JP2003273089A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device

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JP2003273089A
JP2003273089A JP2003013143A JP2003013143A JP2003273089A JP 2003273089 A JP2003273089 A JP 2003273089A JP 2003013143 A JP2003013143 A JP 2003013143A JP 2003013143 A JP2003013143 A JP 2003013143A JP 2003273089 A JP2003273089 A JP 2003273089A
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和典 辻本
Shinichi Taji
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To attain a processing of high anisotropy and low gate breakdown rate in dry etching. <P>SOLUTION: Plasma is generated by ECR resonance of electromagnetic waves and a magnetic field generated, by supplying UHF electric power to a micro-strip line 4 installed on a surface on an atmosphere side of a dielectric 2 separating the vacuum inside and on the outside, and a conductive film is dry-etched with the plasma. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、半導体装置を製造
する際のドライエッチング工程に用いられる有磁場プラ
ズマ発生装置、およびこの有磁場プラズマ発生装置を用
いた半導体装置の配線等のドライエッチング工程を含む
半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic field plasma generator used in a dry etching process for manufacturing a semiconductor device, and a dry etching process for wiring of a semiconductor device using the magnetic field plasma generator. The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device including the semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体装置の製造の際に用いられ
るプラズマ処理の工程に、有磁場プラズマ発生装置が用
いられてきた。この有磁場プラズマ発生装置について
は、例えば特開平8−337887や特開平9−321
031に記載されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a magnetic field plasma generator has been used in the process of plasma treatment used in the manufacture of semiconductor devices. Regarding this magnetic field plasma generator, for example, JP-A-8-337887 and JP-A-9-321.
031.

【0003】特開平8−337887は、図2に示すよ
うにアースに接地された円盤状電極1と誘電体2および
誘電体を介して対向する面に設置された高周波の印加さ
れた円盤状電極3よりなるマイクロストリップアンテナ
(以下MSAと略する)に、高周波としてマイクロ波を供
給した際にMSAから放射される電磁波と、ソレノイドコ
イルによって形成される磁場との電子サイクロトロン共
鳴(ECR)によって、真空処理室内に反応性ガスのプラ
ズマを形成するものである。このプラズマを、試料台上
に保持された試料に照射することによって試料を加工す
る。反応性ガスは、試料に対向する面に設置された誘電
体のシャワープレート構造から供給される。また、MSA
は真空処理室の内部と外部を分ける誘電体の大気側に設
置される構造になっている。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-337887 discloses a disk-shaped electrode 1 to which a high frequency is applied, which is installed on the surface facing the disk-shaped electrode 1 grounded to the earth and the dielectric 2 and the dielectric as shown in FIG. A microstrip antenna consisting of 3 (hereinafter abbreviated as MSA) is evacuated by electron cyclotron resonance (ECR) between an electromagnetic wave emitted from the MSA when a microwave is supplied as a high frequency and a magnetic field formed by a solenoid coil. The plasma of the reactive gas is formed in the processing chamber. The sample is processed by irradiating the sample held on the sample table with this plasma. The reactive gas is supplied from a dielectric shower plate structure provided on the surface facing the sample. Also, MSA
Has a structure installed on the atmosphere side of a dielectric that separates the inside and the outside of the vacuum processing chamber.

【0004】特開平9−321031は、真空処理室内
に設置したMSAにUHF波を供給することによってMSAから
放射される電磁波と、ソレノイドコイルによって形成さ
れる磁場のECR共鳴によって、プラズマを形成するもの
である。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-321031 forms plasma by ECR resonance of an electromagnetic wave radiated from an MSA provided by supplying a UHF wave to the MSA installed in a vacuum processing chamber and a magnetic field formed by a solenoid coil. Is.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】近年半導体の微細加工
では、異方性エッチングのために0.5Pa以下の低圧力で
の処理が必須になっている。また、チャージアップによ
るゲート破壊防止のため、ゲート配線やゲート配線に電
気的につながったメタル配線をエッチングする場合、
(1)ウエーハ上のイオン電流密度を低減することと
(2)イオン電流密度の面内分布を均一にすることの二
つが重要になっている。
In recent years, in fine processing of semiconductors, processing at a low pressure of 0.5 Pa or less is essential for anisotropic etching. Also, in order to prevent gate breakdown due to charge-up, when etching gate wiring or metal wiring electrically connected to the gate wiring,
It is important to (1) reduce the ion current density on the wafer and (2) make the in-plane distribution of the ion current density uniform.

【0006】しかし、従来の有磁場プラズマ発生装置で
は、低圧力の条件で、低イオン電流密度で安定均一な放
電をさせることが難しかった。前記の特開平8−337
887は、マイクロ波を用いているため、波長が処理室
に対して短く、処理室内では複数のモードのプラズマが
存在可能である。そのため、低圧低イオン電流の条件で
は、プラズマが存在可能なモード間で頻繁に転位し、放
電が安定しないことがわかった。また、前記の特開平9
−321031は、MSAを真空処理室内部に設置してい
るため、近接場によるMSAの円盤状電極3の端部の強電
界によって、アンテナ端部の付近で高密度のプラズマが
生成され、低圧領域で均一なプラズマを生成できないこ
とがわかった。
However, in the conventional magnetic field plasma generator, it was difficult to carry out stable and uniform discharge at a low ion current density under a low pressure condition. The above-mentioned JP-A-8-337.
Since 887 uses microwaves, its wavelength is shorter than that of the processing chamber, and plasma in multiple modes can exist in the processing chamber. Therefore, it was found that under the condition of low voltage and low ion current, the plasma was frequently dislocated between modes in which the plasma could exist, and the discharge was not stable. In addition, the above-mentioned JP-A-9
-321031 has the MSA installed in the vacuum processing chamber, so a high-density plasma is generated near the end of the antenna due to the strong electric field at the end of the disk-shaped electrode 3 of the MSA due to the near field, and the low-voltage region. It was found that a uniform plasma could not be generated at.

【0007】また、イオン電流密度の面内分布が不均一
になってしまうと、面内のエッチング速度が不均一にな
ってしまい、ひいては歩留まりに影響してしまう。
Further, if the in-plane distribution of the ion current density becomes non-uniform, the in-plane etching rate becomes non-uniform, which in turn affects the yield.

