JP2000311888A - Parallel flat-plate dry etching device and method therefor - Google Patents
Parallel flat-plate dry etching device and method thereforInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、平行平板型ドライ
エッチング装置の電極構造及びその装置を用いたドライ
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 an electrode structure of a parallel plate type dry etching apparatus and a dry etching method using the apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の平行平板型ドライエッチング装置
の電極表面を他の物質で覆う、例えば、炭化珪素の焼結
体で上部電極の表面を覆う例として、特開昭62−10
9317号公報には、第1の従来技術の平行平板型ドラ
イエッチング装置の構成図である図3に示すように、相
対向する電極間にガスを導入する炭化珪素の焼結体から
なるガス導入部14aを、上部電極側に導電性の電極リ
ング16を介して取り付けている。これにより、ガス導
入部14aがエッチング性プラズマに晒されても、金属
電極を利用した場合に起こるような、被エッチング加工
物への金属汚染が発生せず、また、フッ素系ガスを用い
たエッチングでは、エッチング反応生成物は、ほとんど
揮発性で、排気によって除去できると記載されている。2. Description of the Related Art As an example of covering the surface of an electrode of a conventional parallel plate type dry etching apparatus with another substance, for example, covering the surface of an upper electrode with a sintered body of silicon carbide, see JP-A-62-10.
Japanese Patent No. 9317 discloses a first conventional parallel plate type dry etching apparatus, as shown in FIG. 3, in which a gas introduced from a sintered body of silicon carbide is introduced between opposed electrodes. The portion 14a is attached to the upper electrode via a conductive electrode ring 16. As a result, even when the gas introduction part 14a is exposed to the etching plasma, metal contamination on the workpiece to be etched does not occur, which occurs when a metal electrode is used, and etching using a fluorine-based gas is not performed. States that the etching reaction products are mostly volatile and can be removed by evacuation.
【0003】また、シリコン酸化膜をエッチングする場
合、CF4、CHF3などのフッ素ガスのプラズマにも炭
化珪素の焼結体からなるガス導入部14aは耐食性があ
る。Further, when etching a silicon oxide film, a gas introduction portion 14a made of a sintered body of silicon carbide also has corrosion resistance to plasma of fluorine gas such as CF 4 and CHF 3 .
【0004】また、ガス導入部14aのガス噴出口の口
径は、焼結体で0.2nmから0.5nm程度に形成で
き、これを用いれば、均一性のよいガス流を噴出させる
ことができ、エッチング時の反応生成物による目詰まり
を防止することができる。The diameter of the gas outlet of the gas introducing portion 14a can be formed in the range of about 0.2 nm to about 0.5 nm by using a sintered body, and by using this, a gas stream with good uniformity can be ejected. In addition, clogging due to a reaction product at the time of etching can be prevented.
【0005】また、ガス導入部は、上部電極11に導電
性の電極リング15で固定されていて、プラズマを安定
に発生させることができ、プラズマ密度を高くし、エッ
チング速度も高めることができる。The gas inlet is fixed to the upper electrode 11 by a conductive electrode ring 15, so that plasma can be generated stably, the plasma density can be increased, and the etching rate can be increased.
【0006】また、電極をカーボンで覆う例として、特
開昭64−89518号公報には、第2の従来技術の平
行平板型ドライエッチング装置の構成図である図4に示
すように、平行平板型ドライエッチング装置の試料搭載
部分以外の平板電極の対向する表面がカーボン14bで
覆われているものがある。As an example of covering an electrode with carbon, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 64-89518 discloses a parallel plate type dry etching apparatus as shown in FIG. In some cases, the opposite surface of the flat electrode other than the sample mounting portion of the mold dry etching apparatus is covered with carbon 14b.
【0007】この場合、ハロゲンを含むガス、例えば、
CCl2F2+N2のガス組成でポリシリコンをエッチン
グする場合や、CBrF3ガスを用いたシリコンのエッ
チングにおいても、ハロゲン量に対して十分にカーボン
が供給されているため、プラズマ中の過剰なハロゲンは
低分子のハロゲン炭化物となり、効率的に排気される。
その結果、ポリマーゼーションは生じなくなり、エッチ
ングチャンバー内の汚れが生じなくなって、チャンバー
の洗浄頻度も低くなり、エッチングの再現性も向上する
ことができると記載されている。In this case, a gas containing halogen, for example,
Also in the case of etching polysilicon with a gas composition of CCl 2 F 2 + N 2 or in the etching of silicon using a CBrF 3 gas, carbon is sufficiently supplied with respect to the amount of halogen, so that excess The halogen becomes a low-molecular halogen carbide and is efficiently exhausted.
