upper electrode 21 and a lower electrode 5, an electric charge exchanging reaction between ions and neutral particles ionizes neutral particles, and the ionized particles are injected to a semiconductor wafer W to etch the wafer. Then, in response to the using situation of a shield ring 55 located around the upper electrode for improving uniformity of the plasma, the mixing ratio of a helium gas to an argon gas, where the gases are used as the dilution gases, is changed to be used.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、反応ガスのプラズ
マを使用して、二酸化シリコン膜等の被エッチング体を
エッチングする方法に関する
The present invention relates to a method for etching an object to be etched such as a silicon dioxide film using a plasma of a reactive gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造技術において、シリコンウエ
ハ等の半導体基板上に配線を形成する場合には、一般に
は、基板上に形成された二酸化シリコン膜にコンタクト
ホールやスルーホール等の配線孔を形成する必要があ
る。このように配線孔の形成ために、精度の良い孔が能
率的に形成できるプラズマエッチング技術が最近ではほ
とんど使用されている。この技術は、処理室内に配置さ
れ電極を兼ねたサセプタの上に基板を配置し、エッチン
グガスを反応ガスとして処理室内に供給すると共に、前
記サセプタに高周波電圧を印加することにより、反応ガ
スのプラズマを処理室内に発生させて、このプラズマに
より生成されたラジカル、イオン等によりエッチングを
果たす技術である。このときに使用される反応ガスとし
ては、被エッチング材に応じて種々のもので選定されて
いる。例えば、二酸化シリコン膜をエッチングする場合
には、CHF、CF等のハロゲン化合物のガスが使
用されている。そして、一般的には、これらガスが単独
で使用されることはほとんどなく、希釈ガスとしてアル
ゴン(Ar)ガス等の不活性ガスに反応性ガスを添加し
た状態として使用されている。また、このようなアルゴ
ンガスを使用したプラズマエッチング技術において、プ
ロセス制御は、一般に、下方の電極であるサセプタと上
方の電極との間の距離や下方の電極に印加させる高周波
バイアス電圧を調節することにより行っている。
2. Description of the Related Art In semiconductor manufacturing technology, when wiring is formed on a semiconductor substrate such as a silicon wafer, wiring holes such as contact holes and through holes are generally formed in a silicon dioxide film formed on the substrate. There is a need to. As described above, in order to form the wiring holes, a plasma etching technique capable of efficiently forming a highly accurate hole has been mostly used recently. In this technique, a substrate is placed on a susceptor that also serves as an electrode and is placed in a processing chamber, an etching gas is supplied into the processing chamber as a reaction gas, and a high-frequency voltage is applied to the susceptor to generate a plasma of the reaction gas. Is generated in a processing chamber, and etching is performed by radicals, ions, and the like generated by the plasma. As the reaction gas used at this time, various gases are selected according to the material to be etched. For example, when etching a silicon dioxide film, a gas of a halogen compound such as CHF 3 or CF 4 is used. In general, these gases are rarely used alone, and are used as a diluent gas in which a reactive gas is added to an inert gas such as an argon (Ar) gas. In the plasma etching technique using such an argon gas, the process control generally involves adjusting a distance between a lower electrode, a susceptor and an upper electrode, and a high frequency bias voltage applied to the lower electrode. It is done by.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、アルゴンガス
を希釈ガスとして使用した場合には、被エッチング膜の
中心部が周辺部に比較してエッチングレートが高くなる
こと、即ち、エッチンクレートの面内均一性が悪いこと
が知られている。このように、面内均一性は、基板が小
さいときには、さして問題にはならなかったが、最近の
ようにウエハが大型かつ微細化するのに伴って、製造歩
留りの点等で重要な問題になっている。また、上記のよ
うにプロセス制御を電極間距離や高周波バイアス電圧で
行うのは面倒である欠点もある。
However, when argon gas is used as a diluent gas, the etching rate of the central portion of the film to be etched is higher than that of the peripheral portion. It is known that uniformity is poor. As described above, in-plane uniformity was not a problem when the substrate was small. However, as wafers have become larger and smaller recently, they have become an important problem in terms of manufacturing yield. Has become. Further, there is a disadvantage that it is troublesome to perform the process control by the distance between the electrodes and the high frequency bias voltage as described above.

