JP2002043296A - Method and device for dry etching - Google Patents
Method and device for dry etchingInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、反応性ガスを励起
してプラズマ化することにより生成された活性種および
イオンを利用して、ゲート電極等に用いられる高融点金
属薄膜をエッチングするためのドライエッチング方法、
およびそれに用いる装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for etching a refractory metal thin film used for a gate electrode or the like by utilizing active species and ions generated by exciting a reactive gas into plasma. Dry etching method,
And an apparatus used therefor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】薄膜トランジスタを用いたアクティブマ
トリックス型液晶表示装置など、ガラス基板上に薄膜ト
ランジスタのゲート電極を形成する場合には、次のよう
な反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ
Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置が用いられる。図８に
ＲＩＥ装置の概略図を示す。この装置は、チャンバー８
１内に、平行平板の２枚の電極８２ａ、８２ｂを備え、
薄膜が成膜された基板８３が、下部電極８２ｂ上に載置
される。下部電極８２ｂには、プラズマ密度および基板
８３へ入射するイオンエネルギーを制御する高周波電源
８４が接続される。基板８３は、例えば、表面に酸化膜
（ＳｉＯ2）を有し、その上にモリブデン−タングステ
ン合金（ＭｏＷ）のような高融点金属薄膜が被覆され、
更にその高融点金属薄膜上にレジストパターンが形成さ
れている。2. Description of the Related Art When a gate electrode of a thin film transistor is formed on a glass substrate such as an active matrix type liquid crystal display device using a thin film transistor, the following reactive ion etching (RIE) is performed.
An Ion Etching device is used. FIG. 8 shows a schematic diagram of the RIE apparatus. This device uses chamber 8
1, two parallel plate electrodes 82a and 82b are provided,
The substrate 83 on which the thin film has been formed is placed on the lower electrode 82b. The lower electrode 82b is connected to a high frequency power supply 84 for controlling the plasma density and the ion energy incident on the substrate 83. The substrate 83 has, for example, an oxide film (SiO 2 ) on its surface, on which a high-melting point metal thin film such as a molybdenum-tungsten alloy (MoW) is coated.
Further, a resist pattern is formed on the refractory metal thin film.
【０００３】ドライエッチングを行う際にはまず、ガス
導入部（図示せず）を通して反応性ガスを導入し、排気
管（図示せず）を通してチャンバー８１内のガスを排気
することにより、所定の真空度にする。ひきつづき、下
部電極８２ｂに高周波を印加することにより、反応性ガ
スを励起してプラズマを発生させ、エッチングに必要な
活性種およびイオンを生成する。高周波は基板８３にバ
イアス電位を与える役割も有している。すなわち、高周
波電源８４が単独で、プラズマ密度と基板８３に入射す
るイオンエネルギーを制御する。これにより、基板８３
上のレジストパターンから露出した高融点金属薄膜が選
択的にエッチングされ、所望のゲート電極が形成され
る。When performing dry etching, first, a reactive gas is introduced through a gas introduction part (not shown), and the gas in the chamber 81 is exhausted through an exhaust pipe (not shown) to thereby obtain a predetermined vacuum. To the degree. Subsequently, by applying a high frequency to the lower electrode 82b, the reactive gas is excited to generate plasma, and active species and ions required for etching are generated. The high frequency also has a role of giving a bias potential to the substrate 83. That is, the high frequency power supply 84 alone controls the plasma density and the ion energy incident on the substrate 83. Thereby, the substrate 83
The refractory metal thin film exposed from the upper resist pattern is selectively etched to form a desired gate electrode.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのＲＩ
Ｅを用いた従来の技術では、前述したように、下部電極
８２ｂに備えた高周波電源８４が、単独でプラズマ密度
およびイオンエネルギーを制御するため、エッチング選
択比を確保するのが困難であった。However, this RI
In the conventional technique using E, as described above, the high frequency power supply 84 provided in the lower electrode 82b alone controls the plasma density and the ion energy, so that it was difficult to secure the etching selectivity.
【０００５】上述のＲＩＥ装置を用いたエッチングにお
いて、圧力を８Ｐａとし、ＳＦ6ガスの流量を３００ｓ
ｃｃｍとし、Ｏ2ガスの流量を１０ｓｃｃｍとし、高周
波電力を変化させたときの、ＭｏＷエッチングレート、
およびＭｏＷとＳｉＯ2のエッチング選択比の変化を測
定した結果を、図９に示す。図９から明らかなように、
ＲＩＥ装置を用いた従来のドライエッチング方法では、
ＭｏＷのＳｉＯ2に対するエッチング選択比が２から３
程度になる。そのため、ＳｉＯ2上にＭｏＷ薄膜を堆積
し、上記組成の反応性ガスを用いて、ＭｏＷ薄膜をレジ
ストパターンをマスクとして選択的にエッチングする
と、ＳｉＯ2膜をも打ち抜かれてしまうという問題があ
った。In the above-described etching using the RIE apparatus, the pressure is set to 8 Pa and the flow rate of SF 6 gas is set to 300 s.
ccm, the flow rate of the O 2 gas was 10 sccm, and the MoW etching rate when the high-frequency power was changed,
FIG. 9 shows the results of measuring the change in the etching selectivity between MoW and SiO 2 . As is clear from FIG.