As a result, it is described that polymerization does not occur, contamination in the etching chamber does not occur, the cleaning frequency of the chamber is reduced, and the reproducibility of etching can be improved.
【0008】また、特開平8−250480号公報に
は、シリコン酸化膜にコンタクトホールを形成する場合
のエッチングガスとして、CF4(エッチング用ガス)
とCHF3又はC2F6(ポリマー形成用ガス)とAr
(バンラスガス)との混合ガスが紹介されている。この
場合、Arの量を調整して傾斜側壁パターンを有するコ
ンタクトホールの形成を可能にしている。尚、図3及び
図4において、12は下部電極、13はウエハ、15は
高周波電源、17は処理室を示す。Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-250480 discloses that CF 4 (etching gas) is used as an etching gas when forming a contact hole in a silicon oxide film.
And CHF 3 or C 2 F 6 (gas for forming polymer) and Ar
(Banlas gas) is introduced. In this case, it is possible to form a contact hole having an inclined side wall pattern by adjusting the amount of Ar. 3 and 4, reference numeral 12 denotes a lower electrode, 13 denotes a wafer, 15 denotes a high-frequency power supply, and 17 denotes a processing chamber.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、主成分
が炭化珪素であるガス導入部で上部電極のみを覆う特開
昭62−109317号公報で示されるドライエッチン
グ装置では、図3に示されるように、ドライエッチング
時、被加工物を搭載する下部電極は、特に何も被膜等で
覆われておらず、電極材料の成分により、ウエハの表面
が金属汚染されることが避けられない。However, in a dry etching apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-109317, in which only the upper electrode is covered by a gas introduction part whose main component is silicon carbide, as shown in FIG. At the time of dry etching, the lower electrode on which the workpiece is mounted is not particularly covered with a film or the like, and it is inevitable that the surface of the wafer is metal-contaminated by the components of the electrode material.
【0010】また、両電極表面をカーボンで覆う例とし
て特開昭64−89518号公報で示されるドライエッ
チング装置では、図4で示されるように、試料搭載部以
外の平板電極の対向する表面がカーボンで覆われている
ものである。この場合、ハロゲンを含むガスを使うと、
エッチング時、ポリマーゼーションは生じなくなり、エ
ッチングチャンバー内の汚れが無くなって、洗浄頻度も
低くなり、エッチングの再現性も向上するが、ドライエ
ッチング時、高周波電圧によってカーボン電極の表面が
スパッタリングされ、そのときの熱衝撃によって生成す
るカーボンの微結晶がダスト状の粒子となってウエハ上
に付着し、汚染を引き起こす問題が発生する。In a dry etching apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-89518 as an example of covering both electrode surfaces with carbon, as shown in FIG. It is covered with carbon. In this case, if a gas containing halogen is used,
During etching, polymerization does not occur, dirt in the etching chamber is eliminated, cleaning frequency is reduced, etching reproducibility is improved, but during dry etching, the surface of the carbon electrode is sputtered by high frequency voltage, The micro-crystals of carbon generated by the thermal shock of the particles become dusty particles and adhere to the wafer, causing a problem of causing contamination.
【0011】また、特開平8−250480号公報のエ
ッチングガスとして、CF4を使用しているが、CF4は
プラズマ分解した場合、重合膜(ポリマー)の生成量が
少ないガスである等から、このガス系では、コンタクト
ホール底部のシリコン表面をエッチング時にカバーする
重合膜(ポリマー)の形成量が少なく、シリコンのエッ
チング量が多くなり、シリコンに対してシリコン酸化膜
のエッチング選択比を大きく取れないという問題があ
る。Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-250480 uses CF 4 as an etching gas. However, when CF 4 is decomposed by plasma, the amount of a polymer film (polymer) generated is small. In this gas system, the formation amount of the polymer film (polymer) that covers the silicon surface at the bottom of the contact hole during etching is small, the etching amount of silicon increases, and the etching selectivity of the silicon oxide film to silicon cannot be increased. There is a problem.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
の平行平板型ドライエッチング装置は、平板上部電極と
平板下部電極との間に高周波電圧を印加し、上記上部電
極と上記下部電極との間に発生するプラズマによって、
上記下部電極上に搭載した被エッチング膜の所定部分を
エッチングする平行平板型ドライエッチング装置におい
て、少なくとも上記上部電極の上記下部電極との対向面
と、上記下部電極の上記被エッチング膜搭載面との全面
に炭素化合物膜が形成されていることを特徴とするもの
である。According to the first aspect of the present invention, there is provided a parallel plate type dry etching apparatus according to the present invention, wherein a high frequency voltage is applied between a plate upper electrode and a plate lower electrode, and the upper electrode and the lower electrode are applied. By the plasma generated between
In a parallel plate dry etching apparatus for etching a predetermined portion of a film to be etched mounted on the lower electrode, at least a surface of the upper electrode facing the lower electrode and a surface of the lower electrode on which the film to be etched is mounted. It is characterized in that a carbon compound film is formed on the entire surface.