【0008】本発明の目的は、イオン電流密度やエッチ
ング速度の面内分布が均一で、低圧の条件で、かつの低
イオン電流密度で安定な均一な放電のできる有磁場プラ
ズマ発生装置及びこの装置を用いた半導体装置の製造方
法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a magnetic field plasma generator which has a uniform ion current density and an in-plane distribution of an etching rate, which can perform stable and uniform discharge under a low pressure condition and a low ion current density, and this device. It is to provide a method of manufacturing a semiconductor device using the.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的は、(1)分離
板を介した真空処理室外部に設置したアンテナ(MSA)
に300MHz以上1GHz以下のUHF波を供給することによってM
SAから放射される電磁波と、ソレノイドコイルによって
形成される磁場のECR共鳴によって、プラズマを形成す
る方式を用いることで達成される。UHF波を用いている
ため、波長が処理室内径と同等となり、単一モードのプ
ラズマしか存在できない。そのため、モード間転位によ
るプラズマの不安定がなくなる。また、真空処理室の内
部と真空処理室内よりも圧力が高い大気側の外部を分け
る誘電体(分離板)の大気側にMSAを設置した構造にす
ることで、近接場による円盤状電極MSA端部の、強電界
による高密度プラズマの生成が抑制され、低圧でも均一
なプラズマが生成できる。なお、本明細書では、UHF
帯とは、300MHz以上1GHz以下の周波数領域を
いう。
[Means for Solving the Problems] The above objects are (1) an antenna (MSA) installed outside a vacuum processing chamber through a separation plate.
By supplying UHF waves of 300MHz or more and 1GHz or less to
This is achieved by using the method of forming plasma by the ECR resonance of the electromagnetic wave emitted from SA and the magnetic field formed by the solenoid coil. Since UHF waves are used, the wavelength is the same as the inside diameter of the processing chamber, and only single mode plasma can exist. Therefore, instability of plasma due to dislocation between modes is eliminated. In addition, the structure is such that the MSA is installed on the atmosphere side of the dielectric (separator) that separates the inside of the vacuum processing chamber and the outside of the atmosphere side where the pressure is higher than the vacuum processing chamber, so that the disk-shaped electrode MSA end Generation of high-density plasma due to a strong electric field is suppressed, and uniform plasma can be generated even at low pressure. In the present specification, UHF
The band refers to a frequency region of 300 MHz or more and 1 GHz or less.

【0010】また、ガスを供給するシャワープレートと
試料台との距離を100mm未満とすることで、密パタ
ーンと疎パターンのCDゲインの差が小さくなる効果が
ある。さらに、シャワープレート径をウエハー径の3/
4以下とすることで、さらにCDゲインの差を小さくす
ることが可能となる。
Further, by setting the distance between the shower plate for supplying the gas and the sample table to be less than 100 mm, the difference in CD gain between the dense pattern and the sparse pattern can be reduced. Furthermore, set the shower plate diameter to 3 / of the wafer diameter.
By setting it to 4 or less, the difference in CD gain can be further reduced.

【0011】(2)また、UHF帯の周波数を用い、0.
1Pa〜0.5Paの低圧の条件で、かつ、0.6mA/cm2〜2mA/c
m2の低イオン電流密度でプラズマ処理を行うことで達成
される。0.1Pa以上の圧力、かつイオン電流密度0.6mA/
cm2以上とすることで、実用的なエッチング速度を維持
することができる。一方、チャージアップ低減のため、
イオン電流密度は2mA/cm2以下とすることが、また異
方性エッチングを達成するため、0.5Pa以下の圧力
とすることが必要である。
(2) In addition, the frequency in the UHF band is used and 0.
In low pressure conditions 1Pa~0.5Pa, and, 0.6mA / cm 2 ~2mA / c
It is achieved by performing plasma treatment at a low ion current density of m 2 . Pressure of 0.1 Pa or more and ion current density of 0.6 mA /
By setting it to be cm 2 or more, a practical etching rate can be maintained. On the other hand, to reduce charge-up,
The ion current density should be 2 mA / cm 2 or less, and the pressure should be 0.5 Pa or less to achieve anisotropic etching.

【0012】ここで、0.5Paの条件でMSAに印加する周波
数を変化させた場合の放電特性を図5に示す。周波数が
1GHz以上では、0.5Pa以下の低圧では、放電不安定の問
題があるため、2mA/cm2以下の低密度領域が実現できな
い。また、周波数300MHz以下の周波数では、電磁波の放
射効率が悪いため、近接場電界によるプラズマ発生のな
い本構造では、プラズマ放電が維持できない。すなわ
ち、0.5Paの低圧で2mA/cm2以下の低イオン電流密度のプ
ラズマを効率的に生成できるのは、300MHz以上1GHz以下
の領域に限られることがわかる。
FIG. 5 shows the discharge characteristics when the frequency applied to the MSA is changed under the condition of 0.5 Pa. At a frequency of 1 GHz or more, a low density region of 2 mA / cm 2 or less cannot be realized at a low pressure of 0.5 Pa or less due to the problem of discharge instability. Further, at a frequency of 300 MHz or less, since the radiation efficiency of electromagnetic waves is poor, plasma discharge cannot be maintained in this structure in which plasma is not generated by the near-field electric field. That is, it can be seen that the plasma having a low ion current density of 2 mA / cm 2 or less at a low pressure of 0.5 Pa can be efficiently generated only in the region of 300 MHz or more and 1 GHz or less.

【0013】(3)さらに、アンテナからみて凸型のE
CR面になるような磁場分布を形成して、プラズマ処理
することによって達成される。特に、ECR面とシャワ
ープレートとの交点がアンテナ径よりも内側になると効
果的である。このようにすることで、ECR共鳴が中心
部で生じ、中心部のプラズマ密度が増加し、均一な分布
を形成できる。
(3) Furthermore, the convex E as seen from the antenna
This is achieved by forming a magnetic field distribution so as to form a CR plane and performing plasma processing. In particular, it is effective if the intersection between the ECR surface and the shower plate is inside the antenna diameter. By doing so, ECR resonance occurs in the central portion, the plasma density in the central portion increases, and a uniform distribution can be formed.

【0014】具体的には、アンテナの上方に小径コイル
を設置する。この小径コイルの内径は、アンテナ径より
も小さくする。
Specifically, a small-diameter coil is installed above the antenna. The inner diameter of this small-diameter coil is smaller than the antenna diameter.

【0015】また、プラズマ放電を着火する際には、ア
ンテナから見て凹型のECR面となるようにし、着火後
凸型のECR面となるように制御すると良い。プラズマ
放電の着火性は、凸型のECR面の場合には悪く、凹型
のECR面の場合は良好だからである。特に、ECR面
とシャワープレートとの交点がアンテナ径の外側になる
場合、着火性が向上する。このようなECR面の凹凸面
の制御は、試料台外周部の磁場コイルを制御することで
行うことができる。
When the plasma discharge is ignited, it may be controlled so that the ECR surface is concave when viewed from the antenna and the ECR surface is convex after ignition. This is because the ignitability of plasma discharge is poor in the case of a convex ECR surface and good in the case of a concave ECR surface. In particular, when the intersection between the ECR surface and the shower plate is outside the antenna diameter, the ignitability is improved. Such control of the uneven surface of the ECR surface can be performed by controlling the magnetic field coil on the outer peripheral portion of the sample table.

【0016】(4)さらに、特にプラズマ密度が外高分
布となっている場合、アンテナ裏面に高さが30mm以
上の空洞部を設けることで、達成される。このようにす
ることで、電界の外周での集中を緩和し、プラズマ密度
の外高分布を解消することができる。そして、イオン電
流密度の面内分布が均一化され、エッチング速度の面内
均一化が図れるようになる。
(4) Furthermore, particularly when the plasma density has an outer height distribution, it can be achieved by providing a cavity having a height of 30 mm or more on the back surface of the antenna. By doing so, the concentration of the electric field on the outer periphery can be alleviated and the outer high distribution of the plasma density can be eliminated. Then, the in-plane distribution of the ion current density is made uniform, and the etching rate can be made uniform in the surface.