In a conventional dry etching method using an RIE apparatus,
MoW to SiO 2 etch selectivity of 2 to 3
About. Therefore, when a MoW thin film is deposited on SiO 2 and the MoW thin film is selectively etched using a reactive gas having the above composition with a resist pattern as a mask, the SiO 2 film is also punched out. .
【０００６】本発明は、上記の問題を解決するため、Ｍ
ｏＷのような高融点金属とＳｉＯ2とのエッチング選択
比を十分にとることが可能なドライエッチング方法を提
供することを目的とする。[0006] The present invention solves the above problem by using M
It is an object of the present invention to provide a dry etching method capable of obtaining a sufficient etching selectivity between a high melting point metal such as oW and SiO 2 .
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、ＭｏＷのような高融点金属のドライエッチ
ング方法において、プラズマ源として、誘導結合プラズ
マ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ
Ｐｌａｓｍａ）を用いることにより、ＳｉＯ 2のよう
な酸化膜とのエッチング選択比を向上させることを特徴
とする。[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To achieve this object
The present invention provides a dry etching method for a high melting point metal such as MoW.
In the method, the plasma source is an inductively coupled plasma.
Ma (ICP: Inductively Coupled)
Plasma) can be used to produce SiO 2 TwoAs
The feature is that it improves the etching selectivity with a simple oxide film.
And
【０００８】すなわち本発明のドライエッチングする方
法は、チャンバー内に反応性ガスを導入し、その反応性
ガスを励起してプラズマを発生させることにより活性種
およびイオンを生成し、チャンバー内に配置した基板の
表面に酸化膜を介して形成された高融点金属薄膜を、レ
ジストパターンをマスクとして用いてドライエッチング
する方法であって、プラズマ源として、誘導結合プラズ
マ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ
Ｐｌａｓｍａ）を用いて高密度プラズマを生成するこ
とを特徴とする。That is, according to the dry etching method of the present invention, active species and ions are generated by introducing a reactive gas into a chamber, exciting the reactive gas to generate plasma, and disposing the active species and ions in the chamber. This is a method of dry-etching a refractory metal thin film formed on a surface of a substrate via an oxide film using a resist pattern as a mask, wherein an inductively coupled plasma (ICP: Inductively Coupled Plasma) is used as a plasma source.
(Plasma) to generate high-density plasma.
【０００９】反応性ガスは、フッ素含有化合物ガスと酸
素ガスとを含む構成とすることが望ましい。反応性ガス
を構成するフッ素含有化合物ガス（ＦＧ）と酸素ガス
（ＯＧ）の混合体積比率は、ＦＧ：ＯＧ＝３０：１〜３
とすることが望ましい。It is desirable that the reactive gas has a structure containing a fluorine-containing compound gas and an oxygen gas. The mixing volume ratio of the fluorine-containing compound gas (FG) and the oxygen gas (OG) constituting the reactive gas is FG: OG = 30: 1 to 3
It is desirable that
【００１０】高密度プラズマ生成部に印加する高周波電
力（ＩＰ）と基板下部の電極にバイアス電位として印加
する高周波電力（ＢＰ）の比率は、ＩＰ：ＢＰ＝２０：
２〜４とすることが望ましい。The ratio of the high-frequency power (IP) applied to the high-density plasma generator to the high-frequency power (BP) applied as a bias potential to the electrode below the substrate is IP: BP = 20:
It is desirable to set it to 2 to 4.
【００１１】反応性ガスを導入した際のチャンバー内の
ガス圧力は、８〜１２Ｐａであることが望ましい。チャ
ンバー内で基板が配置される下部電極の温度は、５０℃
〜８０℃とすることが望ましい。It is desirable that the gas pressure in the chamber when the reactive gas is introduced is 8 to 12 Pa. The temperature of the lower electrode where the substrate is placed in the chamber is 50 ° C.
It is desirably set to ~ 80 ° C.