【0013】また、請求項2に記載の本発明の平行平板
型ドライエッチング装置は、上記炭素化合物膜が上記上
部電極の側面又は/及び下部電極の側面にも形成されて
いることを特徴とする、請求項1に記載の平行平板型ド
ライエッチング装置である。According to a second aspect of the present invention, in the parallel plate type dry etching apparatus, the carbon compound film is formed on the side surface of the upper electrode and / or the side surface of the lower electrode. A parallel plate type dry etching apparatus according to claim 1.
【0014】また、請求項3に記載の本発明の平行平板
型ドライエッチング装置は、上記炭素化合物膜が炭化珪
素であることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記
載の平行平板型ドライエッチング装置である。According to a third aspect of the present invention, there is provided a parallel plate type dry etching apparatus according to the present invention, wherein the carbon compound film is silicon carbide. It is a dry etching device.
【0015】また、請求項4に記載の本発明のドライエ
ッチング方法は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記
載の平行平板型ドライエッチング装置を用いて、フッ素
及び炭素を含むガスをプラズマ分解によりフッ素ラジカ
ルと第1の弗化炭素とを発生させ、且つ、上記上部電極
及び上記下部電極を覆う炭素化合物膜が上記上部電極及
び下部電極に印加される高周波電圧によりスパッタリン
グされて発生する炭素と上記フッ素ラジカルとを反応さ
せ第2の弗化炭素を発生させ、上記第1の弗化炭素、上
記第2の弗化炭素及び上記フッ素ラジカルにより、シリ
コン基板上のシリコン酸化膜をプラズマエッチングする
ことを特徴とするものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a dry etching method according to the first aspect of the present invention, wherein a gas containing fluorine and carbon is plasma-treated using the parallel plate type dry etching apparatus according to any one of the first to third aspects. Decomposition generates fluorine radicals and first carbon fluoride, and carbon generated by sputtering a carbon compound film covering the upper electrode and the lower electrode by a high-frequency voltage applied to the upper electrode and the lower electrode. Reacts with the fluorine radicals to generate second carbon fluoride, and plasma-etches the silicon oxide film on the silicon substrate with the first carbon fluoride, the second carbon fluoride, and the fluorine radicals. It is characterized by the following.
【0016】また、請求項5に記載の本発明のドライエ
ッチング方法は、上記フッ素及び炭素を含むガスとし
て、C2F6又はC4F8又はC2F6とC4F8との混合ガス
を用いることを特徴とする、請求項4に記載のドライエ
ッチング方法である。In the dry etching method according to the present invention, the gas containing fluorine and carbon may be C 2 F 6 or C 4 F 8 or a mixture of C 2 F 6 and C 4 F 8. The dry etching method according to claim 4, wherein a gas is used.
【0017】更に、請求項6に記載の本発明のドライエ
ッチング方法は、上記フッ素及び炭素を含むガスにバラ
ンスガスとしてアルゴンを用いることを特徴とする、請
求項4又は請求項5に記載のドライエッチング方法であ
る。Further, the dry etching method according to the present invention according to claim 6 is characterized in that argon is used as a balance gas for the gas containing fluorine and carbon. This is an etching method.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、一実施の形態に基づいて、
本発明の平行平板型ドライエッチング装置及びドライエ
ッチング方法を詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, based on one embodiment,
The parallel plate type dry etching apparatus and dry etching method of the present invention will be described in detail.
【0019】図1は本発明の第1の実施例の平行平板型
ドライエッチング装置の構成図であり、図2は本発明の
第2の実施例の平行平板型ドライエッチング装置の構成
図であり、ず5は本発明を用いた場合のコンタクトホー
ル断面図である。図1、図2及び図5において、1は上
部電極、2は下部電極、3はウエハ、4aは炭素化合
物、5は高周波電源、6は高周波印加コイル、7は上部
電極シール材、8は反応室下部、9は遮蔽部、10は下
部電極シール材、18はマッチング回路、19はシリコ
ン基板、20は拡散層、21はシリコン酸化膜、22は
BPSGである。FIG. 1 is a block diagram of a parallel plate type dry etching apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a parallel plate type dry etching apparatus of a second embodiment of the present invention. And FIG. 5 is a sectional view of a contact hole when the present invention is used. 1, 2 and 5, 1 is an upper electrode, 2 is a lower electrode, 3 is a wafer, 4a is a carbon compound, 5 is a high frequency power supply, 6 is a high frequency application coil, 7 is an upper electrode sealing material, and 8 is a reaction. The lower part of the room, 9 is a shielding part, 10 is a lower electrode sealing material, 18 is a matching circuit, 19 is a silicon substrate, 20 is a diffusion layer, 21 is a silicon oxide film, and 22 is BPSG.