【0004】本発明は、上記状況を鑑みてなされたもの
であり、第1の目的は、プロセス制御が容易で、エッチ
ングレートの面内均一性の優れたプラズマエッチング方
法を提供することである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object of the present invention is to provide a plasma etching method which facilitates process control and has excellent in-plane uniformity of an etching rate.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1の態様に係わるプラズマエッチング方
法は、エッチングガスと希釈ガスとのプラズマを発生さ
せて、このプラズマでのイオンと中性粒子との電荷交換
反応により中性粒子をイオン化して被エッチング体に入
射させて被エッチング体をエッチングするのに際して、
前記希釈ガスとしてヘリウムガスとアルゴンガスとをそ
の混合比を選定して、場合に使用することを特徴とす
る。本発明の第2の態様に係わるプラズマエッチング方
法は、エッチングガスと希釈ガスとのプラズマを発生さ
せて、このプラズマでのイオンと中性粒子との電荷交換
反応により中性粒子をイオン化して被エッチング体に入
射させて被エッチング体をエッチングするのに際して、
前記希釈ガスとしてヘリウムガスとアルゴンガスとをそ
の混合比を選定して、被エッチング体の周辺部のエッチ
ングレートを上げる場合にはヘリウムの比率をより大き
い設定で使用することを特徴とする。本発明の第3の態
様に係わるプラズマエッチング方法は、エッチングガス
と希釈ガスとのプラズマを発生させて、このプラズマで
のイオンと中性粒子との電荷交換反応により中性粒子を
イオン化して被エッチング体に入射させて被エッチング
体をエッチングするのに際して、前記希釈ガスとして、
アルゴンガスと、前記反応の電荷交換衝突の確率が高い
ガスとをその混合比を選定して使用することを特徴とす
る。本発明の第4の態様に係わるプラズマエッチング方
法は、エッチングガスと希釈ガスとのプラズマを上部電
極と下部電極との間に発生させて、このプラズマでのイ
オンと中性粒子との電荷交換反応により中性粒子をイオ
ン化して被エッチング体に入射させて被エッチング体を
エッチングするのに際して、プラズマの均一性を高める
ために上部電極の周りに設けられたシールドリングの使
用状態に応じて、エッチングガスの希釈ガスとして使用
するヘリウムガスとアルゴンガスとの混合比を変えて使
用することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a plasma etching method according to a first aspect of the present invention is to generate a plasma of an etching gas and a diluent gas, and to generate ions of the plasma by using the plasma. When the neutral particles are ionized by the charge exchange reaction with the neutral particles and incident on the target to be etched to etch the target,
It is characterized in that helium gas and argon gas are used as the dilution gas by selecting the mixing ratio thereof. In the plasma etching method according to the second aspect of the present invention, a plasma of an etching gas and a diluent gas is generated, and the neutral particles are ionized by a charge exchange reaction between the ions and the neutral particles in the plasma. When etching the body to be etched by making it incident on the body to be etched,
When the mixture ratio of helium gas and argon gas is selected as the diluent gas to increase the etching rate in the peripheral portion of the object to be etched, the ratio of helium is set to a larger value. In the plasma etching method according to the third aspect of the present invention, a plasma of an etching gas and a diluent gas is generated, and the neutral particles are ionized by a charge exchange reaction between ions and neutral particles in the plasma. When the etching target is etched by being incident on the etching target, as the diluent gas,
It is characterized in that an argon gas and a gas having a high probability of charge exchange collision in the reaction are used by selecting their mixing ratio. In the plasma etching method according to the fourth aspect of the present invention, a plasma of an etching gas and a diluent gas is generated between an upper electrode and a lower electrode, and a charge exchange reaction between ions and neutral particles in the plasma is performed. According to the use condition of the shield ring provided around the upper electrode in order to enhance the uniformity of the plasma when etching the object to be etched by ionizing the neutral particles and incident on the object to be etched, It is characterized in that the mixture ratio of helium gas and argon gas used as a gas diluting gas is changed.

【0006】本発明者達は、プラズマエッチングで、ア
ルゴンガスのような希釈ガスを使用した場合のエッチン
グメカニズムを研究した結果、このメカニズムは、プラ
ズマにより発生されるイオンと中性粒子との間の相互作
用によることが大きく影響していることを見出だした。
この現象は次の通りである。プラズマによりエッチング
ガス(反応ガス)から多数のイオンと中性粒子と電子と
が生成される。そして、この生成されたイオンと中性粒
子とは、プラズマ中で激しく衝突して、イオンは中性粒
子に電荷を渡し、電荷を失ったイオンは高速中性粒子と
なり、また、電荷をもらった中性粒子は、イオン化す
る。この結果、イオン化した中性粒子は、被エッチング
ン体の表面に形成されているシース電界により加速され
て被エッチング体へと輸送される。このような反応(電
荷交換反応)により、高速中性粒子によるイオンアシス
ト効果を失わずに、エッチャントを高速で被エッチング
体に供給して、エッチングする。このときの、電荷交換
衝突の確率は、アルゴンガスでは約50%であるが、ヘ
リウムは約90%であり、はるかに、ヘリウムガスの方
が大きい。この結果、ヘリウムガスを希釈ガスとして使
用することにより、エッチングレートが高くなると共
に、外部の環境(例えば、シールドリング)に左右され
易い被エッチング体周辺部のエッチングレートの低下を
少なくすることができる。このために、本発明では、エ
ッチングレートを全体的に高くすることができると共
に、被エッチング体周辺部のエッチングレートの低下を
抑えて、エッチングレートの面内均一性を高めることが
できる。即ち、ヘリウムのアルゴンに対する混合比率を
高くすることにより、被エッチング体周辺部のエッチン
グレートを高めることができる。これは、ヘリウムの質
量が4であるのに対してアルゴンの質量は40であり、
ヘリウムの質量はアルゴンの1/10の質量であり、拡
散係数は、質量(質量数)に比例するために、拡散し易
いヘリウムでは、特に、被エッチング体周辺部の拡散に
影響を与えるためである。
The present inventors have studied the etching mechanism when a diluent gas such as argon gas is used in plasma etching, and found that the etching mechanism between the ions generated by the plasma and the neutral particles is different. It has been found that the interaction has a great effect.
This phenomenon is as follows. Many ions, neutral particles, and electrons are generated from the etching gas (reaction gas) by the plasma. Then, the generated ions and the neutral particles collide violently in the plasma, the ions pass the charge to the neutral particles, and the ions that have lost the charge become high-speed neutral particles and also get the charge. Neutral particles ionize. As a result, the ionized neutral particles are accelerated by the sheath electric field formed on the surface of the body to be etched and transported to the body to be etched. By such a reaction (charge exchange reaction), the etchant is supplied to the object to be etched at a high speed for etching without losing the ion assist effect of the high-speed neutral particles. At this time, the probability of the charge exchange collision is about 50% with argon gas, but about 90% with helium, and the helium gas is much larger. As a result, by using the helium gas as the diluent gas, the etching rate is increased, and the decrease in the etching rate in the peripheral portion of the body to be etched which is easily influenced by the external environment (for example, a shield ring) can be reduced. . For this reason, in the present invention, the etching rate can be increased as a whole, and the in-plane uniformity of the etching rate can be increased by suppressing a decrease in the etching rate in the peripheral portion of the object to be etched. That is, by increasing the mixing ratio of helium to argon, the etching rate in the peripheral portion of the object to be etched can be increased. This means that the mass of helium is 4, while the mass of argon is 40,
The mass of helium is 1/10 of that of argon, and the diffusion coefficient is proportional to the mass (mass number). Therefore, helium, which easily diffuses, particularly affects the diffusion around the etched object. is there.