【００１２】上記の構成において、高密度プラズマ生成
部に印加する高周波電力（ＩＰ）と基板下部の電極にバ
イアス電位として印加する高周波電力（ＢＰ）の比率
が、ＩＰ：ＢＰ＝２０：５〜７の領域、及びＩＰ：ＢＰ
＝２０：２〜４の領域を用いて２ステップエッチングを
行うことができる。In the above configuration, the ratio of the high-frequency power (IP) applied to the high-density plasma generation unit to the high-frequency power (BP) applied as a bias potential to the electrode below the substrate is IP: BP = 20: 5-7. Area and IP: BP
= 20: Two-step etching can be performed using the region of 2 to 4.
【００１３】以上の方法は、高融点金属薄膜が、モリブ
デン、タングステン、タンタル、モリブデン−タングス
テン合金、及びモリブデン−タンタル合金から選ばれた
少なくとも一種を含む金属から構成されている場合に、
より有効に適用することができる。In the above method, the refractory metal thin film is made of a metal containing at least one selected from molybdenum, tungsten, tantalum, a molybdenum-tungsten alloy, and a molybdenum-tantalum alloy.
It can be applied more effectively.
【００１４】本発明に用いるドライエッチング装置は、
高密度プラズマを生成するプラズマ源（ＩＣＰ）と、プ
ラズマ密度を制御するＩＣＰ用高周波電源と、基板に対
してバイアス電位を与えるために下部電極側に設けた高
周波電源とを具備する２励起方式のドライエッチング装
置である。それにより、生成されるプラズマ密度と、基
板に入射するイオンエネルギーとを、独立して制御でき
ることを特徴とする。The dry etching apparatus used in the present invention comprises:
A two-excitation system including a plasma source (ICP) for generating high-density plasma, a high-frequency power supply for ICP for controlling plasma density, and a high-frequency power supply provided on a lower electrode side for applying a bias potential to a substrate. It is a dry etching device. Thereby, the generated plasma density and the ion energy incident on the substrate can be controlled independently.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明のドライエッチング
方法を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明
の実施に用いるＩＣＰドライエッチング装置の概略図で
ある。本装置は、２励起方式であり、高密度プラズマを
生成するプラズマ源１１（ＩＣＰ）と、プラズマ密度を
制御するＩＣＰ用高周波電源１２と、下部電極１６側に
配置され基板１４にバイアス電位を与えるためのバイア
ス用高周波電源１３とを具備する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The dry etching method of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of an ICP dry etching apparatus used for carrying out the present invention. This apparatus is of a two-excitation type, and provides a plasma source 11 (ICP) for generating high-density plasma, a high-frequency power supply 12 for ICP for controlling the plasma density, and applies a bias potential to the substrate 14 disposed on the lower electrode 16 side. And a bias high-frequency power supply 13.
【００１６】ドライエッチングを行う際には、まず、基
板１４をチャンバー１５内の下部電極１６上に載置す
る。基板１４上には、例えば、表面に酸化膜（Ｓｉ
Ｏ2）が形成され、その上に、モリブデン−タングステ
ン合金（ＭｏＷ）のような高融点金属薄膜が被覆され、
さらにその高融点金属薄膜上にレジストパターンが形成
されている。つづいて、ガス導入部を通して反応性ガス
を導入し、排気管を通してチャンバー１５内のガスを排
気することにより所定の圧力にする。ひきつづき、ＩＣ
Ｐ用高周波電源１２によりプラズマ源１１に高周波を印
加する。それにより、反応性ガスを励起して高密度プラ
ズマを発生させ、エッチングに必要な活性種およびイオ
ンを生成する。同時に下部電極１６にバイアス電位を加
え、基板１４に入射するイオンエネルギーを制御する。
これにより、基板１４のレジストパターンから露出した
高融点金属薄膜が選択的にエッチングされ、所望のゲー
ト電極が形成される。When performing dry etching, first, the substrate 14 is placed on the lower electrode 16 in the chamber 15. On the substrate 14, for example, an oxide film (Si
O 2 ) is formed thereon, and a refractory metal thin film such as a molybdenum-tungsten alloy (MoW) is coated thereon,
Further, a resist pattern is formed on the refractory metal thin film. Subsequently, a reactive gas is introduced through a gas introduction unit, and the gas in the chamber 15 is exhausted through an exhaust pipe to a predetermined pressure. Continued, IC
A high frequency is applied to the plasma source 11 by the high frequency power supply 12 for P. This excites the reactive gas to generate high-density plasma, and generates active species and ions necessary for etching. At the same time, a bias potential is applied to the lower electrode 16 to control the ion energy incident on the substrate 14.
Thus, the refractory metal thin film exposed from the resist pattern of the substrate 14 is selectively etched, and a desired gate electrode is formed.
【００１７】基板１４としては、例えば半導体基板や、
ガラス基板等を用いることができる。高融点金属として
は、例えばモリブデン、タングステン、タンタル、モリ
ブデン−タングステン合金、モリブデン−タンタル合金
等を用いることができる。As the substrate 14, for example, a semiconductor substrate,
A glass substrate or the like can be used. As the high melting point metal, for example, molybdenum, tungsten, tantalum, molybdenum-tungsten alloy, molybdenum-tantalum alloy, or the like can be used.