【0020】本発明の装置の構造は、図1において、円
筒状の上部電極1は反応室と同心軸上に、反応室の上部
に連設され、反応室と円筒状の上部電極1により、気密
な反応室が形成されるようになっている。上部電極1の
材料はカーボン、ステンレス鋼、アルミ合金等のいずれ
かで加工形成されている。In the structure of the apparatus according to the present invention, in FIG. 1, a cylindrical upper electrode 1 is provided concentrically with the reaction chamber and connected to the upper part of the reaction chamber. An airtight reaction chamber is formed. The material of the upper electrode 1 is formed by processing any of carbon, stainless steel, aluminum alloy and the like.
【0021】上部電極1の外壁面には、高周波印加コイ
ル6は均一な巻き密度で巻き付けられ、高周波印加コイ
ル6に印加する高周波電力より発生する電界、磁場の作
用により、フッ素を含む反応室には、円筒状の上部電極
1に対向して、下部電極2が収納され、下部電極2には
高周波電圧を印加するため、高周波電源5に接続されて
いる。A high-frequency application coil 6 is wound around the outer wall surface of the upper electrode 1 at a uniform winding density, and is applied to a reaction chamber containing fluorine by the action of an electric field and a magnetic field generated by high-frequency power applied to the high-frequency application coil 6. The lower electrode 2 is housed opposite the cylindrical upper electrode 1 and is connected to a high frequency power supply 5 for applying a high frequency voltage to the lower electrode 2.
【0022】反応室下部8は、アルミナ、ステンレス
鋼、アルミ合金等のいずれかで加工形成されており、反
応室下部8の内面に沿って滑合する、カップ状の石英の
遮蔽部9を備えるように構成している。また、反応室下
部8の底面には、ガス導入孔とガス排気孔とが配置さ
れ、反応室内のガスはガス排気孔より排気し、図示しな
い圧力制御装置で、反応室内を所定の圧力に維持しつ
つ、ガス導入孔より反応ガスを導入して、エッチングが
行われるようになっている。The lower reaction chamber 8 is formed of any one of alumina, stainless steel, aluminum alloy and the like, and has a cup-shaped quartz shielding portion 9 which slides along the inner surface of the lower reaction chamber 8. It is configured as follows. A gas introduction hole and a gas exhaust hole are disposed on the bottom surface of the lower portion of the reaction chamber 8. Gas in the reaction chamber is exhausted from the gas exhaust hole, and the pressure in the reaction chamber is maintained at a predetermined pressure by a pressure control device (not shown). While etching, a reactive gas is introduced from a gas introduction hole to perform etching.
【0023】そして、本発明の特徴として、図1及び図
2に示すように、少なくとも相対向する上部電極1の表
面と下部電極2の表面とは、炭素化合物で被覆されてい
る。例えば、炭素化合物としては、炭化珪素(SiC)
や炭化ホウ素(B4C)が被覆される。被覆層の形成方
法としては、化学的気相成長法、物理的蒸着法による方
法や炭化珪素の焼結材等の利用が可能である。そして、
下部電極2の側面も炭素化合物で覆っていることが望ま
しい。更に、図2の上部電極1の側面に形成された遮蔽
部9の代わりに炭素化合物を形成することが望ましい。As a feature of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, at least the opposing surfaces of the upper electrode 1 and the lower electrode 2 are coated with a carbon compound. For example, as the carbon compound, silicon carbide (SiC)
Or boron carbide (B 4 C). As the method for forming the coating layer, a method using a chemical vapor deposition method, a physical vapor deposition method, a sintered material of silicon carbide, or the like can be used. And
It is desirable that the side surface of the lower electrode 2 is also covered with a carbon compound. Further, it is desirable to form a carbon compound instead of the shielding portion 9 formed on the side surface of the upper electrode 1 in FIG.