【0007】また、希釈ガスとして、ヘリウムガスとア
ルゴンガスとの混合ガスを使用し、これらガスの混合比
(流量比)を選択することにより、電極間距離や高周波
バイアス電圧に頼らずにプロセス制御をすることができ
るので、この制御が容易となる。
Further, by using a mixed gas of helium gas and argon gas as a diluting gas and selecting a mixing ratio (flow rate ratio) of these gases, process control can be performed without depending on the distance between electrodes or a high frequency bias voltage. Therefore, this control is facilitated.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施の形態に係
わるプラズマエッチング方法を、添付図面を参照して説
明する。まず、本方法に使用され得るプラズマエッチン
グ装置の概略を図1を参照して説明する。プラズマ装置
1の接地された処理室2内の底部には、絶縁支持板3が
敷かれており、この支持板3上には、支持台4を介して
サセプタ5が設けられている。このサセプタ5は、下部
電極を構成し、上には、被処理基板(被エッチング
体)、例えば8インチウエハWを吸着保持するための静
電チャック11が設けられている。また、このサセプタ
5は、接地されたハイパスフィルター(HPF)6に接
続されると共に、整合器51を介して高周波(例えは、
2MHz)のバイアス電圧印加用の第1の高周波電源5
0が接続されている。前記静電チャック11は、薄膜電
極12を絶縁膜によって挟持した構成を有し、例えば、
1.5kVの直流電源13に接続されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A plasma etching method according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, an outline of a plasma etching apparatus that can be used in the present method will be described with reference to FIG. An insulating support plate 3 is laid at the bottom of the grounded processing chamber 2 of the plasma apparatus 1, and a susceptor 5 is provided on the support plate 3 via a support 4. The susceptor 5 constitutes a lower electrode, and is provided with an electrostatic chuck 11 for holding a substrate to be processed (an object to be etched), for example, an 8-inch wafer W by suction. The susceptor 5 is connected to a grounded high-pass filter (HPF) 6, and is connected to a high frequency (for example,
First high frequency power supply 5 for applying a bias voltage of 2 MHz)
0 is connected. The electrostatic chuck 11 has a configuration in which a thin-film electrode 12 is sandwiched between insulating films.
It is connected to a 1.5 kV DC power supply 13.

【0009】前記支持台4の内部には、熱交換室7が設
けられ、熱交換媒体が導入管8および排出管9を介して
循環し、サセプタ5を介して半導体ウエハWを所定温度
に維持可能になっている。この温度制御は、半導体ウエ
ハWの裏面にHeガス等の電熱媒体を供給するガス通路
14を設けることにより、精度の向上が図られている。
A heat exchange chamber 7 is provided inside the support table 4, and a heat exchange medium circulates through an introduction pipe 8 and a discharge pipe 9, and maintains the semiconductor wafer W at a predetermined temperature via a susceptor 5. It is possible. The accuracy of the temperature control is improved by providing a gas passage 14 for supplying an electric heating medium such as He gas on the back surface of the semiconductor wafer W.

【0010】前記サセプタ5の上面には、前記静電チャ
ック11を囲むようにして、ほぼ環状のフォーカスリン
グ15が設けられている。このフォーカスリング15
は、例えば、導電性のシリコンにより形成され、プラズ
マ中のイオンを効果的に半導体ウエハWに入射させる機
能を有している。
On the upper surface of the susceptor 5, a substantially annular focus ring 15 is provided so as to surround the electrostatic chuck 11. This focus ring 15
Is formed of, for example, conductive silicon and has a function of effectively causing ions in plasma to be incident on the semiconductor wafer W.