【0017】(5)また、エッチング中のプラズマ密度
の変化をモニタリングし、プラズマ密度が増加した場合
はアンテナから見て凸型のECRの曲率を増加させ、逆
にプラズマ密度が減少した場合は、アンテナから見て凸
型のECRの曲率を減少させるように、磁場コイルにフ
ィードバックをかけることによっても達成される。特
に、プラズマ密度が増加すると外周高プラズマ分布とな
り、プラズマ密度が減少すると中心高プラズマ分布とな
るからである。多層膜をエッチングする際は、被エッチ
ング膜の種類に伴い、プラズマ中に放出される反応生成
物が変化し、プラズマ密度が変化するため、特に多層膜
をエッチングする際、このようにモニタリングすると効
果的である。
(5) Also, the change in plasma density during etching is monitored, and when the plasma density increases, the curvature of the convex ECR seen from the antenna is increased, and conversely, when the plasma density decreases, It is also achieved by providing feedback to the magnetic field coils so as to reduce the curvature of the convex ECR as seen from the antenna. Particularly, when the plasma density is increased, the outer peripheral high plasma distribution is obtained, and when the plasma density is decreased, the central high plasma distribution is obtained. When etching a multilayer film, the reaction product released into the plasma changes depending on the type of the film to be etched, and the plasma density changes. Target.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】(実施例1)図1は本発明のドラ
イエッチング装置の一例である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) FIG. 1 shows an example of a dry etching apparatus of the present invention.

【0019】この装置では、MSA4から放射される電磁
波と、ソレノイドコイル5,6によって形成される磁場
との電子サイクロトロン共鳴によって、真空処理室内に
反応性ガスのプラズマが形成される。このプラズマを、
試料台7上に保持された試料8に照射することによって
試料8を加工する。反応性ガスは、試料に対向する面に
設置されたシャワープレート9から供給することによっ
て、均一な反応性ガスの供給が可能である。また、真空
処理室の内部と外部を分ける誘電体10の大気側にMSA
4が設置されることによって、近接場による円盤状電極
3の端部での高密度プラズマの生成が抑制される。ま
た、円盤状電極3の腐食による特性の変化や円盤状電極
3の腐食反応生成物による試料の汚染も防止できる。本
実施例では、誘電体10として厚み35mmの石英円盤
を用いた。
In this apparatus, a plasma of a reactive gas is formed in the vacuum processing chamber by electron cyclotron resonance between the electromagnetic wave emitted from the MSA 4 and the magnetic field formed by the solenoid coils 5 and 6. This plasma
The sample 8 is processed by irradiating the sample 8 held on the sample table 7. By supplying the reactive gas from the shower plate 9 installed on the surface facing the sample, it is possible to uniformly supply the reactive gas. In addition, MSA is placed on the atmosphere side of the dielectric 10 that separates the inside and the outside of the vacuum processing chamber.
The provision of 4 suppresses the generation of high-density plasma at the end of the disk-shaped electrode 3 due to the near field. In addition, it is possible to prevent the characteristics of the disk-shaped electrode 3 from being changed due to corrosion and the contamination of the sample with the corrosion reaction product of the disk-shaped electrode 3. In this example, a quartz disk having a thickness of 35 mm was used as the dielectric 10.

【0020】また、本装置では、円盤状電極3に印加す
る高周波としてUHF帯の高周波を用いることによっ
て、低圧低密度のプラズマでも安定なプラズマを形成で
きる。さらに、均一プラズマ形成に最適な軸対象のプラ
ズマが形成できるよう次の二つの工夫がしてある。一点
目はMSA4で図3のような軸対称のTM01モードが共
振できるよう円盤状電極3に印加するUHF波の周波
数、円盤状電極3の径、誘電体円盤2の材料および厚み
を設定している。本実施例では、UHF波の周波数を4
50MHz、円盤状電極3の径を255mm、誘電体2
として厚み20mmのアルミナを用いた。二点目は円盤状
電極3に軸対象に高周波を給電できるよう、給電部11
を円錐形状にし、円錐の頂点からアンテナに給電する構
造になっている。また、本装置では、金属汚染対策とし
て石英の内筒12を入れている。このような誘電体性の
内筒12を入れる場合、内筒が少しでも偏心して、設置
されると、プラズマが軸対象からずれる問題がある。こ
の問題を解決するためには、アース電位に接地された導
体円筒13を設け、かつ、図1中にアース折返し高さと
して定義される内筒12と導体円筒13の重なり部分の
長さを10mm以上にすることで、完全に防止できることが
わかった。
Further, in the present apparatus, by using the UHF band high frequency as the high frequency applied to the disk-shaped electrode 3, stable plasma can be formed even with low pressure and low density plasma. Furthermore, the following two measures have been taken so that an axially symmetrical plasma most suitable for uniform plasma formation can be formed. The first point is to set the frequency of the UHF wave applied to the disk electrode 3, the diameter of the disk electrode 3, the material and thickness of the dielectric disk 2 so that the axially symmetric TM01 mode as shown in FIG. There is. In this embodiment, the frequency of the UHF wave is set to 4
50 MHz, the diameter of the disk-shaped electrode 3 is 255 mm, the dielectric 2
As the material, alumina having a thickness of 20 mm was used. The second point is a power supply unit 11 so that a high frequency power can be supplied to the disk-shaped electrode 3 as an axial target.
Has a conical shape, and the antenna is fed from the apex of the cone. Further, in this apparatus, a quartz inner cylinder 12 is inserted as a measure against metal contamination. When such a dielectric inner cylinder 12 is inserted, if the inner cylinder is slightly eccentric and installed, there is a problem that the plasma deviates from the axial symmetry. In order to solve this problem, the conductor cylinder 13 grounded to the ground potential is provided, and the length of the overlapping portion of the inner cylinder 12 and the conductor cylinder 13 defined as the earth turn-up height in FIG. It was found that the above can completely prevent it.

【0021】本装置を用いて塩素ガスプラズマの放電特
性を評価した結果を図4に示す。また、比較のために従
来の有磁場マイクロ波プラズマ発生装置の放電特性も図
4に示す。図4に示したとおり、従来の有磁場マイクロ
波プラズマでは、圧力が低いほど、またイオン電流密度
が低いほど、放電が不安定となってしまった。しかし、
本発明のように、UHF帯の周波数を、MSAに印加す
ることで、従来の有磁場マイクロ波プラズマ発生装置で
は実現できなかった低圧低イオン電流の領域でも、安定
で均一な放電ができるようになった。
FIG. 4 shows the results of evaluating the discharge characteristics of chlorine gas plasma using this apparatus. For comparison, the discharge characteristics of the conventional magnetic field microwave plasma generator are also shown in FIG. As shown in FIG. 4, in the conventional magnetic field microwave plasma, the discharge became unstable as the pressure was low and the ion current density was low. But,
As in the present invention, by applying the UHF band frequency to the MSA, it is possible to perform stable and uniform discharge even in a region of low voltage and low ion current which could not be realized by the conventional magnetic field microwave plasma generator. became.

【0022】なお、実施例1のアンテナ構造では、図6
に示すように中心の電界強度が強いため、磁場がない
か、もしくは、磁場が非常に弱い場合、中心でのプラズ
マ密度が高くなる。したがって、さらに高均一のプラズ
マを得るためには、外周のプラズマ密度を増大させる
か、もしくは、中心のプラズマ密度を低下させる必要が
ある。外周のプラズマ密度を増加させるECR磁場の調整
方法を実施例2で、中心のプラズマ密度を低下させる方
法を実施例3でそれぞれ説明する。
In the antenna structure of the first embodiment, as shown in FIG.
Since the electric field strength at the center is strong as shown in, the plasma density at the center becomes high when there is no magnetic field or when the magnetic field is very weak. Therefore, in order to obtain even more uniform plasma, it is necessary to increase the plasma density in the outer circumference or decrease the plasma density in the center. A method for adjusting the ECR magnetic field for increasing the plasma density in the outer circumference will be described in a second embodiment, and a method for decreasing the plasma density in the center will be described in a third embodiment.