【００１８】反応性ガスとしては、フッ素含有化合物と
酸素ガスの混合ガスを用いる。反応性ガスの成分である
フッ素含有化合物としては、例えばＣＦ4や、ＳＦ6等を
用いることができる。As the reactive gas, a mixed gas of a fluorine-containing compound and oxygen gas is used. As the fluorine-containing compound that is a component of the reactive gas, for example, CF 4 , SF 6, or the like can be used.
【００１９】図２は、本発明のドライエッチング方法に
おける、Ｏ2ガス流量に対する、ＭｏＷエッチングレー
ト、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比の関係を示す
特性図である。なお測定に際しては、ＩＣＰ高周波電力
を２０００Ｗとし、バイアス高周波電力を３００Ｗと
し、ガス圧力を８Ｐａとし、下部電極温度を６０℃と
し、ＳＦ6とＯ2の混合ガスを用いて、ＳＦ6ガス流量を
一定にしてエッチングを行った。FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the flow rate of O 2 gas, the MoW etching rate, and the etching selectivity with respect to SiO 2 in the dry etching method of the present invention. At the time of measurement, the ICP high-frequency power was set to 2000 W, the bias high-frequency power was set to 300 W, the gas pressure was set to 8 Pa, the lower electrode temperature was set to 60 ° C., and a SF 6 gas flow rate was determined using a mixed gas of SF 6 and O 2. The etching was performed at a constant rate.
【００２０】図２から明らかなように、Ｏ2ガス流量を
増加させるに従い、ＭｏＷエッチングレートおよびＳｉ
Ｏ2エッチング選択比が減少する。反応性ガスを構成す
るフッ素含有物化合物（ＦＧ）と酸素ガス（ＯＧ）の混
合体積比率、ＦＧ：ＯＧを、３０：１〜３の範囲にする
ことにより、ＭｏＷとＳｉＯ2のエッチング選択比は
７．５を超え、十分に大きくとることが可能となる。As is clear from FIG. 2, as the O 2 gas flow rate is increased, the MoW etching rate and the Si
O 2 etching selectivity decreases. By setting the mixing volume ratio of the fluorine-containing compound (FG) and the oxygen gas (OG) constituting the reactive gas, FG: OG, in the range of 30: 1 to 3, the etching selectivity between MoW and SiO 2 becomes higher. Beyond 7.5, it can be made sufficiently large.
【００２１】図３は、ＩＣＰ高周波電力に対する、Ｍｏ
Ｗエッチングレート、およびＳｉＯ 2とのエッチング選
択比の関係を示す特性図である。なお測定に際しては、
ＳＦ6ガス流量を３００ｓｃｃｍとし、Ｏ2ガス流量を１
０ｓｃｃｍとし、バイアス高周波電力を３００Ｗとし、
ガス圧力を８Ｐａとし、下部電極温度を６０℃としてエ
ッチングを行った。図３から明らかなように、ＩＣＰ高
周波電力の変化はＭｏＷエッチングレートに寄与する
が、ＳｉＯ2とのエッチング選択比に関しては影響を及
ぼさない。FIG. 3 shows the relationship between the Mo and the ICP high-frequency power.
W etching rate and SiO TwoEtching selection with
It is a characteristic view which shows the relationship of a selection ratio. When measuring,
SF6The gas flow rate was set to 300 sccm, and OTwoGas flow rate 1
0 sccm, the bias RF power is 300 W,
The gas pressure was set to 8 Pa and the lower electrode temperature was set to 60 ° C.
Was performed. As is clear from FIG.
Changes in frequency power contribute to MoW etching rate
But SiOTwoHas an effect on the etching selectivity to
Do not shake.
【００２２】図４は、バイアス高周波電力に対する、Ｍ
ｏＷエッチングレート、およびＳｉＯ2とのエッチング
選択比の関係を示す特性図である。なお測定に際して
は、ＳＦ6ガス流量を３００ｓｃｃｍとし、Ｏ2ガス流量
を１０ｓｃｃｍとし、ＩＣＰ高周波電力を２０００Ｗと
し、ガス圧力を８Ｐａとし、下部電極温度を６０℃とし
てエッチングを行った。図４から明らかなように、ＩＣ
Ｐ高周波電力（ＩＰ）とバイアス高周波電力（ＢＰ）の
比率、ＩＰ：ＢＰが、２０：２〜４の領域で、１００ｎ
ｍ以上のＭｏＷエッチングレートを保持しつつ、高いＳ
ｉＯ2とのエッチング選択比を得ることができる。FIG. 4 shows the relationship between the bias RF power and M
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between an oW etching rate and an etching selectivity with SiO 2 . At the time of measurement, etching was performed at an SF 6 gas flow rate of 300 sccm, an O 2 gas flow rate of 10 sccm, an ICP high frequency power of 2000 W, a gas pressure of 8 Pa, and a lower electrode temperature of 60 ° C. As is clear from FIG.