【0011】前記処理室2内の上部には、絶縁部材25
およびシールドリング55を介して、上部電極21が、
支持されている。この上部電極21は、表面がアルマイ
ト処理されたアルミニウムにより形成され、ガス室が内
部に規定された電極支持体22と、ウエハWと所定間隔
(この好ましい実施の形態では電極5,21間距離は1
7mmに設定されている)を有して平行に対面し、多数
の吐出孔24を有し、た電極板23とにより構成されて
いる。前記シールドリング55は、プラズマを閉じ込め
て、均一化を図ることにより、処理の微細化、処理速度
の向上、処理の均一性の要求に対応するようにしたもの
である。このシールドリング55の抵抗値は、前記電極
板23の抵抗値よりも低く設定されており、電極板23
とほぼ同じ材料で形成され得る。例えば、この材料とし
ては、シリコンが使用され得る。このようなシールドリ
ング55は、プラズマの均一化には効果があるが、プラ
ズマにより表面が浸食され易く、使用している間に除々
に薄くなって、エッチングレートの面内均一性に悪影響
を及ぼすことが、本発明者達に確認されている。シール
ドリングの好ましい例は、特願2000−279453
に記載されており、本発明のエッチング方法において
も、この先願に記載されたようなシールドリングを使用
することが可能である。
An insulating member 25 is provided above the processing chamber 2.
And the upper electrode 21 via the shield ring 55
Supported. The upper electrode 21 is formed of aluminum whose surface is anodized, and has a predetermined space between the electrode support 22 having a gas chamber defined therein and the wafer W (the distance between the electrodes 5 and 21 in the preferred embodiment is 1
(Set to 7 mm) and an electrode plate 23 having a large number of discharge holes 24 facing each other in parallel. The shield ring 55 is adapted to confine plasma and achieve uniformity, thereby meeting requirements for finer processing, improved processing speed, and uniformity of processing. The resistance of the shield ring 55 is set lower than the resistance of the electrode plate 23.
And may be formed of substantially the same material. For example, silicon can be used as this material. Such a shield ring 55 is effective in making the plasma uniform, but the surface is easily eroded by the plasma and gradually becomes thinner during use, adversely affecting the in-plane uniformity of the etching rate. This has been confirmed by the present inventors. A preferred example of the shield ring is disclosed in Japanese Patent Application No. 2000-279453.
In the etching method of the present invention, it is possible to use a shield ring as described in the prior application.

【0012】前記電極支持体22には、前記ガス室に連
通したガス導入口26が形成され、ガス供給管27の一
端側に接続されている。このガス供給菅27には、バル
ブ28並びにマスフローコントローラ29が設けられ、
これの他端側が処理ガス供給源30に接続されている。
この処理ガス供給源30は、フロロカーボンガス(Cx
Fy,例えばC4F8ガス)やハイドロフロロカーボン
ガス(CpHqFr)等のエッチングガス(反応ガス)
を供給する反応ガス供給源と、希釈ガスを供給するヘリ
ウムガス供給源並びにアルゴンガス供給源と、他の必要
なガス源、例えば酸素ガス源とを有し、これらガス源か
らのガスの供給流量が調節可能となっている。
A gas inlet 26 communicating with the gas chamber is formed in the electrode support 22 and is connected to one end of a gas supply pipe 27. The gas supply tube 27 is provided with a valve 28 and a mass flow controller 29,
The other end is connected to the processing gas supply source 30.
The processing gas supply source 30 supplies a fluorocarbon gas (Cx
Etching gas (reactive gas) such as Fy (for example, C4F8 gas) and hydrofluorocarbon gas (CpHqFr)
And a helium gas supply source and an argon gas supply source for supplying a diluent gas, and other necessary gas sources, for example, an oxygen gas source, and a gas supply flow rate from these gas sources. Is adjustable.

【0013】前記処理室2の下部には、排気装置35に
通じる排気管31が接続されている。この排気装置35
は、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプを備えており、処
理室2内は、例えば、10mTorrないし1000m
Torrの任意の圧力に減圧可能となっている。また、
この処理室2の側壁には、ゲートバルブ32が設けら
れ、処理室に対しての半導体ウエハの出し入れが可能と
なっている。
An exhaust pipe 31 leading to an exhaust device 35 is connected to a lower portion of the processing chamber 2. This exhaust device 35
Is provided with a vacuum pump such as a turbo molecular pump, and the inside of the processing chamber 2 is, for example, 10 mTorr to 1000 m
The pressure can be reduced to an arbitrary pressure of Torr. Also,
A gate valve 32 is provided on a side wall of the processing chamber 2 so that a semiconductor wafer can be taken in and out of the processing chamber.

【0014】前記上部電極21は、給電棒33並びに整
合器41を介して第2の高周波電源40に接続されると
共に、ローパスフィルター(LPF)42に接続されて
いる。
The upper electrode 21 is connected to a second high-frequency power supply 40 via a feed rod 33 and a matching unit 41, and is also connected to a low-pass filter (LPF) 42.