【0024】また、本発明の図1の遮蔽部9は、アルミ
ナやステンレス鋼又はアルミニウム合金の材料で形成さ
れた反応室下部8の表面部を、エッチングの腐食性ガス
から防護するために石英でカップ状に形成され、反応室
下部8内で図示しないネジでネジ止め固定されている。
また、本発明の図2の遮蔽部9は、図1と同様に反応室
下部8に設けられている点では同一の仕様であって、上
部電極1の内壁部にもエッチング反応生成物の付着を防
止したり、エッチングの腐食性ガスとの接触を避けるた
め、円筒状の石英の遮蔽部9が図示しないネジでネジ止
めされている。The shielding portion 9 of FIG. 1 of the present invention is made of quartz in order to protect the surface of the lower reaction chamber 8 formed of a material such as alumina, stainless steel or an aluminum alloy from corrosive gas for etching. It is formed in a cup shape, and is fixed by screws (not shown) in the lower portion 8 of the reaction chamber.
Further, the shielding portion 9 of FIG. 2 of the present invention has the same specification as that of FIG. 1 except that it is provided in the lower portion 8 of the reaction chamber. The cylindrical quartz shield 9 is screwed with a screw (not shown) in order to prevent the occurrence of such a problem and to avoid contact with a corrosive gas for etching.
【0025】このように構成されたドライエッチング装
置において、フッ素を含むガスを用いて、シリコン基板
上の絶縁膜(シリコン酸化膜)にコンタクトホールを形
成する場合について説明する。A description will be given of a case where a contact hole is formed in an insulating film (silicon oxide film) on a silicon substrate by using a gas containing fluorine in the dry etching apparatus thus configured.
【0026】まず、下部電極2の上にウエハ3を載置
し、フッ素を含むガスを反応室に導入し、上部電極1に
巻き付けられた高周波印加コイル6に高周波電圧を印加
して、導入されたフッ素を含むガス中に、均一な磁場、
電界を発生させると、フッ素を含むガスがプラズマ分解
する。First, the wafer 3 is placed on the lower electrode 2, a gas containing fluorine is introduced into the reaction chamber, and a high-frequency voltage is applied to the high-frequency application coil 6 wound around the upper electrode 1 to introduce the gas. In a gas containing fluorine, a uniform magnetic field,
When an electric field is generated, a gas containing fluorine is plasma-decomposed.
【0027】この状態で、上部電極1及びウエハ3の置
かれた下部電極2に高周波電源5により高周波電圧を印
加すると、プラズマ中の活性ラジカル等がウエハ上に供
給され、エッチングが進行する。本発明によれば、上部
電極1及び下部電極2は炭化珪素のような、炭素化合物
で覆われるので、エッチング時に両電極に高周波電力が
印加されると、上部電極1及び下部電極2のカバーとし
て設けた炭化珪素がスパッタリングされてシリコンイオ
ンや、炭素イオンがプラズマ中に生成する。In this state, when a high-frequency voltage is applied from the high-frequency power supply 5 to the upper electrode 1 and the lower electrode 2 on which the wafer 3 is placed, active radicals and the like in the plasma are supplied onto the wafer, and the etching proceeds. According to the present invention, since the upper electrode 1 and the lower electrode 2 are covered with a carbon compound such as silicon carbide, when high-frequency power is applied to both electrodes during etching, the upper electrode 1 and the lower electrode 2 serve as covers for the upper electrode 1 and the lower electrode 2. The provided silicon carbide is sputtered to generate silicon ions and carbon ions in the plasma.
【0028】一方、本発明のエッチングに使用する、フ
ッ素を含むガスは、重合膜(ポリマー)を形成しやす
く、エッチングレートが低下しない、オクタフルオロシ
クロブタンC4F8とヘキサフルオロエタンC2F6の一定
比率の混合物とバランスガスとしてアルゴンを用いられ
るか、又は、C4F8かC2F6のどちらか一種類とバラン
スガスとしてアルゴンが用いられる。On the other hand, the gas containing fluorine used in the etching of the present invention is octafluorocyclobutane C 4 F 8 and hexafluoroethane C 2 F 6 , which easily forms a polymer film (polymer) and does not lower the etching rate. Is used as the balance gas, or argon is used as the balance gas, or one of C 4 F 8 and C 2 F 6 is used as the balance gas.
【0029】以下、C4F8とC2F6の一定比率の混合物
とバランスガスとしてアルゴンとが用いられた場合のエ
ッチングについて説明する。The etching in the case where a mixture of C 4 F 8 and C 2 F 6 at a fixed ratio and argon is used as a balance gas will be described below.
【0030】C4F8及びC2F6はプラズマ分解して、エ
ッチングに寄与する活性種のフッ素イオン(Fラジカ
ル)を生成すると同時に、第1の弗化炭素(CFn)等
を生成する。また、スパッタリングされた炭素イオン
は、C2F6及びC4F8がプラズマ分解して生じた活性種
のフッ素イオン(Fラジカル)とともに、シリコン基板
上のシリコン酸化膜をエッチングするように働く。下地
シリコン基板はフッ素イオン(Fラジカル)によってエ
ッチングされる。しかし、プラズマ中には炭化珪素がス
パッタリングされて生成するシリコンイオンが存在し、
フッ素イオン(Fラジカル)と反応して揮発性のSiF
4となり排気されるので、シリコンイオンは反応室内に
ダストとして留まることはない。このように、シリコン
イオンは過度に分解されて生じたフッ素イオン(Fラジ
カル)濃度を減少させる作用を有する。一方では、第1
の弗化炭素及び第2の弗化炭素はシリコン酸化膜をエッ
チングする。C 4 F 8 and C 2 F 6 are plasma-decomposed to generate fluorine ions (F radicals) as active species contributing to etching, and at the same time to generate first carbon fluoride (CFn) and the like. Further, the sputtered carbon ions work together with fluorine ions (F radicals) of active species generated by plasma decomposition of C 2 F 6 and C 4 F 8 so as to etch the silicon oxide film on the silicon substrate. The underlying silicon substrate is etched by fluorine ions (F radicals). However, there are silicon ions generated by sputtering silicon carbide in the plasma,
SiF which reacts with fluorine ion (F radical) and is volatile
Since it becomes 4 and is exhausted, silicon ions do not remain as dust in the reaction chamber. Thus, silicon ions have the effect of reducing the concentration of fluorine ions (F radicals) generated by excessive decomposition. On the other hand, the first
The carbon fluoride and the second carbon fluoride etch the silicon oxide film.
【0031】高周波電源により、下部電極上のウエハが
負にバイアスされると、ウエハ表面には正イオンが引き
寄せられる。正イオンに帯電した炭素原子を含んだ、第
1及び第2の弗化炭素などのプラズマ分解された反応生
成物が、ウエハ表面のシリコン酸化膜上に到達すると、
シリコン酸化膜中の酸素元素と反応して一酸化炭素(C
O)となり、シリコン酸化膜がエッチングされ、ガス化
して排気される。シリコン酸化膜上では、反応生成物は
エッチングで消費されるので、シリコン酸化膜上では重
合膜(ポリマー)が堆積することはない。When the wafer on the lower electrode is negatively biased by the high frequency power supply, positive ions are attracted to the wafer surface. When plasma-decomposed reaction products such as first and second carbon fluorides containing carbon atoms charged to positive ions reach the silicon oxide film on the wafer surface,
Reacts with the oxygen element in the silicon oxide film to produce carbon monoxide (C
O), the silicon oxide film is etched, gasified and exhausted. On the silicon oxide film, the reaction product is consumed by the etching, so that a polymer film (polymer) does not deposit on the silicon oxide film.
【0032】これに対して、コンタクトホールの下地シ
リコン表面の場合は、酸素原子を含まないので、正イオ
ンに帯電し、炭素原子を含んだ反応生成物の重合反応が
進み、その結果下地シリコンの表面は重合膜(ポリマ
ー)で覆われる。この結果、エッチング活性種のフッ素
イオン(Fラジカル)はシリコンの表面に形成される重
合膜(ポリマー)によりシリコンの表面への侵入を阻ま
れ、シリコンの表面のエッチングは進行しがたくなる。On the other hand, in the case of the underlying silicon surface of the contact hole, since it does not contain oxygen atoms, it is charged with positive ions, and the polymerization reaction of the reaction product containing carbon atoms proceeds. The surface is covered with a polymer film (polymer). As a result, fluorine ions (F radicals) as etching active species are prevented from entering the silicon surface by the polymer film (polymer) formed on the silicon surface, and etching of the silicon surface becomes difficult to progress.
【0033】このことにより、ポリマーを形成しやす
く、且つ、エッチングレートが低下しない、C2F6及び
C4F8ガスを用いることにより、シリコンに対するシリ
コン酸化膜の高いエッチング選択比が得られる選択エッ
チングが実施できる。Thus, by using C 2 F 6 and C 4 F 8 gases which can easily form a polymer and do not lower the etching rate, a high etching selectivity of silicon oxide film to silicon can be obtained. Etching can be performed.
【0034】図5に、BPSG22/SiO221/シ
リコン基板19の積層膜にコンタクトホールを形成した
結果の断面図を示す。積層膜のエッチング部に、滑らか
な順テーパの付いたコンタクトホールが形成された。拡
散層20のシリコンエッチング量も少なく、拡散層20
と金属配線とのコンタクト抵抗が増大することも無かっ
た。本発明のエッチング条件及び結果は以下の通りであ
る。[0034] FIG. 5 shows a cross-sectional view of a result of forming the contact holes in the laminated film of BPSG22 / SiO 2 21 / silicon substrate 19. A contact hole with a smooth forward taper was formed in the etched portion of the laminated film. The silicon etching amount of the diffusion layer 20 is also small,
There was no increase in the contact resistance between the metal and the metal wiring. The etching conditions and results of the present invention are as follows.
【0035】まず、RFパワーとして、ソースパワー
(コイル印加電力)を1900W、バイアスパワーを1
400W、圧力を5mTorr、温度は上部電極部を2
00〜210℃、下部電極部を0〜10℃、ガス量はC
2F6を10sccm、C4F8を6sccm、Arを90
sccmとした。First, as the RF power, the source power (power applied to the coil) is 1900 W, and the bias power is 1
400 W, pressure 5 mTorr, temperature 2
00 to 210 ° C, 0 to 10 ° C for lower electrode part, gas amount is C
2 F 6 10 sccm, C 4 F 8 6 sccm, Ar 90
sccm.
【0036】そして、エッチング結果として、上記の条
件では、シリコン酸化膜のエッチングレートは6000
Å/分、選択比は30程度、エッチングシフト量は0.
02μm、シリコンのエッチング量は0.06μm程度
であった。As a result of the etching, under the above conditions, the etching rate of the silicon oxide film is 6000.
Å / min, a selectivity of about 30 and an etching shift of 0.1.
02 μm, and the etching amount of silicon was about 0.06 μm.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明を
用いることに、ドライエッチング中に、電極部を覆う炭
素化合物がスパッタリングされて生成する弗化炭素と、
エッチングガスがプラズマ分解して生成する弗化炭素と
フッ素ラジカルとによってシリコン酸化膜をエッチング
する場合、弗化炭素とフッ素ラジカルは、シリコン酸化
膜をエッチングする反応種となる。弗化炭素は、下地シ
リコン上では、重合膜を形成してフッ素ラジカルによる
下地シリコンのエッチングを抑制するので、シリコンに
対してシリコン酸化膜の高いエッチング選択比が得ら
れ、その再現性も向上する。As described above in detail, by using the present invention, carbon fluoride covering the electrode portion is sputtered during dry etching to produce carbon fluoride;
When etching a silicon oxide film with carbon fluoride and fluorine radicals generated by plasma decomposition of an etching gas, the carbon fluoride and fluorine radicals are reactive species for etching the silicon oxide film. Since carbon fluoride forms a polymer film on the underlying silicon and suppresses etching of the underlying silicon by fluorine radicals, a high etching selectivity of the silicon oxide film with respect to silicon is obtained, and the reproducibility is improved. .
【0038】一方、炭化珪素を使用することで、エッチ
ング時に、ウエハに対する電極成分の汚染を防止するこ
とができ、カーボン電極のように、ダストがウエハ上に
付着してチップ不良を引き起こす等の問題も改善され
る。炭化珪素は緻密で強度が強く、化学的に安定で酸に
も強く安価であるので、本発明のように、半導体製造装
置への利用も可能であり、有効である。On the other hand, the use of silicon carbide can prevent electrode components from being contaminated on the wafer during etching, and can cause chip defects such as dust adhering to the wafer as in the case of carbon electrodes. Is also improved. Since silicon carbide is dense and strong, chemically stable and resistant to acids, it is inexpensive. Therefore, as in the present invention, it can be effectively used for semiconductor manufacturing equipment.
【図1】本発明の第1の実施例の平行平板型ドライエッ
チング装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a parallel plate type dry etching apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施例の平行平板型ドライエッ
チング装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a parallel plate type dry etching apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図3】第1の従来技術の平行平板型ドライエッチング
装置の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a first conventional parallel plate type dry etching apparatus.
【図4】第2の従来技術の平行平板型ドライエッチング
装置の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a second conventional parallel plate type dry etching apparatus.
【図5】本発明を用いた場合のコンタクトホール部の断
面図である。FIG. 5 is a sectional view of a contact hole portion when the present invention is used.