The ratio of P high-frequency power (IP) to bias high-frequency power (BP), IP: BP is 100n in the range of 20: 2 to 4
m while maintaining a MoW etching rate of
An etching selectivity with iO 2 can be obtained.
【００２３】図５は、ガス圧力に対する、ＭｏＷエッチ
ングレート、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比の関
係を示す特性図である。なお測定に際しては、ＳＦ6ガ
ス流量を３００ｓｃｃｍとし、Ｏ2ガス流量を１０ｓｃ
ｃｍとし、ＩＣＰ高周波電力を２０００Ｗとし、バイア
ス高周波電力を３００Ｗとし、下部電極温度を６０℃と
してエッチングを行った。図５から明らかなように、ガ
ス圧力が８〜１２Ｐａの領域で、１００ｎｍ以上のＭｏ
Ｗエッチングレートを保持しつつ、高いＳｉＯ 2とのエ
ッチング選択比を得ることができる。FIG. 5 shows MoW etch versus gas pressure.
Grate and SiOTwoOf etching selectivity with
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship. When measuring, SF6Moth
The flow rate is 300 sccm and OTwoGas flow 10sc
cm, ICP high frequency power 2000 W, via
The high-frequency power is 300W and the lower electrode temperature is 60 ° C.
Then, etching was performed. As is apparent from FIG.
Mo pressure of 100 nm or more in the pressure range of 8 to 12 Pa
High SiO while maintaining W etching rate TwoD
A switching selectivity can be obtained.
【００２４】図６は、下部電極温度に対する、ＭｏＷエ
ッチングレート、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比
の関係を示す特性図である。なお測定に際しては、ＳＦ
6ガス流量を３００ｓｃｃｍとし、Ｏ2ガス流量を１０ｓ
ｃｃｍとし、ＩＣＰ高周波電力を２０００Ｗとし、バイ
アス高周波電力を３００Ｗとし、ガス圧力を８Ｐａとし
てエッチングを行った。図６から明らかなように、下部
電極温度を５０℃から８０℃とした領域で、高いＳｉＯ
2とのエッチング選択比を得ることができる。FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the MoW etching rate and the etching selectivity with respect to SiO 2 with respect to the lower electrode temperature. When measuring, SF
(6) The gas flow rate is set to 300 sccm, and the O 2 gas flow rate is set to 10 s.
Etching was performed with the ICP high frequency power set to 2000 W, the bias high frequency power set to 300 W, and the gas pressure set to 8 Pa. As is clear from FIG. 6, in the region where the lower electrode temperature is 50 ° C. to 80 ° C., high SiO 2
An etching selectivity of 2 can be obtained.
【００２５】[0025]
【実施例】図７はゲート電極の形成工程を示す断面図で
ある。この図面に表された工程における本発明のドライ
エッチング方法の実施例について以下に説明する。FIG. 7 is a sectional view showing a step of forming a gate electrode. An embodiment of the dry etching method of the present invention in the steps shown in the drawings will be described below.
【００２６】まず、図７（ａ）に示すように、ガラス基
板７１の表面に、厚さ９０ｎｍのＳｉＯ2薄膜７２をＣ
ＶＤにより成膜し、その上に厚さ２００ｎｍのＭｏＷ薄
膜７３をスパッタリングにより成膜した。その後、Ｍｏ
Ｗ薄膜７３上にフォトリソグラフィ技術により厚さ１５
００ｎｍのレジストパターン７４を形成した。次いで、
ガラス基板７１を、前述した図１に示す下部電極１６上
に載置した。なお、下部電極１６の温度は６０℃とし
た。その後、ガス導入部を通してＳＦ6を３００ｓｃｃ
ｍ、Ｏ2を１０ｓｃｃｍ導入し、排気管を通してチャン
バー１５内のガスを排気することにより、８Ｐａの真空
度とした。ひきつづき、プラズマ源１１（ＩＣＰ）に２
０００Ｗの高周波電力を印加することにより、反応性ガ
スを励起して高密度プラズマを発生させ、エッチングに
必要な活性種およびイオンを生成した。同時に、下部電
極１６にバイアス電位として、２５０Ｗの高周波電力を
加え、基板に入射するイオンエネルギーを制御した。こ
れにより、下部電極１６上のガラス基板７１表面のＭｏ
Ｗ薄膜７３を、レジストパターン７４をマスクとして、
図７（ｂ）に示すように選択的にドライエッチングし
た。First, as shown in FIG. 7A, a SiO 2 thin film 72 having a thickness of 90 nm is
A film was formed by VD, and a MoW thin film 73 having a thickness of 200 nm was formed thereon by sputtering. Then Mo
The thickness 15 is formed on the W thin film 73 by photolithography.