【0015】次に、上記構成のエッチング装置を使用し
て、半導体ウエハ、より正確には、半導体ウエハの上面
に形成された二酸化シリコン膜のプラズマエッチング方
法と、この方法を実際に行って得られた、エッチングレ
ートの巻く内均一性に関する測定データとを説明する。
Next, a method for plasma etching a semiconductor wafer, more precisely, a silicon dioxide film formed on the upper surface of a semiconductor wafer, using the etching apparatus having the above-described structure, and a method for actually performing the method are provided. In addition, measurement data regarding the uniformity of the inside of the winding of the etching rate will be described.

【0016】処理室2内の静電チャック11に半導体ウ
エハWを吸着させた状態で、処理室2内が20mTor
rとなるように、処理ガス供給源30から供給されるガ
スの流量と、排気装置35の排気速度と調節した。そし
て、第1の高周波電源50により下部電極5に第1の高
周波パワーを印加した。この実施の形態では、この第1
の高周波パワーは、2MHzの周波数で、処理中はVp
p電圧が1.5kvで一定となるように電力を調整し
た。第2の高周波電源40により上部電極21に第2の
高周波パワーを印加した。この第2の高周波パワーは、
60MHzで、2500Wである。このように高周波電
力を各電極に印加することにより、電極間に、供給ガス
によるプラズマを発生させて、このプラズマにより生成
された中性粒子とイオンとにもとづいて二酸化シリコン
膜のエッチングを行わせた。
In a state where the semiconductor wafer W is attracted to the electrostatic chuck 11 in the processing chamber 2, the inside of the processing chamber 2 is set to 20 mTorr.
The flow rate of the gas supplied from the processing gas supply source 30 and the exhaust speed of the exhaust device 35 were adjusted so as to be r. Then, the first high frequency power was applied to the lower electrode 5 by the first high frequency power supply 50. In this embodiment, the first
Has a frequency of 2 MHz and Vp during processing.
The power was adjusted so that the p voltage was constant at 1.5 kv. The second high frequency power was applied to the upper electrode 21 by the second high frequency power supply 40. This second high frequency power is
2500 W at 60 MHz. By applying high-frequency power to each electrode in this manner, plasma is generated between the electrodes by a supply gas, and the silicon dioxide film is etched based on neutral particles and ions generated by the plasma. Was.

【0017】このようなエッチングを、アルゴンガスと
ヘリウムガスとの流量を夫々異ならせて行い、エッチン
グレートの面内均一性を測定した結果を図2に示す。こ
の図において、縦軸は、半導体ウエハ(二酸化シリコン
膜)の中心を1として規格化したエッチングレートを示
し、横軸は、上記中心からの位置(距離)を示し、ま
た、線a(実線)は、処理室にアルゴンガスのみを30
0sccmの流量で供給した場合を、線b(破線)は、
アルゴンガスが200sccm、ヘリウムガスが100
sccmの場合を、線c(点線)は、アルゴンガスとヘ
リウムガスとが夫々150sccmの場合を、線d(一
点破線)は、アルゴンガスが100sccm、ヘリウム
ガスが200sccmの場合を、そして、線e(二点破
線)は、ヘリウムガスのみが300sccmの場合を、
夫々示す。
FIG. 2 shows the result of measuring the in-plane uniformity of the etching rate by changing the flow rates of the argon gas and the helium gas. In this figure, the vertical axis indicates the etching rate normalized with the center of the semiconductor wafer (silicon dioxide film) as 1, the horizontal axis indicates the position (distance) from the center, and the line a (solid line) Means that only 30 argon gas is
When supplied at a flow rate of 0 sccm, the line b (broken line) is
Argon gas 200 sccm, helium gas 100
In the case of sccm, the line c (dotted line) indicates the case where the argon gas and the helium gas are each 150 sccm, the line d (dashed line) indicates the case where the argon gas is 100 sccm and the helium gas is 200 sccm, and the line e. (Two-dot broken line) indicates the case where only helium gas is 300 sccm,
Shown respectively.

【0018】この図2により判るように、アルゴンガス
のみを使用した従来技術に対応する例(実線)では、エ
ッチングレートが全体的に低く、中心部が周辺部に比較
してかなり高くなっている。即ち、面内均一性が悪くな
っている。一方、ヘリウムガスを使用した例(二点破
線)では、全体的にエッチングレートが高くなっている
ばかりではなく、中心から50mmの範囲では面内均一
性が優れている。そして、アルゴンガスとヘリウムガス
とを併用した例では、ヘリウムガスの流量を多くするの
に従って周辺部のエッチングレートが高くなっている。
このために、ヘリウムガスとアルゴンガスとの流量比を
適宜選択することにより、所望の面内均一性を有するエ
ッチングを、電極間距離や高周波バイアス電圧を制御し
ないで行わせることができる。
As can be seen from FIG. 2, in the example corresponding to the prior art using only argon gas (solid line), the etching rate is generally low and the center is considerably higher than the periphery. . That is, the in-plane uniformity is poor. On the other hand, in the case of using helium gas (two-dot broken line), not only the overall etching rate is high, but also the in-plane uniformity is excellent within a range of 50 mm from the center. In the example in which the argon gas and the helium gas are used in combination, the etching rate in the peripheral portion increases as the flow rate of the helium gas increases.
For this reason, by appropriately selecting the flow rate ratio between the helium gas and the argon gas, etching having desired in-plane uniformity can be performed without controlling the distance between the electrodes and the high-frequency bias voltage.