1 上部電極 2 下部電極 3 ウエハ 4a 炭素化合物 4b カーボン 5 高周波電源 6 高周波印加コイル 7 上部電極シール材 8 反応室下部 9 遮蔽部 10 下部電極シール材 18 マッチング回路 19 シリコン基板 20 拡散層 21 シリコン酸化膜 22 BPSG DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Upper electrode 2 Lower electrode 3 Wafer 4a Carbon compound 4b Carbon 5 High frequency power supply 6 High frequency application coil 7 Upper electrode sealing material 8 Lower reaction chamber 9 Shielding part 10 Lower electrode sealing material 18 Matching circuit 19 Silicon substrate 20 Diffusion layer 21 Silicon oxide film 22 BPSG
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K057 DA13 DA20 DB17 DD01 DE06 DE07 DE08 DM02 DM03 DM06 DM08 DM09 DM10 DM28 DM29 DM31 DM33 DN01 5F004 AA00 AA02 BA04 BA09 BB11 BB18 BB28 BB29 BB30 DA00 DA01 DA02 DA03 DA06 DA10 DA23 DA25 DB01 DB02 DB03 DB06 EB01 EB03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page F term (reference) 4K057 DA13 DA20 DB17 DD01 DE06 DE07 DE08 DM02 DM03 DM06 DM08 DM09 DM10 DM28 DM29 DM31 DM33 DN01 5F004 AA00 AA02 BA04 BA09 BB11 BB18 BB28 BB29 BB30 DA00 DA01 DA02 DA03 DA06 DA10 DA23 DA25 DB02 DB03 DB06 EB01 EB03
Claims (6)
周波電圧を印加し、上記上部電極と上記下部電極との間
に発生するプラズマによって、上記下部電極上に搭載し
た被エッチング膜の所定部分をエッチングする平行平板
型ドライエッチング装置において、 少なくとも上記上部電極の上記下部電極との対向面と、
上記下部電極の上記被エッチング膜搭載面との全面に炭
素化合物膜が形成されていることを特徴とする平行平板
型ドライエッチング装置。1. A high frequency voltage is applied between a flat plate upper electrode and a flat plate lower electrode, and plasma generated between the upper electrode and the lower electrode is used to apply a predetermined voltage to a film to be etched mounted on the lower electrode. In a parallel plate dry etching apparatus for etching a portion, at least a surface of the upper electrode facing the lower electrode,
A parallel plate dry etching apparatus, wherein a carbon compound film is formed on the entire surface of the lower electrode and the surface on which the film to be etched is mounted.
又は/及び下部電極の側面にも形成されていることを特
徴とする、請求項1に記載の平行平板型ドライエッチン
グ装置。2. The parallel plate type dry etching apparatus according to claim 1, wherein the carbon compound film is also formed on a side surface of the upper electrode and / or a side surface of the lower electrode.
を特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の平行平板
型ドライエッチング装置。3. The parallel plate type dry etching apparatus according to claim 1, wherein the carbon compound film is silicon carbide.
の平行平板型ドライエッチング装置を用いて、フッ素及
び炭素を含むガスをプラズマ分解によりフッ素ラジカル
と第1の弗化炭素とを発生させ、且つ、上記上部電極及
び上記下部電極を覆う炭素化合物膜が上記上部電極及び
下部電極に印加される高周波電圧によりスパッタリング
されて発生する炭素と上記フッ素ラジカルとを反応させ
第2の弗化炭素を発生させ、上記第1の弗化炭素、上記
第2の弗化炭素及び上記フッ素ラジカルにより、シリコ
ン基板上のシリコン酸化膜をプラズマエッチングするこ
とを特徴とする、ドライエッチング方法。4. A fluorine-containing gas and a first carbon fluoride are generated by plasma decomposition of a gas containing fluorine and carbon by using the parallel plate type dry etching apparatus according to any one of claims 1 to 3. A carbon compound film covering the upper electrode and the lower electrode is sputtered by a high-frequency voltage applied to the upper electrode and the lower electrode, so that carbon generated by the sputtering reacts with the fluorine radical to form a second carbon fluoride. And etching the silicon oxide film on the silicon substrate with the first carbon fluoride, the second carbon fluoride, and the fluorine radicals.
C2F6又はC4F8又はC2F6とC4F8との混合ガスを用
いることを特徴とする、請求項4に記載のドライエッチ
ング方法。5. The gas containing fluorine and carbon,
5. The dry etching method according to claim 4, wherein C 2 F 6 or C 4 F 8 or a mixed gas of C 2 F 6 and C 4 F 8 is used.
スガスとしてアルゴンを用いることを特徴とする、請求
項4又は請求項5に記載のドライエッチング方法。6. The dry etching method according to claim 4, wherein argon is used as the balance gas in the gas containing fluorine and carbon.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020061814A (en) * | 2001-01-18 | 2002-07-25 | 엘지전자주식회사 | Electrode Structure in Plasma Polymer Device |
-
1999
- 1999-04-28 JP JP11121099A patent/JP2000311888A/en active Pending
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KR20020061814A (en) * | 2001-01-18 | 2002-07-25 | 엘지전자주식회사 | Electrode Structure in Plasma Polymer Device |
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