A 00 nm resist pattern 74 was formed. Then
The glass substrate 71 was placed on the lower electrode 16 shown in FIG. Note that the temperature of the lower electrode 16 was set to 60 ° C. After that, SF 6 was supplied at 300 scc through the gas inlet.
By introducing 10 sccm of m and O 2 and exhausting the gas in the chamber 15 through an exhaust pipe, the degree of vacuum was set to 8 Pa. After that, the plasma source 11 (ICP)
By applying a high-frequency power of 000 W, a reactive gas was excited to generate high-density plasma, and active species and ions required for etching were generated. At the same time, a high-frequency power of 250 W was applied as a bias potential to the lower electrode 16 to control the ion energy incident on the substrate. Thereby, the Mo on the surface of the glass substrate 71 on the lower electrode 16 is removed.
The W thin film 73 is formed using the resist pattern 74 as a mask.
Dry etching was selectively performed as shown in FIG.
【００２７】このような選択的なドライエッチングの後
レジストパターン７４を除去して、図７（ｃ）に示すよ
うに、ＳｉＯ2薄膜７２を成膜したガラス基板７１表面
への、ＭｏＷからなるゲート電極７５の形成が完了し
た。ドライエッチング後のＳｉＯ2の膜厚を分光エリプ
ソメータで測定した結果、十分にエッチング選択比が確
保されていることを確認した。After the selective dry etching, the resist pattern 74 is removed, and as shown in FIG. 7C, a gate made of MoW is applied to the surface of the glass substrate 71 on which the SiO 2 thin film 72 is formed. The formation of the electrode 75 is completed. As a result of measuring the film thickness of SiO 2 after dry etching with a spectroscopic ellipsometer, it was confirmed that a sufficient etching selectivity was ensured.
【００２８】更に、高密度プラズマ生成部に印加する高
周波電力（ＩＰ）と、基板下部電極にバイアス電位とし
て印加する高周波電力（ＢＰ）の比率が、ＩＰ：ＢＰ＝
２０：５〜７の領域とＩＰ：ＢＰ＝２０：２から４の領
域を用いる２ステップエッチングを行うことにより、Ｍ
ｏＷの平均エッチングレートも大幅に向上させることが
できた。Further, the ratio of the high-frequency power (IP) applied to the high-density plasma generation unit to the high-frequency power (BP) applied as a bias potential to the lower electrode of the substrate is expressed as IP: BP =
By performing a two-step etching using a region of 20: 5 to 7 and a region of IP: BP = 20: 2 to 4, M:
The average etching rate of oW was also significantly improved.
【００２９】すなわち、第１のステップにおいて、エッ
チングレートが速く、面内均一性の良い前者の条件を用
いて、被エッチング材料厚の８割程度のエッチングを行
い、第２のステップにおいては、残りの被エッチング材
料とオーバーエッチングを、選択比の高い後者の条件を
用いて行った。それにより、トータルのエッチング時間
短縮と、下地ＳｉＯ2の選択比確保を両立させることが
できた。That is, in the first step, about 80% of the thickness of the material to be etched is etched using the former condition having a high etching rate and good in-plane uniformity, and the remaining step is performed in the second step. The material to be etched and overetching were performed under the latter condition having a high selectivity. As a result, both reduction of the total etching time and securing of the selectivity of the underlying SiO 2 could be achieved at the same time.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上詳述したように本発明は、プラズマ
源にＩＣＰを用いることにより、ＭｏＷのような高融点
金属と酸化膜（Ｓｉ０2）とのエッチング選択比を十分
にとることが可能なドライエッチング方法を提供するこ
とができる。As described above in detail, according to the present invention, by using ICP as a plasma source, it is possible to obtain a sufficient etching selectivity between a refractory metal such as MoW and an oxide film (SiO 2 ). It is possible to provide a simple dry etching method.
【図１】 本発明の一実施形態におけるドライエッチン
グ方法に用いられるＩＣＰドライエッチング装置の概略
を示す断面図FIG. 1 is a sectional view schematically showing an ICP dry etching apparatus used in a dry etching method according to an embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の一実施形態のドライエッチング方法
における、Ｏ2流量に対する、ＭｏＷエッチングレー
ト、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比の関係を示す
グラフFIG. 2 is a graph showing the relationship between the O 2 flow rate, the MoW etching rate, and the etching selectivity with SiO 2 in the dry etching method according to one embodiment of the present invention.
【図３】 本発明の一実施形態のドライエッチング方法
における、ＩＣＰ高周波電力に対する、ＭｏＷエッチン
グレート、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比の関係
を示すグラフFIG. 3 is a graph showing the relationship between the MoW etching rate and the etching selectivity to SiO 2 with respect to the ICP high-frequency power in the dry etching method according to one embodiment of the present invention.
【図４】 本発明の一実施形態のドライエッチング方法
における、バイアス高周波電力に対する、ＭｏＷエッチ
ングレート、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比の関
係を示すグラフFIG. 4 is a graph showing a relationship between a high-frequency bias power, a MoW etching rate, and an etching selectivity to SiO 2 in a dry etching method according to an embodiment of the present invention.
【図５】 本発明の一実施形態のドライエッチング方法
における、ガス圧力に対する、ＭｏＷエッチングレー
ト、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比の関係を示す
グラフFIG. 5 is a graph showing the relationship between the gas pressure, the MoW etching rate, and the etching selectivity with SiO 2 in the dry etching method according to one embodiment of the present invention.
【図６】 本発明の一実施形態のドライエッチング方法
における、下部電極温度に対する、ＭｏＷエッチングレ
ート、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比の関係を示
すグラフFIG. 6 is a graph showing the relationship between the lower electrode temperature, the MoW etching rate, and the etching selectivity with respect to SiO 2 in the dry etching method according to one embodiment of the present invention.
【図７】 本発明の一実施形態におけるゲート電極の形
成工程を示す断面図FIG. 7 is a sectional view showing a step of forming a gate electrode in one embodiment of the present invention.
【図８】 従来例のドライエッチング方法に用いられる
ＲＩＥ装置の断面図FIG. 8 is a sectional view of an RIE apparatus used in a conventional dry etching method.
【図９】 従来例のＲＩＥを用いて高周波電力を変化さ
せた際の、ＭｏＷエッチングレート、およびＳｉＯ2と
のエッチング選択比の関係を示すグラフFIG. 9 is a graph showing the relationship between the MoW etching rate and the etching selectivity with SiO 2 when high frequency power is changed using RIE of a conventional example.
１１ プラズマ源 １２ ＩＣＰ用高周波電源 １３ バイアス用高周波電源 １４ 基板 １５ チャンバー １６ 下部電極 ７１ ガラス基板 ７２ ＳｉＯ2薄膜 ７３ ＭｏＷ薄膜 ７４ レジストパターン ７５ ゲート電極 ８１ チャンバー ８２ａ 上部電極 ８２ｂ 下部電極 ８３ 基板 ８４ 高周波電源DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Plasma source 12 High frequency power supply for ICP 13 High frequency power supply for bias 14 Substrate 15 Chamber 16 Lower electrode 71 Glass substrate 72 SiO 2 thin film 73 MoW thin film 74 Resist pattern 75 Gate electrode 81 Chamber 82 a Upper electrode 82 b Lower electrode 83 Substrate 84 High frequency power supply
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/3205 Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｍ 29/43 29/62 Ｇ Ｆターム(参考） 4K057 DA13 DA16 DB08 DB15 DC10 DD01 DE06 DE08 DE20 DG02 DG06 DG07 DG08 DG15 DM05 DN01 4M104 AA09 BB16 BB17 BB18 CC05 DD67 GG09 HH20 5F004 AA05 BA20 CA03 DA00 DA01 DA18 DA26 DA30 DB00 DB08 DB10 5F033 GG04 HH19 HH20 HH21 HH22 PP15 QQ15 VV06 WW05 WW07──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/3205 H01L 21/88 M 29/43 29/62 G F-term (Reference) 4K057 DA13 DA16 DB08 DB15 DB15 DC10 DD01 DE06 DE08 DE20 DG02 DG06 DG07 DG08 DG15 DM05 DN01 4M104 AA09 BB16 BB17 BB18 CC05 DD67 GG09 HH20 5F004 AA05 BA20 CA03 DA00 DA01 DA18 DA26 DA30 DB00 DB08 DB10 5F033 GG04 HH19 HH20 HH15H07 PP06
Claims (9)
記反応性ガスを励起してプラズマを発生させることによ
り活性種およびイオンを生成し、前記チャンバー内に配
置した基板の表面に酸化膜を介して形成された高融点金
属薄膜を、レジストパターンをマスクとして用いてドラ
イエッチングする方法において、 プラズマ源として、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄ
ｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）を
用いて高密度プラズマを生成することを特徴とするドラ
イエッチング方法。1. A reactive gas is introduced into a chamber, active species and ions are generated by exciting the reactive gas to generate plasma, and an oxide film is formed on a surface of a substrate disposed in the chamber. In a method of dry-etching a refractory metal thin film formed through a resist pattern as a mask, an inductively coupled plasma (ICP: Ind) is used as a plasma source.
A dry etching method characterized in that high-density plasma is generated using actively coupled plasma.
酸素ガスとを含むことを特徴とする請求項１記載のドラ
イエッチング方法。2. The dry etching method according to claim 1, wherein the reactive gas includes a fluorine-containing compound gas and an oxygen gas.
ガス（ＦＧ）と酸素ガス（ＯＧ）の混合体積比率が、Ｆ
Ｇ：ＯＧ＝３０：１〜３であることを特徴とする請求項
１または２に記載のドライエッチング方法。3. A mixing volume ratio of a fluorine-containing compound gas (FG) and an oxygen gas (OG) constituting a reactive gas is F:
3. The dry etching method according to claim 1, wherein G: OG = 30: 1 to 3.
電力（ＩＰ）と基板下部の電極にバイアス電位として印
加する高周波電力（ＢＰ）の比率が、ＩＰ：ＢＰ＝２
０：２〜４であることを特徴とする請求項１または２に
記載のドライエッチング方法。4. The ratio of the high-frequency power (IP) applied to the high-density plasma generation unit to the high-frequency power (BP) applied as a bias potential to the electrode under the substrate is IP: BP = 2.
The dry etching method according to claim 1, wherein 0: 2 to 4.
のガス圧力が、８〜１２Ｐａであることを特徴とする請
求項１または２に記載のドライエッチング方法。5. The dry etching method according to claim 1, wherein a gas pressure in the chamber when the reactive gas is introduced is 8 to 12 Pa.
極の温度を、５０℃〜８０℃としたことを特徴とする請
求項１または２に記載のドライエッチング方法。6. The dry etching method according to claim 1, wherein the temperature of the lower electrode on which the substrate is arranged in the chamber is set to 50 ° C. to 80 ° C.
電力（ＩＰ）と基板下部の電極にバイアス電位として印
加する高周波電力（ＢＰ）の比率が、ＩＰ：ＢＰ＝２
０：５〜７の領域、及びＩＰ：ＢＰ＝２０：２〜４の領
域を用いる２ステップエッチングを行うことを特徴とす
る請求項１または２に記載のドライエッチング方法。7. The ratio of the high-frequency power (IP) applied to the high-density plasma generation unit to the high-frequency power (BP) applied as a bias potential to the electrode under the substrate is IP: BP = 2.
3. The dry etching method according to claim 1, wherein a two-step etching is performed using a region of 0: 5 to 7 and a region of IP: BP = 20: 2 to 4.
ステン、タンタル、モリブデン−タングステン合金、及
びモリブデン−タンタル合金から選ばれた少なくとも一
種を含む金属から構成されていることを特徴とする請求
項１に記載のドライエッチング方法。8. The method according to claim 1, wherein the refractory metal thin film is made of a metal containing at least one selected from molybdenum, tungsten, tantalum, a molybdenum-tungsten alloy, and a molybdenum-tantalum alloy. The dry etching method described.
記反応性ガスを励起してプラズマを発生させることによ
り活性種およびイオンを生成し、前記チャンバー内に配
置した基板上に形成された薄膜をドライエッチングする
ように構成されたドライエッチング装置において、 高密度プラズマを生成する誘導結合プラズマ源と、前記
高密度プラズマの密度を制御するＩＣＰ用高周波電源
と、前記基板に対してバイアス電位を与えるために下部
電極側に設けた高周波電源とを具備し、生成される前記
高密度プラズマの密度と、前記基板に入射するイオンエ
ネルギーとを、独立して制御できることを特徴とするド
ライエッチング装置。9. A thin film formed on a substrate placed in the chamber, by introducing a reactive gas into the chamber and exciting the reactive gas to generate plasma to generate active species and ions. A dry etching apparatus configured to dry-etch a substrate, comprising: an inductively coupled plasma source that generates high-density plasma; a high-frequency power supply for ICP that controls the density of the high-density plasma; and a bias potential applied to the substrate. A high-frequency power source provided on the lower electrode side for independently controlling the density of the generated high-density plasma and the ion energy incident on the substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000228490A JP2002043296A (en) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | Method and device for dry etching |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000228490A JP2002043296A (en) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | Method and device for dry etching |
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| JP2002043296A true JP2002043296A (en) | 2002-02-08 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2002043296A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006000978A (en) * | 2004-06-18 | 2006-01-05 | Konica Minolta Holdings Inc | Silicon substrate processing method, die for optical element, mother die of die for optical element, optical element, and diffraction grating |
-
2000
- 2000-07-28 JP JP2000228490A patent/JP2002043296A/en active Pending
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