【0019】図3は、他の条件でエッチングを行った場
合の図2と同様の参考の結果を示す。ただし、この例で
は、希釈ガスの流量比は変化させず、厚さ7mmのシー
ルドリング55が新規な場合(線f)と、100時間経
過後でシールドリンの厚さが5mmになった場合(線
g)との測定結果である。ここで、処理室内圧力は、4
0mmTorr、下部電極に印加の高周波パワーは、8
00kHz、1500W、上部電極に印加の高周波パワ
ーは、27MHz、2200W、電極間距離は、27m
mで、Cガスが20sccm、COガスが40
sccm、Arガスが500sccm、Oガスが10
sccmであった。この測定結果から、希釈ガスとして
アルゴンガスを使用した場合には、時間がたつのに従っ
て、即ち、シールドリングが薄くなるのに従って、ウエ
ハの周辺部のエッチングレートが低くなることが判る。
このように、シールドリングの厚さにより部分的にエッ
チングレートが変わる場合には、シールドリングの厚
さ、即、使用期間に応じて、アルゴンガスにヘリウムガ
スを加え、両者の混合比を変えることにより、面内均一
性を制御することができる。
FIG. 3 shows the same reference result as FIG. 2 when etching is performed under other conditions. However, in this example, the flow rate ratio of the dilution gas is not changed, and the case where the shield ring 55 having a thickness of 7 mm is new (line f) and the case where the shield ring thickness becomes 5 mm after 100 hours have elapsed ( It is a measurement result with a line g). Here, the processing chamber pressure is 4
0 mmTorr, the high frequency power applied to the lower electrode is 8
00 kHz, 1500 W, high frequency power applied to the upper electrode is 27 MHz, 2200 W, distance between electrodes is 27 m
m, C 4 F 8 gas is 20 sccm, and CO 2 gas is 40 sccm.
sccm, Ar gas is 500 sccm, O 2 gas is 10
sccm. From this measurement result, it can be seen that when argon gas is used as the diluting gas, the etching rate at the peripheral portion of the wafer decreases as time passes, that is, as the shield ring becomes thinner.
If the etching rate changes partially depending on the thickness of the shield ring, add helium gas to the argon gas and change the mixing ratio of the two according to the thickness of the shield ring and immediately, the service period. Thereby, the in-plane uniformity can be controlled.

【0020】以上説明したように、本発明のプラズマエ
ッチング方法においては、反応ガスと希釈ガスとのプラ
ズマを発生させて電荷交換反応を生じさせる稀釈ガスと
してヘリウムガス単独か、所定の混合比のヘリウムガス
とアルゴンガスとを使用することにより、プロセス制御
が容易に、エッチングレートを高め、かつ面内均一性を
向上させることができる。また、シールドリングの使用
期間に応じて変化するエッチングレートの面内均一性の
低下は、使用期間に応じてヘリウムガスとアルゴンガス
との混合比を変えることにより補うことができる。
As described above, in the plasma etching method of the present invention, helium gas alone or helium gas having a predetermined mixture ratio is used as a diluent gas for generating a plasma of a reaction gas and a diluent gas to cause a charge exchange reaction. By using a gas and an argon gas, process control can be easily performed, an etching rate can be increased, and in-plane uniformity can be improved. Further, the decrease in the in-plane uniformity of the etching rate that changes according to the use period of the shield ring can be compensated by changing the mixing ratio of the helium gas and the argon gas according to the use period.

【0021】尚、上記実施の形態では、本発明のプラズ
マエッチング方法を実施するために、図1に示したよう
に平行平板型のプラズマエッチング装置を使用したが、
この分野で良く知られている他の形式の装置でも良い。
即、本発明は、プラズマエッチング装置の形式には、規
定されない。また、被エッチング体として二酸化シリコ
ン膜が形成されたシリコンウエハをエッチングする場合
について説明したけれども、他の被膜並びに他の半導体
もしくは基板のエッチングにも適用され得る。さらに、
被エッチング体の材質に応じて反応ガスも適宜選定され
得る。
In the above embodiment, a parallel plate type plasma etching apparatus is used as shown in FIG. 1 in order to carry out the plasma etching method of the present invention.
Other types of devices well known in the art may be used.
Immediately, the present invention is not limited to the type of the plasma etching apparatus. Further, although a case has been described where a silicon wafer having a silicon dioxide film formed thereon as an object to be etched is etched, the present invention can be applied to etching of other coatings and other semiconductors or substrates. further,
The reaction gas can also be appropriately selected according to the material of the body to be etched.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明のプラズマエッチング方法に使
用され得るエッチング装置を概略的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an etching apparatus that can be used in the plasma etching method of the present invention.

【図2】図2は、本発明のプラズマエッチング方法と従
来の方法とで夫々エッチングした場合のエッチングレー
トの面内均一性の測定結果を示す図である。
FIG. 2 is a view showing a measurement result of in-plane uniformity of an etching rate when etching is performed by a plasma etching method of the present invention and a conventional method, respectively.