【0023】(実施例2)本実施例は、上述のように、
外周のプラズマ密度を増加させるECR磁場の形成方法に
ついて述べる。
(Embodiment 2) In this embodiment, as described above,
The method of forming the ECR magnetic field that increases the plasma density of the outer circumference is described.

【0024】図7は実施例1のアンテナ構造の場合の電
界の向きを示している。本構造では外周部で横向き、中
心部で縦向きの電界が生じる。このため、図8のよう
に、電子サイクロトロン共鳴の生じるレベル大きさの縦
向きの磁場がある場合、電界と磁場が直交する外周で強
い共鳴が生じるため、外周のプラズマ密度を増加させる
ことができる。このような、磁場を作るためには、図8
のソレノイドコイル6のように、上端面が円盤状導体3
より高く、下端面がシャワープレート下端より低く、ア
ンテナからシャワープレートの外周を覆うようなソレノ
イドコイルを搭載する必要がある。このソレノイドコイ
ル6の電流の大きさを調節し、縦向きの磁場の大きさ
を、増減させることによって、イオン電流密度の分布を
調整できる。
FIG. 7 shows the direction of the electric field in the case of the antenna structure of the first embodiment. In this structure, a horizontal electric field is generated at the outer peripheral portion and a vertical electric field is generated at the central portion. Therefore, as shown in FIG. 8, when there is a vertical magnetic field having a level magnitude that causes electron cyclotron resonance, strong resonance occurs at the outer periphery where the electric field and the magnetic field are orthogonal to each other, so that the plasma density at the outer periphery can be increased. . To create such a magnetic field,
Like the solenoid coil 6 of, the upper end surface is a disc-shaped conductor 3
It is necessary to mount a solenoid coil that is higher than the lower end of the shower plate and covers the outer periphery of the shower plate from the antenna. The distribution of the ion current density can be adjusted by adjusting the magnitude of the current of the solenoid coil 6 and increasing or decreasing the magnitude of the vertical magnetic field.

【0025】例えば条件1のように磁場強度が弱く電子
サクロトロン共鳴を起こす領域(以下ECR面と略す)が
真空処理室外部にある場合は、図9のように中心高のイ
オン電流密度分布に、また、条件3のように磁場強度が
強くECR面が真空処理室内部に完全に入る場合には、外
周高分布になる。特に磁場強度が外周で強く、外周のみ
にECR面がある場合(条件2)、図9のように高均一性
のプラズマが実現できる。
For example, when the region where the magnetic field intensity is weak and electron sacrotron resonance occurs (hereinafter abbreviated as ECR surface) is outside the vacuum processing chamber as in condition 1, the ion current density distribution at the center height is as shown in FIG. Further, when the magnetic field strength is strong and the ECR surface completely enters the inside of the vacuum processing chamber as in condition 3, the outer circumference has a high distribution. In particular, when the magnetic field strength is strong on the outer circumference and the ECR surface exists only on the outer circumference (condition 2), highly uniform plasma can be realized as shown in FIG.

【0026】(実施例3)本実施例では、前述したとお
り、中心のプラズマ密度を低下させる方法を説明する。
(Embodiment 3) In this embodiment, as described above, a method of lowering the central plasma density will be described.

【0027】図10のような発散磁場を用いた場合、プ
ラズマが磁場に沿って外周方向に拡散していくため、中
心のプラズマ密度を低減できる。このような発散磁場を
作るには、内径の小さいソレノイドコイル14をMSA4
の上部に設置することによって実現できることがわかっ
た。
When a divergent magnetic field as shown in FIG. 10 is used, the plasma diffuses in the outer peripheral direction along the magnetic field, so that the central plasma density can be reduced. In order to create such a divergent magnetic field, the solenoid coil 14 with a small inner diameter is
I found that it can be achieved by installing it on the top of the.

【0028】図11にソレノイドコイル14の内径と均
一性の関係を示す。ソレノイドコイルの内径がアンテナ
径より大きい場合、コイル電流を大きくしてもイオン電
流密度のウエーハ面内分布は中高を示す正の値をとる。
内径がアンテナ径255mmより小さくなるになるところか
ら、コイル電流に依存して均一性が変化するようにな
り、電流を増やすにしたがって、中高分布を示す正の均
一性から、ウエーハ面内分布が均一であることを示す均
一性0%、さらに外高分布を示す負の均一性にまで調整
できるようになることがわかる。このことから、均一な
プラズマを作るためには内径がアンテナ径より小さいソ
レノイドコイル14を設置することが適していることが
わかった。
FIG. 11 shows the relationship between the inner diameter of the solenoid coil 14 and the uniformity. When the inner diameter of the solenoid coil is larger than the antenna diameter, the in-plane distribution of ion current density on the wafer takes a positive value indicating a medium height even if the coil current is increased.
Since the inner diameter becomes smaller than the antenna diameter of 255 mm, the uniformity changes depending on the coil current, and as the current increases, the distribution within the wafer surface becomes uniform due to the positive uniformity showing a middle-high distribution. It can be seen that the uniformity can be adjusted to 0%, which indicates that, and further, the negative uniformity can be adjusted to exhibit the outer height distribution. From this, it was found that it is suitable to install the solenoid coil 14 having an inner diameter smaller than the antenna diameter in order to generate uniform plasma.

【0029】(実施例4)本実施例では、ECR面の凸
型形状とイオン電流密度の関係について示す。
(Embodiment 4) This embodiment shows the relationship between the convex shape of the ECR surface and the ion current density.

【0030】実施例2および3のソレノイドコイルを用
いて、イオン電流密度の面内分布の均一化を図った。二
つのソレノイドコイルの電流を調整し、図12に示すよ
うにECR面がフラットな磁場(条件1)、下に凸になる
ように調整した磁場(条件2)、さらに曲率を大きく
し、外周部のECR面が真空処理室の外にでる磁場(条件
3)の場合のイオン電流密度の面内分布を図13に示
す。ECR面の曲率が大きい条件においても、外周部のECR
面が真空処理室の外にでない場合は、外周高の分布しか
得られない。ECR面の外周部が真空処理室外部にでる条
件でのみ、均一から中高の分布がえられることがわかっ
た。
Using the solenoid coils of Examples 2 and 3, the in-plane distribution of ion current density was made uniform. By adjusting the currents of the two solenoid coils, as shown in Fig. 12, a magnetic field with a flat ECR surface (condition 1), a magnetic field adjusted so as to be convex downward (condition 2), and further increasing the curvature, the outer peripheral portion FIG. 13 shows the in-plane distribution of the ion current density in the case where the ECR surface of No. 3 is a magnetic field (condition 3) which is outside the vacuum processing chamber. Even under the condition that the curvature of the ECR surface is large, the ECR of the outer peripheral part
If the surface is not outside the vacuum processing chamber, only a distribution of peripheral height is obtained. It was found that a uniform to medium-high distribution can be obtained only under the condition that the outer peripheral part of the ECR surface is outside the vacuum processing chamber.

【0031】次に、ECR面を上に凸にして、イオン電流
密度の面内分布を測定した。この装置構成においても実
施例2の場合と同様ECR面の中心部が真空処理室の外に
でる条件でのみイオン電流密度の面内分布が均一になる
ことが確認された。
Next, the ECR surface was made convex upward, and the in-plane distribution of the ion current density was measured. It was confirmed that in this device configuration, the in-plane distribution of the ion current density becomes uniform only under the condition that the central portion of the ECR surface is outside the vacuum processing chamber as in the case of the second embodiment.

【0032】(実施例5)本実施例では、外高のイオン
電流密度分布を低下させて、面内均一性を高める方法を
示す。
(Embodiment 5) In this embodiment, a method of lowering the ion current density distribution at an outer height to improve the in-plane uniformity will be described.

【0033】実施例2の条件3の上凸型磁場でも、イオ
ン電流密度を均一にできる方法として、次の方法があ
る。図14のように円盤状電極1にリング上の空洞部1
5を設けることで、円盤状電極3の外周の電界強度を低
減し、外周のイオン電流密度を低下させる方法である。
この時の試料8上のイオン電流密度の面内分布を図15
に示す。空洞の大きさが30mm以上にすることで、外周の
プラズマ密度が低下し、外高分布が緩和されるがわかっ
た。また、この時、プラズマ密度自身も増大することが
わかった。
There is the following method for making the ion current density uniform even with the upward convex magnetic field of the condition 3 of the second embodiment. As shown in FIG. 14, the disk-shaped electrode 1 has a hollow portion 1 on the ring.
5 is a method of reducing the electric field strength on the outer circumference of the disk-shaped electrode 3 and lowering the ion current density on the outer circumference.
The in-plane distribution of the ion current density on the sample 8 at this time is shown in FIG.
Shown in. It was found that when the size of the cavity is 30 mm or more, the plasma density at the outer circumference is lowered and the outer height distribution is relaxed. It was also found that the plasma density itself increased at this time.

【0034】(実施例6)本実施例では、プラズマ放電
の着火とプラズマ処理のECR面との関係について示
す。
(Embodiment 6) This embodiment shows the relationship between ignition of plasma discharge and ECR surface of plasma treatment.

【0035】実施例3の下凸ECR磁場を用いた場合、プ
ラズマの着火性が悪い問題がある。この問題を解決する
ため、ECR面が上に凸になるような磁場分布、即ちアン
テナから見て凹型のECR面となるような状態でプラズ
マを着火させ、その後、イオン電流密度の面内分布が均
一になるように磁場分布を調整する方法を検討した。
When the downwardly convex ECR magnetic field of Example 3 is used, there is a problem in that the plasma ignitability is poor. In order to solve this problem, the plasma is ignited in such a manner that the ECR surface is convex upward, that is, the concave ECR surface is seen from the antenna, and then the in-plane distribution of the ion current density is changed. A method of adjusting the magnetic field distribution so as to be uniform was examined.

【0036】ECR面の上凸の曲率を大きくするために
は、図16のソレノイドコイル16のようにアンテナ面
より下に、処理室径より大きな内径のソレノイドコイル
を設け、これに高電流を流すことによって達成される。
このようなコイルを用いて、上に凸のECR磁場を作り、1
200WのUHF電力を1秒間投入してプラズマを着火させ、そ
の後、下凸ECR磁場即ちアンテナから見て凸型のECR
面となるような磁場分布に切替えて均一なプラズマを生
成した。これにより、良好な着火性と安定な均一放電が
持続されることが確認された。
In order to increase the upward convex curvature of the ECR surface, a solenoid coil having an inner diameter larger than the processing chamber diameter is provided below the antenna surface as in the solenoid coil 16 of FIG. 16, and a high current is passed through this. To be achieved.
Using such a coil, create an ECR magnetic field that is convex upward, 1
200W UHF power is applied for 1 second to ignite the plasma and then downward convex ECR magnetic field, that is, convex ECR seen from the antenna
A uniform plasma was generated by switching the magnetic field distribution so that the surface became a plane. As a result, it was confirmed that good ignitability and stable uniform discharge were maintained.

【0037】なお、実施例2〜6の磁場制御によるプラ
ズマの均一化およびプラズマ着火性の改善についてはゲ
ート・メタルなどの配線材料のエッチングだけでなく、
酸化膜、低誘電率膜などの絶縁膜材料のエッチングにお
いても効果がある。
In order to make the plasma uniform and to improve the plasma ignitability by controlling the magnetic field in Examples 2 to 6, not only etching of the wiring material such as the gate metal, but also
It is also effective in etching insulating film materials such as oxide films and low dielectric constant films.

【0038】(実施例7)実施例3の装置において測定
したイオン電流密度および下凸ECR磁場の曲率とイオン
電流密度の面内分布の均一性との関係を図17に示す。
下凸ECR磁場の曲率が同じ条件で、UHF電力高くしてイオ
ン電流密度を増やした場合、イオン電流密度面内分布の
均一性が中高を表わす正から外周高を表わす負に変化す
ることがわかる。
(Embodiment 7) FIG. 17 shows the relationship between the ion current density and the curvature of the downward convex ECR magnetic field measured by the apparatus of Embodiment 3 and the uniformity of the in-plane distribution of the ion current density.
When the UHF power is increased and the ion current density is increased under the same conditions of the downward convex ECR magnetic field, it is found that the uniformity of the ion current density in-plane distribution changes from positive, which represents middle height, to negative, which represents outer circumference height. .

【0039】このことから、多層膜構造の試料のエッチ
ングを想定すると、エッチング中に被エッチング材料が
変化するため、プラズマ中に放出されるエッチング反応
生成物の種類が変わることによって、イオン電流密度が
変化し、イオン電流密度の面内均一性が低下することが
予想される。したがって、多層構造の試料のエッチング
中でも、均一なイオン電流密度の面内分布を維持するた
めには、イオン電流密度の変化に伴って、下凸ECR磁場
の曲率を変える必要がある。
From this, assuming that a sample having a multilayer film structure is to be etched, the material to be etched changes during the etching, so that the type of the etching reaction product released into the plasma changes, so that the ion current density changes. It is expected that the ionic current density changes and the in-plane uniformity of the ion current density decreases. Therefore, in order to maintain the uniform in-plane distribution of the ion current density even during the etching of the sample having the multilayer structure, it is necessary to change the curvature of the downward convex ECR magnetic field with the change of the ion current density.

【0040】これに対応するため、図18のように、試
料に印加するバイアスのパワーとピークtoピーク電圧
(バイアス電圧の最小値と最大値の差)の関係からイオ
ン電流密度を計算し、その結果を用いて下凸ECR磁場の
曲率の最適値を計算し、ソレノイドコイル電流にフィー
ドバックするシステムを開発した。本システムを用い
て、エッチングすることによって多層構造の試料のエッ
チング中でも、イオン電流密度面内分布を均一に保つこ
とができる。
To deal with this, as shown in FIG. 18, the ion current density is calculated from the relationship between the bias power applied to the sample and the peak-to-peak voltage (difference between the minimum value and the maximum value of the bias voltage). Using the results, we calculated the optimum value of the curvature of the downward convex ECR magnetic field and developed a system that feeds it back to the solenoid coil current. By using this system, it is possible to keep the ion current density in-plane distribution uniform during etching of a sample having a multilayer structure.

【0041】(実施例8)本実施例では、多層配線のエ
ッチングを行った例を示す。実施例7の装置を用いて多
層構造のメタル配線のエッチングを行なった。被エッチ
ング試料としては、図19に示すように、ゲート配線上
にCVDで堆積させた酸化シリコン15上に、窒化チタ
ン(TiN)18、アルミニウム・銅・シリコン混晶
(Al−Cu−Si)19、窒化チタン(TiN)20
の順で堆積させ、その上にレジストマスク21を形成さ
せた構造のものを用いた。この試料を、Cl2とBCl3、CH4
4%Ar希釈ガス(以下NRと略す)の混合ガスのプラズマ
を用いて0.5Paの低圧で、1mA/cm2の低イオン電流密度
の得られるUHF電力800Wの条件で、試料には40Wの800KHz
のRFバイアスを印加してエッチングした。エッチング
後、CF4とO2の混合ガスプラズマでレジストをアッシン
グ除去し、NMD-3でウエット処理した後の形状を図20
に示す。
(Embodiment 8) In this embodiment, an example of etching a multilayer wiring is shown. Using the apparatus of Example 7, the metal wiring having a multi-layer structure was etched. As the sample to be etched, as shown in FIG. 19, titanium nitride (TiN) 18 and aluminum-copper-silicon mixed crystal (Al-Cu-Si) 19 were formed on silicon oxide 15 deposited on the gate wiring by CVD. , Titanium nitride (TiN) 20
1 was used in this order, and a resist mask 21 was formed on it. This sample was added to Cl 2 , BCl 3 , and CH 4
Using a plasma of a mixed gas of 4% Ar diluted gas (hereinafter abbreviated as NR) at a low pressure of 0.5 Pa and a low ion current density of 1 mA / cm 2 , a UHF power of 800 W and a sample of 40 W, 800 KHz
RF bias was applied to etch. After etching, the resist is ashed and removed by a mixed gas plasma of CF 4 and O 2 , and the shape after wet treatment with NMD-3 is shown in FIG.
Shown in.

【0042】図20に示した疎ハ゜ターンのCDゲインと試料
−シャワープレート間の距離の関係を測定した。その結
果を図21に示す。なお、CDゲインとは、図20に示
した通り、エッチングパターン寸法太り量(細り量)を
いう。
The relationship between the CD gain of the sparse pattern shown in FIG. 20 and the distance between the sample and the shower plate was measured. The result is shown in FIG. Note that the CD gain means an etching pattern dimension thickening amount (thinning amount) as shown in FIG.

【0043】シャワーフ゜レートと試料台の間の距離が100mm以上
となる従来装置のエッチング条件では、周辺のハ゜ターンに
比べ、中心のハ゜ターンのCDケ゛インが大きくなる問題があった
が、シャワーフ゜レートと試料台の間の距離を100mm未満にするこ
とで、中心ハ゜ターンのCDケ゛インが低減され、周辺ハ゜ターンと中心
ハ゜ターンのCDケ゛インの差が少くなることがわかる。また、こ
の効果には図1中に示したのシャワーフ゜レート径も重要な要因
であり、シャワーフ゜レート径170mmでは、効果がなく、シャワーフ゜レー
ト径がウエーハ径の3/4になるシャワーフ゜レート径150mm以下でCDケ
゛イン低減の効果が現れることがわかった。シャワーフ゜レート径10
0mmでは試料−シャワーフ゜レート間の距離を60mmにまで短くする
ことによって、CDケ゛インの面内差のない加工が行なえるこ
とがわかった。
Under the etching conditions of the conventional apparatus in which the distance between the shower plate and the sample table is 100 mm or more, there is a problem that the CD chain of the central pattern becomes larger than that of the peripheral pattern. It can be seen that by setting the distance between them to be less than 100 mm, the CD gain of the central pattern is reduced and the difference between the CD gain of the peripheral pattern and the central pattern is reduced. The shower plate diameter shown in FIG. 1 is also an important factor for this effect. With a shower plate diameter of 170 mm, there is no effect, and the shower plate diameter is 3/4 of the wafer diameter and the shower plate diameter is 150 mm or less. It was found that the effect of reducing the CD gain appeared. Shower plate diameter 10
It was found that when the distance between the sample and the shower plate was 0 mm, the distance between the sample and the shower plate could be shortened to 60 mm, so that processing without in-plane difference of the CD gain could be performed.

【0044】シャワープレート径100mm、試料ッシャワー
プレート間の距離60mmの条件でエッチングした試料のゲ
ートの破壊を測定した結果を図22に示す。ゲート破壊
を受けたICチップを示す黒い部分が全く見られない。す
なわち、1mA/cm2以下の低イオン電流密度にすることに
よって、異方性加工の可能な0.5Pa以下の低圧でもゲー
ト破壊のないエッチングを実現できることがわかった。
FIG. 22 shows the results of measuring the breakdown of the gate of the sample etched under the conditions of a shower plate diameter of 100 mm and a distance between the sample shower plate of 60 mm. There are no black areas showing the IC chip that has undergone gate destruction. That is, it was found that by setting a low ion current density of 1 mA / cm 2 or less, it is possible to realize etching without gate breakdown even at a low pressure of 0.5 Pa or less, which allows anisotropic processing.

【0045】ここでは、メタルのエッチングについて述
べたが、本実施例の試料ッシャワープレート間距離の効
果や、低圧低イオン電流におけるエッチングの効果は、
ゲートのエッチングでも同様である。
Although the metal etching has been described here, the effect of the distance between the sample shower plates of this embodiment and the effect of the etching at a low pressure and low ion current are as follows.
The same applies to gate etching.

【0046】なお、上記の密パターンとは、例えばDR
AMではメモリマット部の配線パターンをいい、疎パタ
ーンとは、周辺回路部の配線パターンをいう。
The dense pattern is, for example, DR.
In AM, the wiring pattern of the memory mat portion is referred to, and the sparse pattern is the wiring pattern of the peripheral circuit portion.

【0047】(実施例9)図23はCMOSゲート加工工程
の流れを示す図である。まず、CVD法によってシリコン
酸化膜上にi-Polyを堆積させる。このi-Poly上にフォト
レジストを塗布してリソグラフィー技術によってパター
ニングを行いレジストパターンを形成する。このレジス
トパターンをマスクにしてP+のイオン注入を行なった
後、レジストを剥離してアニールを行うことによって、
隣り合うi-Poly層 n+Poly-Si層を形成する。このi-Poly
/n+Poly-Si層上にCVDによってSi3N4を堆積させる。次
にフォトレジストを塗布してリソグラフィー技術によっ
てパターニングを行いレジストパターンを形成する。こ
のレジストパターンをマスクにしてSi3N4層をCHF3/O2
/Ar混合ガスプラズマによって異方性エッチングする。
さらにレジストをアッシング除去してSi3N4マスクを形
成する。このサンプルのi-Poly/n+Poly-Si層をSi 3N4
マスクとして、実施例2の装置を用いて、異方性エッチ
ングを行った。異方性エッチングは、Cl2、O2、HBrの混
合ガスを用いて0.1〜0.2Paの低圧、1mA/cm2の低イオン
電流密度の得られるUHF電力800Wで、試料に800KHz・40W
のRFバイアスを印加して行った。本装置でエッチングす
ることによって、i-Polyパターンとn+Poly-Siパターン
で形状差のないエッチングが行えた。次に残ったSi3N4
/Poly-Siパターンをマスクにリンのドーピング工程を
行いCMOSゲートを形成させた。
(Embodiment 9) FIG. 23 shows a CMOS gate processing step.
It is a figure which shows the flow of. First, silicon by the CVD method
Deposit i-Poly on the oxide film. Photo on this i-Poly
Apply resist and pattern by lithography technology
And a resist pattern is formed. This register
P as a mask+Ion implantation of
After that, by removing the resist and annealing,
Adjacent i-Poly layer n+Form a Poly-Si layer. This i-Poly
/ N+Si on the Poly-Si layer by CVD3NFourDeposit. Next
Photoresist is applied to the
Patterning is performed to form a resist pattern. This
Using the resist pattern of3NFourCHF layers3/ O2
Anisotropic etching is performed with a mixed gas / Ar plasma.
Furthermore, the resist is removed by ashing to remove Si.3NFourShape mask
To achieve. I-Poly / n of this sample+Poly-Si layer as Si 3NFourTo
Anisotropic etching was performed using the apparatus of Example 2 as a mask.
I went out. Anisotropic etching is Cl2, O2, HBr mixed
Low pressure of 0.1-0.2Pa using combined gas, 1mA / cm2Low ion of
UHF power of 800W that can obtain current density, 800KHz ・ 40W on the sample
RF bias was applied. Etching with this device
I-Poly pattern and n+Poly-Si pattern
It was possible to perform etching with no difference in shape. The remaining Si3NFour
/ Poly-Si pattern is used as a mask for phosphorus doping process
Then, a CMOS gate was formed.

【0048】[0048]

【発明の効果】本発明の構成とすることにより、異方性
加工の可能な0.5Pa以下の低圧でも1mA/cm2以下の均一か
つ低イオン電流密度のプラズマが実現できるため、ゲー
ト破壊のない均一なエッチングが可能である。
EFFECTS OF THE INVENTION With the constitution of the present invention, since a uniform and low ion current density plasma of 1 mA / cm 2 or less can be realized even at a low pressure of 0.5 Pa or less, which allows anisotropic processing, there is no gate breakdown. Uniform etching is possible.

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

【図1】本発明のドライエッチング装置の一例。FIG. 1 shows an example of a dry etching apparatus of the present invention.

【図2】マイクロストリップアンテナ(MSA)構造。FIG. 2 shows a microstrip antenna (MSA) structure.

【図3】TM01モードMSAの円盤状電極3上の電界。FIG. 3 is an electric field on the disk-shaped electrode 3 of TM01 mode MSA.

【図4】図1の装置の放電安定性のマップ。FIG. 4 is a discharge stability map of the device of FIG.

【図5】イオン電流密度のUHF周波数依存性。FIG. 5: UHF frequency dependence of ion current density.

【図6】図1の装置中の放射電界強度の分布。6 is a distribution of radiated electric field strength in the device of FIG.

【図7】図1の装置中の放射電界の向き。7 shows the orientation of the radiated electric field in the device of FIG.

【図8】図1の装置中の磁力線およびECR面の例。8 is an example of magnetic field lines and an ECR surface in the apparatus of FIG.

【図9】磁場によるイオン電流密度面内分布の変化。FIG. 9 shows changes in the ion current density in-plane distribution due to a magnetic field.

【図10】ソレノイドコイル14を備えた装置中の発散
磁場の場合の磁力線の例。
FIG. 10 shows an example of magnetic field lines in the case of a diverging magnetic field in a device equipped with a solenoid coil 14.

【図11】ソレノイドコイルの内径とイオン電流密度面
内分布の均一性の関係。
FIG. 11 shows the relationship between the inner diameter of the solenoid coil and the uniformity of the ion current density in-plane distribution.

【図12】図10の装置中のECR面の例。12 is an example of an ECR surface in the device of FIG.

【図13】磁場によるイオン電流密度の面内分布の変
化。
FIG. 13 shows changes in the in-plane distribution of ion current density due to a magnetic field.

【図14】アース導体に空洞部を設けたドライエッチン
グ装置の例。
FIG. 14 is an example of a dry etching apparatus in which a cavity is provided in the ground conductor.

【図15】図14の装置のイオン電流密度の面内分布。15 is an in-plane distribution of ion current density of the device of FIG.

【図16】ソレノイドコイル16を備えた装置の例。16 is an example of a device including a solenoid coil 16. FIG.

【図17】下凸磁場の曲率とイオン電流密度の面内分布
の均一性の関係。
FIG. 17 shows the relationship between the curvature of the downward convex magnetic field and the uniformity of the in-plane distribution of the ion current density.

【図18】多層膜エッチング中のイオン電流面内分布を
均一に保つためのフードバック回路の例。
FIG. 18 is an example of a hood back circuit for keeping the ion current in-plane distribution uniform during etching of a multilayer film.

【図19】メタル配線の被エッチング試料の断面構造。FIG. 19 is a cross-sectional structure of an etched sample of metal wiring.

【図20】エッチング、レジストアッシング除去、およ
び、ウエット処理後のメタル配線の断面構造。
FIG. 20 is a cross-sectional structure of metal wiring after etching, resist ashing removal, and wet processing.

【図21】試料−シャワープレート間距離と疎パターン
CDゲインの関係。
FIG. 21: Distance between sample and shower plate and sparse pattern
CD gain relationship.

【図22】本発明の装置でエッチングしたメタル配線試
料におけるゲート破壊の状況。
FIG. 22 shows the state of gate breakdown in a metal wiring sample etched by the device of the present invention.

【図23】CMOSゲート加工工程の流れ。FIG. 23 is a flow of a CMOS gate processing process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…円盤状電極、2…誘電体、3…円盤状電極、4…MS
A、5、6…ソレノイドコイル、7…試料台、8…試
料、9…シャワープレート、10…誘電体、11…円錐
状給電部、12…石英内筒、13…導体円筒、14…ソ
レノイドコイル、15…空洞部、16…ソレノイドコイ
ル、17…酸化シリコン、18…窒化チタン、19…ア
ルミニウム・銅・シリコンの混晶、20…窒化チタン、
21…レジストマスク。
1 ... Disc-shaped electrode, 2 ... Dielectric material, 3 ... Disc-shaped electrode, 4 ... MS
A, 5, 6 ... Solenoid coil, 7 ... Sample stand, 8 ... Sample, 9 ... Shower plate, 10 ... Dielectric material, 11 ... Conical power supply section, 12 ... Quartz inner cylinder, 13 ... Conductor cylinder, 14 ... Solenoid coil , 15 ... Cavity, 16 ... Solenoid coil, 17 ... Silicon oxide, 18 ... Titanium nitride, 19 ... Aluminum / copper / silicon mixed crystal, 20 ... Titanium nitride,
21 ... A resist mask.

───────────────────────────────────────────────────── 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 27/092 (72)発明者 横川 賢悦 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 板橋 直志 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 辻本 和典 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 田地 新一 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Fターム(参考) 4M104 BB01 BB40 CC05 DD65 DD66 DD78 DD81 EE05 EE17 GG09 GG10 5F004 AA01 BA14 BB07 BB14 CA06 CB05 DB02 DB08 5F033 HH04 HH09 HH33 LL04 MM05 MM08 MM13 MM15 MM19 QQ08 QQ09 QQ10 QQ12 QQ16 QQ28 QQ59 QQ65 QQ73 RR04 RR06 SS11 VV16 WW05 WW08 5F048 AC03 BB03 BB05 BB06 BB18 BF02 BF07 BF11 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme Coat (reference) H01L 27/092 (72) Inventor Kenetsu Yokokawa 1-280 Higashi Renegakubo, Kokubunji City, Tokyo Inside Hitachi Central Research Laboratory (72) Inventor Naoshi Itabashi 1-280, Higashi Koikeku, Kokubunji, Tokyo, Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor, Kazunori Tsujimoto, 1-280, Higashi Koikeku, Kokubunji, Tokyo (72) Invention, Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. Person Shinichi Tachi 1-280, Higashi Koikekubo, Kokubunji, Tokyo Metropolitan Research Center, Hitachi Ltd. F-term (reference) 4M104 BB01 BB40 CC05 DD65 DD66 DD78 DD81 EE05 EE17 GG09 GG10 5F004 AA01 BA14 BB07 BB14 CA06 CB05 DB02 DB08 5F09 H33HH04 LL04 MM05 MM08 MM13 MM15 MM19 QQ08 QQ09 QQ10 QQ12 QQ16 QQ28 QQ59 QQ65 QQ7 3 RR04 RR06 SS11 VV16 WW05 WW08 5F048 AC03 BB03 BB05 BB06 BB18 BF02 BF07 BF11

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に、導電膜を形成する工程と、 前記基板を処理室内に設置する工程と、 前記処理室内で、UHF電力を印加してプラズマを発生
させ、処理室内0.1以上0.5Pa以下の圧力で、
0.6mA/cm2以上1.0mA/cm2以下のイオン
電流密度で、前記導電膜を、前記プラズマを利用してド
ライエッチングする工程とを有することを特徴とする半
導体装置の製造方法。
1. A step of forming a conductive film on a substrate, a step of placing the substrate in a processing chamber, a UHF electric power being applied to generate plasma in the processing chamber, and the processing chamber having a temperature of 0.1 or more. At a pressure of 0.5 Pa or less,
0.6 mA / cm 2 or more 1.0 mA / cm 2 or less of the ion current density, a method of manufacturing a semiconductor device characterized by a step of dry etching the conductive layer, by using the plasma.
【請求項2】前記処理室の外周にはコイルが設けられて
おり、前記コイルに流れる電流が調整されることを特徴
とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a coil is provided on the outer periphery of the processing chamber, and the current flowing through the coil is adjusted.
【請求項3】前記プラズマは、ECR共鳴を利用して発
生し、ECR面が、前記基板の中心軸上では前記処理室
の外部に、外周部では前記処理室内部にあることを特徴
とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
3. The plasma is generated by utilizing ECR resonance, and the ECR surface is located outside the processing chamber on the central axis of the substrate and inside the processing chamber at the outer peripheral portion. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
【請求項4】前記プラズマは、ECR共鳴を利用して発
生し、ECR面が、前記基板の中心軸上では前記処理室
の内部に、外周部では前記処理室の外部にあることを特
徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
4. The plasma is generated by utilizing ECR resonance, and the ECR surface is inside the processing chamber on the central axis of the substrate and outside the processing chamber in the outer peripheral portion. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
【請求項5】半導体基体上に導電膜を形成する工程と、 処理室内で、下に凸のECR面を形成した状態で、プラ
ズマにより前記導電膜をエッチングする工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A method comprising: a step of forming a conductive film on a semiconductor substrate; and a step of etching the conductive film with plasma in a processing chamber with a downwardly convex ECR surface formed. Manufacturing method of semiconductor device.
【請求項6】前記プラズマは、UHF電力を投入するこ
とにより発生することを特徴とする請求項5記載の半導
体装置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the plasma is generated by applying UHF power.
【請求項7】前記下に凸のECR面は、前記処理室の外
周に設けられたソレノイドコイルに所定の電流を流すこ
とにより形成されることを特徴とする請求項5記載の半
導体装置の製造方法。
7. The manufacturing of a semiconductor device according to claim 5, wherein the downwardly convex ECR surface is formed by applying a predetermined current to a solenoid coil provided on the outer periphery of the processing chamber. Method.
【請求項8】処理室と、前記処理室の外部に設けられた
コイルと、前記処理室内のガスをプラズマ化するための
電磁波を供給するためのアンテナと、前記アンテナと前
記処理室とを分離する分離板と、前記アンテナの中心部
から離れた位置の上部に設けられた、高さが30mm以
上の空洞部とを有するドライエッチング装置を用い、 前記処理室内に上に凸型のECR面を形成しながら、半
導体基体上に形成された導電膜をドライエッチングする
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. A processing chamber, a coil provided outside the processing chamber, an antenna for supplying an electromagnetic wave for converting a gas in the processing chamber into plasma, and the antenna and the processing chamber are separated from each other. Using a dry etching apparatus having a separating plate and a cavity having a height of 30 mm or more, which is provided at a position apart from the center of the antenna, and a convex ECR surface is provided in the processing chamber. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises dry-etching a conductive film formed on a semiconductor substrate while forming the conductive film.
【請求項9】処理室内に、導電膜が形成された半導体基
体を設置する工程と、 前記処理室内で、ECR面が上に凸となる状態でプラズ
マを着火させる工程と、 前記ECR面が下に凸となる状態で、前記導電膜を前記
プラズマによりドライエッチング加工する工程とを有す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. A step of installing a semiconductor substrate on which a conductive film is formed in a processing chamber, a step of igniting plasma in a state where the ECR surface is convex upward in the processing chamber, and a step of lowering the ECR surface downward. And a step of dry-etching the conductive film with the plasma in a convex shape.
【請求項10】半導体基体上に導電膜を形成する工程
と、 処理室内で、イオン電流密度の面内分布を計算し、この
計算結果に基づいて、前記処理室の外周に設けられたソ
レノイドコイルの電流を制御しながら、下に凸のECR
面を形成した状態で、プラズマにより前記導電膜をエッ
チングする工程とを有することを特徴とする半導体装置
の製造方法。
10. A step of forming a conductive film on a semiconductor substrate, and an in-plane distribution of ion current density is calculated in the processing chamber, and based on the calculation result, a solenoid coil provided on the outer periphery of the processing chamber. ECR that is convex downward while controlling the current of
And a step of etching the conductive film with plasma in a state where the surface is formed.
【請求項11】前記処理室内に設けられ、前記半導体基
体を設置する試料台には、高周波バイアスが印加され、
前記高周波バイアスのピークtoピーク電圧をモニタする
ことによって、前記イオン電流密度の面内分布が求めら
れることを特徴とする請求項10記載の半導体装置の製
造方法。
11. A high-frequency bias is applied to a sample table provided in the processing chamber and in which the semiconductor substrate is installed,
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein the in-plane distribution of the ion current density is obtained by monitoring the peak-to-peak voltage of the high frequency bias.
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