【図3】エッチングレートの面内均一性とシールドリン
グとの関係を測定した図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between an in-plane uniformity of an etching rate and a shield ring.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…プラズマ装置、2…処理室、5…サセプタ(下部電
極)、21…上部分極、30…処理ガス供給源、40…
第2の高周波電源、50…第1の高周波電源、55…シ
ールドリング。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plasma apparatus, 2 ... Processing chamber, 5 ... Susceptor (lower electrode), 21 ... Upper polarization, 30 ... Processing gas supply source, 40 ...
Second high-frequency power supply, 50... First high-frequency power supply, 55.

フロントページの続き (72)発明者 石原 博之 東京都港区赤坂五丁目3番6号 TBS放 送センター 東京エレクトロン株式会社内 Fターム(参考) 5F004 AA01 BA09 CA02 CA03 DA00 DA22 DA23 DA26 DB03 Continuing from the front page (72) Inventor Hiroyuki Ishihara 5-3-6 Akasaka, Minato-ku, Tokyo TBS Release Center Tokyo Electron Limited F-term (reference) 5F004 AA01 BA09 CA02 CA03 DA00 DA22 DA23 DA26 DB03

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エッチングガスと希釈ガスとのプラズマ
を発生させて、このプラズマでのイオンと中性粒子との
電荷交換反応により中性粒子をイオン化して被エッチン
グ体に入射させて被エッチング体をエッチングするのに
際して、前記希釈ガスとしてヘリウムガスとアルゴンガ
スとをその混合比を選定して、場合に使用することを特
徴とするプラズマエッチング方法。
1. A plasma of an etching gas and a diluent gas is generated, and neutral particles are ionized by a charge exchange reaction between ions and neutral particles in the plasma, and the ionized neutral particles are incident on the object to be etched. A plasma etching method wherein a mixture ratio of helium gas and argon gas is selected as the diluent gas when etching is performed.
【請求項2】 エッチングガスと希釈ガスとのプラズマ
を発生させて、このプラズマでのイオンと中性粒子との
電荷交換反応により中性粒子をイオン化して被エッチン
グ体に入射させて被エッチング体をエッチングするのに
際して、前記希釈ガスとしてヘリウムガスとアルゴンガ
スとをその混合比を選定して、被エッチング体の周辺部
のエッチングレートを上げる場合にはヘリウムの比率を
より大きい設定で使用することを特徴とするプラズマエ
ッチグ方法。
2. A plasma of an etching gas and a diluent gas is generated, and neutral particles are ionized by a charge exchange reaction between ions and neutral particles in the plasma, and the ionized neutral particles are incident on the object to be etched. When etching, the mixture ratio of helium gas and argon gas is selected as the diluent gas, and the ratio of helium is used at a larger setting when the etching rate of the peripheral portion of the object to be etched is increased. A plasma etching method characterized by the above-mentioned.
【請求項3】 エッチングガスと希釈ガスとのプラズマ
を発生させて、このプラズマでのイオンと中性粒子との
電荷交換反応により中性粒子をイオン化して被エッチン
グ体に入射させて被エッチング体をエッチングするのに
際して、前記希釈ガスとして、アルゴンガスと、前記反
応の電荷交換衝突の確率が高いガスとをその混合比を選
定して使用することを特徴とするプラズマエッチグ方
法。
3. A plasma of an etching gas and a diluent gas is generated, and neutral particles are ionized by a charge exchange reaction between ions and neutral particles in the plasma to be incident on the object to be etched. A plasma etching method wherein an argon gas and a gas having a high probability of charge exchange collision in the reaction are used by selecting a mixture ratio thereof as the diluent gas when etching the silicon.
【請求項4】 エッチングガスと希釈ガスとのプラズマ
を上部電極と下部電極との間に発生させて、このプラズ
マでのイオンと中性粒子との電荷交換反応により中性粒
子をイオン化して被エッチング体に入射させて被エッチ
ング体をエッチングするのに際して、プラズマの均一性
を高めるために上部電極の周りに設けられたシールドリ
ングの使用状態に応じて、前記希釈ガスとして使用する
ヘリウムガスとアルゴンガスとの混合比を変えて使用す
ることを特徴とするプラズマエッチグ方法。
4. A plasma of an etching gas and a diluent gas is generated between an upper electrode and a lower electrode, and the neutral particles are ionized by a charge exchange reaction between ions and neutral particles in the plasma. The helium gas and the argon used as the diluting gas are used depending on the use state of the shield ring provided around the upper electrode in order to enhance the uniformity of the plasma when the object to be etched is etched by being incident on the body to be etched. A plasma etching method characterized by using a gas with a different mixing ratio.
JP2001049194A 2001-02-23 2001-02-23 Plasma etching method Expired - Fee Related JP4865951B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001049194A JP4865951B2 (en) 2001-02-23 2001-02-23 Plasma etching method
PCT/JP2002/001627 WO2002067313A1 (en) 2001-02-23 2002-02-22 Plasma etching method and device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001049194A JP4865951B2 (en) 2001-02-23 2001-02-23 Plasma etching method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002252213A true JP2002252213A (en) 2002-09-06
JP4865951B2 JP4865951B2 (en) 2012-02-01

Family

ID=18910334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001049194A Expired - Fee Related JP4865951B2 (en) 2001-02-23 2001-02-23 Plasma etching method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4865951B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8206513B2 (en) 2003-08-25 2012-06-26 Tokyo Electron Limited Method for cleaning elements in vacuum chamber and apparatus for processing substrates
JP2012146991A (en) * 2003-07-11 2012-08-02 Infineon Technologies Ag Method of forming recess on silicon substrate by anisotropic etching and method of using plasma etching system
WO2013191108A1 (en) * 2012-06-20 2013-12-27 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus and plasma processing method
CN110574142A (en) * 2017-04-24 2019-12-13 周星工程股份有限公司 Substrate processing apparatus

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02106925A (en) * 1988-10-17 1990-04-19 Nec Corp Dry etching apparatus
JPH07335611A (en) * 1994-06-06 1995-12-22 Hitachi Ltd Plasma etching method
JPH098004A (en) * 1995-06-22 1997-01-10 Nec Corp Method of manufacturing semiconductor device
JPH09312268A (en) * 1996-05-23 1997-12-02 Sharp Corp Plasma enhanced chemical vapor deposition system and plasma etching device
JPH11219935A (en) * 1998-01-30 1999-08-10 Hitachi Chem Co Ltd Electrode for plasma processor and the plasma processor
JPH11340208A (en) * 1998-05-26 1999-12-10 Tokyo Electron Ltd Plasma treatment method
JP2000159572A (en) * 1998-11-27 2000-06-13 Kyocera Corp Anticorrosive ceramic member
JP2001019549A (en) * 1999-06-29 2001-01-23 Kyocera Corp Anticorrosive member and constructional member for semiconductor/liquid crystal production apparatus using the same

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02106925A (en) * 1988-10-17 1990-04-19 Nec Corp Dry etching apparatus
JPH07335611A (en) * 1994-06-06 1995-12-22 Hitachi Ltd Plasma etching method
JPH098004A (en) * 1995-06-22 1997-01-10 Nec Corp Method of manufacturing semiconductor device
JPH09312268A (en) * 1996-05-23 1997-12-02 Sharp Corp Plasma enhanced chemical vapor deposition system and plasma etching device
JPH11219935A (en) * 1998-01-30 1999-08-10 Hitachi Chem Co Ltd Electrode for plasma processor and the plasma processor
JPH11340208A (en) * 1998-05-26 1999-12-10 Tokyo Electron Ltd Plasma treatment method
JP2000159572A (en) * 1998-11-27 2000-06-13 Kyocera Corp Anticorrosive ceramic member
JP2001019549A (en) * 1999-06-29 2001-01-23 Kyocera Corp Anticorrosive member and constructional member for semiconductor/liquid crystal production apparatus using the same

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012146991A (en) * 2003-07-11 2012-08-02 Infineon Technologies Ag Method of forming recess on silicon substrate by anisotropic etching and method of using plasma etching system
US8206513B2 (en) 2003-08-25 2012-06-26 Tokyo Electron Limited Method for cleaning elements in vacuum chamber and apparatus for processing substrates
US8337629B2 (en) 2003-08-25 2012-12-25 Tokyo Electron Limited Method for cleaning elements in vacuum chamber and apparatus for processing substrates
WO2013191108A1 (en) * 2012-06-20 2013-12-27 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus and plasma processing method
CN110574142A (en) * 2017-04-24 2019-12-13 周星工程股份有限公司 Substrate processing apparatus
JP2020522609A (en) * 2017-04-24 2020-07-30 チュソン エンジニアリング カンパニー,リミテッド Substrate processing equipment
US11488809B2 (en) 2017-04-24 2022-11-01 Jusung Engineering Co., Ltd. Substrate processing apparatus
JP7203038B2 (en) 2017-04-24 2023-01-12 チュソン エンジニアリング カンパニー,リミテッド Substrate processing equipment
CN110574142B (en) * 2017-04-24 2023-09-19 周星工程股份有限公司 Substrate processing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP4865951B2 (en) 2012-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8303834B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma etching method
JP4701776B2 (en) Etching method and etching apparatus
US20210134604A1 (en) Etching method
TWI424792B (en) Plasma processing device and plasma processing method
US9859126B2 (en) Method for processing target object
US11380551B2 (en) Method of processing target object
KR101164829B1 (en) Methods and apparatus for tuning a set of plasma processing steps
US9607811B2 (en) Workpiece processing method
JP2000173993A (en) Plasma treating apparatus and etching method
US8642482B2 (en) Plasma etching method, control program and computer storage medium
KR20080006457A (en) Plasma etching method and computer-readable storage medium
TWI766866B (en) Etching method
TWI699828B (en) Adjustable remote dissociation
TWI420588B (en) Plasma etching method
TWI809086B (en) Etching method and plasma processing apparatus
KR20000049010A (en) Plasma etching method
JP2003229418A (en) Method of etching
JP2019121685A (en) Etching method
JP2023053351A (en) Plasma processing apparatus
TWI759348B (en) Method for processing object to be processed
JP4865951B2 (en) Plasma etching method
JP5695117B2 (en) Plasma etching method
WO2002067313A1 (en) Plasma etching method and device
JPH0547713A (en) Apparatus for plasma processing

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101130

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110126

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110614

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110729

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110823

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111019

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111108

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141118

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4865951

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees