JP2005294747A - Method and device for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent deposition substance from affecting a characteristic of etching, to generate plasma of a low dissociation degree which is suitable for deposition, and to secure anisotropy in an etching cycle even if cycles of etching and deposition are made into high speed in a manufacturing method of a semiconductor device to which etching and deposition are alternately applied. <P>SOLUTION: The manufacturing method of the semiconductor device to which etching and deposition are alternately applied includes a step for generating plasma and etching a substrate by a first excitation source which is connected to a processing room and which is for generating plasma, and a second excitation source which is connected to an electrode of a stage where the substrate is placed; and a step for generating plasma and depositing the substrate by the second excitation source. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体装置の製造方法および製造装置に関するものであり、特にシリコンなどの半導体用基板の加工方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a manufacturing apparatus, and more particularly to a method for processing a semiconductor substrate such as silicon.

MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)や、マイクロマシン作製に必要となる、基板の深堀り加工(エッチング)では、従来、エッチングの速度、異方性、選択性の向上を目的として、プロセス時にエッチングとデポジションを交互に繰り返しながら処理をおこなうプロセス方法、いわゆるBoschプロセスが提案されている。   In the deep processing (etching) of substrates, which is required for MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) and micromachine fabrication, etching and deposition have been performed during the process with the aim of improving the etching speed, anisotropy and selectivity. A process method that performs processing while alternately repeating the so-called Bosch process has been proposed.

例えば、下記特許文献1の2〜3頁に示されるように、エッチング処理をおこなう場合エッチングガスとしてSF、デポジションガス(ここでは窒化による保護膜形成)としてNHを交互に繰り返して処理室に導入し、処理をおこなう方法が記載されている。 For example, as shown on pages 2 to 3 of the following Patent Document 1, when performing an etching process, SF 6 is alternately used as an etching gas, and NH 3 is repeatedly used as a deposition gas (in this case, a protective film is formed by nitriding). And a method for performing processing is described.

この方法ではエッチングガスに反応性の高いSFガスを用いるため、(i)エッチング、(i)デポジション;(ii)エッチング、(ii)デポジション;(iii)エッチング、(iii)デポジション;と、エッチングとデポジションを交互に繰り返す各サイクルにおいて、(i)のエッチング時には基板に垂直な方向へのエッチングと同時に、基板に平行な方向の等方的なエッチングも進行する。(ii)のエッチング時には(i)で等方的にエッチングされた部分(側壁)は(i)のデポジションにより保護されるためエッチングされないので、(i)で等方的にエッチングされた部分は最後まで残る。同様に(iii)以降のエッチング時でも、一度目の等方的エッチング部分は残る。 Since this method uses a highly reactive SF 6 gas as an etching gas, (i) etching, (i) deposition; (ii) etching, (ii) deposition; (iii) etching, (iii) deposition; In each cycle in which etching and deposition are alternately repeated, isotropic etching in a direction parallel to the substrate proceeds simultaneously with etching in a direction perpendicular to the substrate during the etching of (i). Since the portion (side wall) isotropically etched in (i) is not etched because it is protected by the deposition in (i), the portion isotropically etched in (i) It remains until the end. Similarly, the first isotropically etched portion remains even after the etching after (iii).

下記特許文献1では交互に繰り返す時間が秒〜数十秒と長いため、等方的にエッチングされる量が多い。そのため、一度等方的にエッチングされたエッチング側壁部はギザギザが大きく、平滑にならない。このようなギザギザの加工形状では、特に、MEMSデバイスやセンサの微細化、高精度化、高アスペクト比化に対しては、所望のエッチング形状が得られないので問題点であった。   In Patent Document 1 described below, since the alternately repeating time is as long as several seconds to several tens of seconds, the amount of isotropic etching is large. For this reason, the etched side wall portion once etched isotropic is notched and smooth. Such a jagged processed shape is a problem because a desired etching shape cannot be obtained particularly for miniaturization, high accuracy, and high aspect ratio of MEMS devices and sensors.

この不具合を低減するために、エッチングとデポジションとからなる1サイクルの周期を短くする方法が考えられる。しかし、エッチングとデポジションとを行う際のガスを高速に切り替えた場合、壁からの残留吸着ガスや反応生成物の脱離物を十分排気することができないため、各々のサイクルでのプロセス特性への影響が無視できなくなる。特にデポジション時にチェンバー壁へ付着した反応生成物が、エッチングサイクル時にプラズマ中へ取り込まれるとエッチング特性が低下する問題点が新たに発生するという問題がある。
特開昭60−126835号公報
In order to reduce this problem, a method of shortening the cycle of one cycle consisting of etching and deposition can be considered. However, if the gas used for etching and deposition is switched at a high speed, residual adsorbed gas and reaction product desorption from the wall cannot be exhausted sufficiently, leading to process characteristics in each cycle. The influence of can not be ignored. In particular, when reaction products adhering to the chamber wall at the time of deposition are taken into the plasma during the etching cycle, there arises a problem that a new problem arises that the etching characteristics deteriorate.
JP-A-60-126835

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、エッチングとデポジションとのサイクルを高速にした場合でも、デポジション物質がエッチングの特性に影響を及ぼさず、さらに、デポジションに適した解離度の低いプラズマを生成して、エッチングサイクルにおける異方性を確保することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and even when the etching and deposition cycle is accelerated, the deposition material does not affect the etching characteristics. An object is to generate a plasma with a low degree of dissociation suitable for deposition and to ensure anisotropy in an etching cycle.

本発明によれば、エッチングとデポジションとを交互に適用する半導体装置の製造方法において、処理室に接続された、プラズマを生成するための第一励起源と、基板を載置するステージの電極に接続された第二の励起源とによりプラズマを生成して基板のエッチングを行うステップと、前記第二の励起源によりプラズマを生成して基板のデポジションを行うステップと、を含む半導体装置の製造方法が提供される。   According to the present invention, in a method of manufacturing a semiconductor device in which etching and deposition are applied alternately, a first excitation source for generating plasma and an electrode of a stage on which a substrate is placed are connected to a processing chamber. Generating a plasma with a second excitation source connected to the substrate and etching the substrate; and generating a plasma with the second excitation source to deposit the substrate. A manufacturing method is provided.

本発明の方法によれば、デポジションにおいて、高気圧でかつ低密度のプラズマがステージ近傍に生成するので、反応生成物が処理室内に拡がらず処理室の壁への付着量が少なくなる。その結果、エッチングサイクル時にプラズマ中へ混入する壁からのデポジション物質が低減され、高速にエッチングとデポジションとのサイクルを行うことができる。また、本発明によれば、デポジションにおいて高気圧でかつ低密度のプラズマが生成されるので、電子温度の低いプラズマとなり、デポジションガスの過剰な解離が抑制され、その結果、デポジションをエッチング底部まで達成することができ、エッチングのサイクルにおいて異方性を確保できる。   According to the method of the present invention, high-pressure and low-density plasma is generated in the vicinity of the stage during deposition, so that the reaction product does not spread into the processing chamber and the amount of deposition on the walls of the processing chamber is reduced. As a result, the deposition material from the wall mixed into the plasma during the etching cycle is reduced, and the cycle between etching and deposition can be performed at a high speed. In addition, according to the present invention, since high-pressure and low-density plasma is generated in the deposition, the plasma has a low electron temperature, and excessive dissociation of the deposition gas is suppressed. Anisotropy can be secured in the etching cycle.

(実施形態1)
本発明は、エッチングとデポジションとを交互に適用して基板を加工する方法であって、デポジションの際、高気圧でかつ低密度のプラズマによりデポジションを行うことを特徴とする基板を加工する方法を提供するものである。特に、高気圧でかつ低密度のプラズマは基板の近傍に生成されることが好ましい。
(Embodiment 1)
The present invention relates to a method of processing a substrate by alternately applying etching and deposition, and processing a substrate characterized in that deposition is performed with high-pressure and low-density plasma at the time of deposition. A method is provided. In particular, high-pressure and low-density plasma is preferably generated in the vicinity of the substrate.

本発明において、デポジションに用いる高気圧でかつ低密度のプラズマは、エッチングに用いるプラズマと比較して高気圧であり、かつ、低密度である。このように高気圧にすることで、基板の近傍にプラズマを発生させることができ、基板においてエッチングされた側壁部分へのデポジションプラズマの吸着を抑制することができ、次のエッチングサイクルの際にエッチング特性を低下させるような物質が混入することを防止することができる。また、低密度にすることで、電子温度の低いプラズマとなってCF系のガスの解離が抑制され、基板においてエッチングされた底部にまでデポジションプラズマが進入することができるので、基板のエッチング部位おいて上部の開口部付近のみでなく、底部まで均一にデポジションを行うことができるものである。   In the present invention, the high-pressure and low-density plasma used for deposition has a high pressure and low density compared to the plasma used for etching. By making the pressure high in this way, plasma can be generated in the vicinity of the substrate, and adsorption of deposition plasma to the side wall portion etched in the substrate can be suppressed, and etching is performed during the next etching cycle. It is possible to prevent mixing of substances that deteriorate the characteristics. In addition, by reducing the density, plasma with a low electron temperature is generated and the dissociation of the CF-based gas is suppressed, so that the deposition plasma can enter the bottom etched in the substrate. In this case, not only the vicinity of the upper opening but also the bottom can be uniformly deposited.

より詳細には、デポジションの際に、基板を載置するステージ電極に接続された第二の励起源により、高気圧でかつ低密度なプラズマを生成することにより、基板ステージ近傍にプラズマを発生させることができ、その結果、発生したプラズマの反応生成物が処理室内壁まで広がりにくくなるため、壁への付着を防止することができる。よって、デポジションの後に続く次のエッチングサイクル時に、壁から離脱する反応生成物が少なくなり、エッチングを妨害することなく所望のエッチングを行うことができ、また、エッチングとデポジションとのサイクルを高速にすることができるものである。   More specifically, during deposition, plasma is generated near the substrate stage by generating high-pressure and low-density plasma by a second excitation source connected to the stage electrode on which the substrate is placed. As a result, the reaction product of the generated plasma is difficult to spread to the inner wall of the processing chamber, so that adhesion to the wall can be prevented. Therefore, during the next etching cycle following the deposition, the reaction products leaving the wall are reduced, and the desired etching can be performed without interfering with the etching, and the etching and deposition cycle can be performed at high speed. It can be made.

このように本発明の方法によれば、従来までのエッチングとデポジションを交互に用いて基板を加工する方法において生じていた、エッチング部位の側壁のギザギザを解消することができ、しかもエッチング速度の低下も生じない。   As described above, according to the method of the present invention, it is possible to eliminate the jaggedness on the side wall of the etching site, which has occurred in the conventional method of processing a substrate by alternately using etching and deposition, and to reduce the etching rate. There is no decline.

以下、本発明を、図を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<装置>
図1は本発明において用いるエッチング装置を示す概略断面図である。図1において、処理室1内には基板4を載置するステージ5が配置されており、当該ステージ5に設置された図示しないステージ電極に第二の励起源であるRF電源6が接続されている。また、処理室1には第一の励起源であるマイクロ波電源7からマイクロ波を導入するための導波管8が取り付けられている。マイクロ波は、処理室1と真空封止された石英、アルミナセラミクスなどの誘電体からなるマイクロ波導入窓9を介して処理室1へ供給される。処理室1の周囲には、処理室1内に磁場を発生させるためのコイル2が設置されている。さらに、処理室1にはエッチングガスをパルス的に供給するための第一のパルスバルブ10と、デポジションガスをパルス的に供給するための第二のパルスバルブ11とが取り付けられている。導入されたガスは処理室1に設けられた排気口3から、図示しない真空ポンプにより排気される。
<Device>
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an etching apparatus used in the present invention. In FIG. 1, a stage 5 on which a substrate 4 is placed is disposed in a processing chamber 1, and an RF power source 6 as a second excitation source is connected to a stage electrode (not shown) installed on the stage 5. Yes. Further, a waveguide 8 for introducing a microwave from a microwave power source 7 as a first excitation source is attached to the processing chamber 1. Microwaves are supplied to the processing chamber 1 via the processing chamber 1 and a microwave introduction window 9 made of a dielectric such as quartz or alumina ceramic that is vacuum-sealed. A coil 2 for generating a magnetic field in the processing chamber 1 is installed around the processing chamber 1. Further, the processing chamber 1 is provided with a first pulse valve 10 for supplying an etching gas in a pulsed manner and a second pulse valve 11 for supplying a deposition gas in a pulsed manner. The introduced gas is exhausted from an exhaust port 3 provided in the processing chamber 1 by a vacuum pump (not shown).

このような構成の装置において、処理室1にプロセスガスと、第一の励起源7により2.45GHzのマイクロ波を導入し、コイル2により処理室1内に745ガウスの磁場を形成すると、処理室1内のプロセスガスが放電し、ECR(Electron Cyclotron Resonance)プラズマが生成される。このような放電形式を用いたエッチング装置は、一般にECRエッチング装置といわれている。   In the apparatus having such a configuration, when a process gas and a microwave of 2.45 GHz are introduced into the processing chamber 1 by the first excitation source 7 and a magnetic field of 745 Gauss is formed in the processing chamber 1 by the coil 2, The process gas in the chamber 1 is discharged, and ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma is generated. An etching apparatus using such a discharge format is generally called an ECR etching apparatus.

また、上記の装置はECRエッチング装置について説明したが、本発明においてはICP(Inductively Coupled Plasma)放電を用いたエッチング装置を用いることもできる。この場合、ICP放電を第一の励起源によりおこなう。また、図示しない対向する二つの電極にそれぞれ高周波を印加してプラズマを生成する、平行平板型エッチング装置に適用してもよい。この場合、基板を載置するステージ電極に対向する電極に第一の励起源を接続してプラズマを生成する。   Although the above apparatus has been described with respect to an ECR etching apparatus, an etching apparatus using ICP (Inductively Coupled Plasma) discharge can also be used in the present invention. In this case, ICP discharge is performed by the first excitation source. Further, the present invention may be applied to a parallel plate etching apparatus that generates plasma by applying a high frequency to two opposing electrodes (not shown). In this case, plasma is generated by connecting the first excitation source to the electrode facing the stage electrode on which the substrate is placed.

<加工方法>
上記の構成の装置を用いて、本発明の基板を加工する方法を説明する。まず、プロセスガスを処理室1へパルス的に供給し、このとき第一の励起源であるマイクロ波電源7と、第二の励起源であるRF電源6もパルス的に動作させる。これらのパルス動作のタイミングを、図2を用いて説明する。図2における各々のパルス列において、横軸は時間を表し、それぞれのパルス列は当該時間を共通にしたタイミングチャートである。図2において、(a)はエッチングガス、(b)はデポジションガス、(c)はマイクロ波電源の動作状態、(d)はRF電源の動作状態を表し、さらに、(e)はプロセスの状態を示している。
<Processing method>
A method for processing a substrate of the present invention using the apparatus having the above-described configuration will be described. First, the process gas is supplied to the processing chamber 1 in a pulse manner, and at this time, the microwave power source 7 as the first excitation source and the RF power source 6 as the second excitation source are also operated in a pulse manner. The timing of these pulse operations will be described with reference to FIG. In each pulse train in FIG. 2, the horizontal axis represents time, and each pulse train is a timing chart in which the time is shared. In FIG. 2, (a) is an etching gas, (b) is a deposition gas, (c) is an operating state of a microwave power source, (d) is an operating state of an RF power source, and (e) is a process state. Indicates the state.

図2に示したプロセスにより、エッチングとデポジションとを交互に繰り返しながら基板を加工するときの基板の状態を図3の基板断面図を用いて説明する。図3において、エッチングの対象となる基板32には、所定の部分のみエッチングをおこなうためのエッチングマスク31が形成されている。エッチングを開始すると基板32の厚さ方向にエッチングが進行していく。以下、本発明の加工方法におけるエッチングの進展について詳細に説明する。   The state of the substrate when processing the substrate while alternately repeating etching and deposition by the process shown in FIG. 2 will be described with reference to the substrate cross-sectional view of FIG. In FIG. 3, an etching mask 31 for etching only a predetermined portion is formed on a substrate 32 to be etched. When the etching is started, the etching proceeds in the thickness direction of the substrate 32. Hereinafter, the progress of etching in the processing method of the present invention will be described in detail.

まず、第一のパルスバルブ9からエッチングガスとしてSFを処理室1にパルス的に導入する。エッチングガスにSFを用いる理由は次のとおりである。つまり、現状のMEMSやマイクロマシンの作製においては、そのエッチング加工深さがμmから数百μmであるため、LSI半導体に比べるとはるかに深堀り加工が必要となる。そのため、エッチング工程において生産性を確保するには、毎分μm以上の高いエッチング速度が必要となる。このようなエッチング速度を得るにはSiに対して高い反応性をもつガスが有利となり、一般的にはF系のプロセスガスであってしかも取り扱いが簡単なSFが用いられる。 First, SF 6 is introduced into the processing chamber 1 as an etching gas from the first pulse valve 9 in a pulsed manner. The reason why SF 6 is used as the etching gas is as follows. In other words, in the fabrication of current MEMS and micromachines, the depth of etching is from μm to several hundreds of μm, so that deeper machining is required compared to LSI semiconductors. Therefore, in order to ensure productivity in the etching process, a high etching rate of μm / min or more is required. In order to obtain such an etching rate, a gas having high reactivity with respect to Si is advantageous, and in general, SF 6 which is an F-based process gas and easy to handle is used.

なお、エッチングガスをパルス的に導入すると処理室1の圧力は時間的に変動することになるが、圧力は平均的な値に設定する。この場合処理室1の圧力は、高いエッチング速度とエッチングの異方性を得るために、低気圧でかつ高密度のプラズマが生成できる圧力領域に選ぶ必要がある。この圧力領域は上記したECRエッチング装置の場合、数十mPa〜数千mPaとなるため、ここでは平均666mPaに設定することができる。圧力の設定方法は、真空排気能力が一定であれば供給するガス流量により決定することができる。   When the etching gas is introduced in a pulsed manner, the pressure in the processing chamber 1 fluctuates with time, but the pressure is set to an average value. In this case, in order to obtain a high etching rate and etching anisotropy, the pressure in the processing chamber 1 needs to be selected in a pressure region where low-pressure and high-density plasma can be generated. In the case of the above-described ECR etching apparatus, this pressure region is several tens to several thousand mPa, and can be set to an average of 666 mPa here. The method for setting the pressure can be determined by the gas flow rate to be supplied if the evacuation capacity is constant.

次に、図2(a)および(c)のとおり、第一のパルスバルブ10が開口してガスが導入されている時期に同期させて、マイクロ波電源7をパルス的に動作させる。これによりマイクロ波はマイクロ波導入窓9を介して処理室1に導入され、処理室1に形成されている磁場と作用してECRプラズマが生成される。生成されたプラズマは、基板4上に輸送される。この状態でさらに第一のパルスバルブ10を開口してパルス的にガスが導入されている時期に同期させて、図2(d)のとおり、RF電源6をパルス的に動作させる。これにより、基板4にRFバイアスが印加され、図2(e)に示したAの期間エッチングがおこなわれる。   Next, as shown in FIGS. 2A and 2C, the microwave power source 7 is operated in a pulse manner in synchronization with the time when the first pulse valve 10 is opened and the gas is introduced. As a result, the microwave is introduced into the processing chamber 1 through the microwave introduction window 9 and acts on the magnetic field formed in the processing chamber 1 to generate ECR plasma. The generated plasma is transported onto the substrate 4. In this state, the first pulse valve 10 is further opened and the RF power supply 6 is operated in a pulse manner as shown in FIG. As a result, an RF bias is applied to the substrate 4 and etching is performed for the period A shown in FIG.

すなわち、本発明におけるエッチングにおいては、図2のとおり、エッチングガスのパルス的導入、マイクロ波電源およびRF電源の動作をそれぞれ同期させて、Aの期間エッチングが進行することになる。   That is, in the etching according to the present invention, as shown in FIG. 2, the etching progresses during the period A by synchronizing the pulsed introduction of the etching gas and the operations of the microwave power source and the RF power source.

以上のエッチングサイクルを実施すると、図3の(A)に示した基板の厚さ方向のエッチングがおこなわれると同時に、反応性の強いSFプラズマにより、基板に平行な方向へも等方的にエッチングが進行する。 When the above etching cycle is performed, the etching in the thickness direction of the substrate shown in FIG. 3A is performed, and at the same time, isotropic is also generated in the direction parallel to the substrate by the highly reactive SF 6 plasma. Etching proceeds.

次にデポジションのサイクルについて説明する。第二のパルスバルブ11から処理室1に供給するデポジションガスは、エッチングガスを供給する第一のパルスバルブ10が閉口している期間におこなう。ここで用いるデポジションガスは、RF電源による放電により分解すると、CF系のポリマーが生成されるガスが好ましい。当該ガスとして、ここではCを用いる。このCF系のポリマーはシリコン表面に付着するとエッチング保護膜となる。なお、処理室1の圧力はエッチングの場合と同様に時間的に変動するので、平均的な値に設定する。処理室1の圧力設定は、第二の励起源6であるRF電源の高周波のみでプラズマを生成することができる圧力領域が選ばれる。具体的には、エッチング時の圧力に比べると一桁程度高い、数百mPa〜数万mPaに設定する。このように設定することで、高気圧でかつ低密度のプラズマを発生することができる。この場合圧力は、真空排気能力が一定であれば供給するガス流量により決定されるので、エッチング時に比べ大流量のガスをパルス的に供給することができる。 Next, the deposition cycle will be described. The deposition gas supplied from the second pulse valve 11 to the processing chamber 1 is performed during a period in which the first pulse valve 10 supplying the etching gas is closed. The deposition gas used here is preferably a gas that, when decomposed by discharge with an RF power source, produces a CF-based polymer. Here, C 4 F 8 is used as the gas. When this CF polymer adheres to the silicon surface, it becomes an etching protective film. Note that the pressure in the processing chamber 1 fluctuates with time as in the case of etching, and is therefore set to an average value. As the pressure setting of the processing chamber 1, a pressure region is selected in which plasma can be generated only by the high frequency of the RF power source as the second excitation source 6. Specifically, it is set to several hundred mPa to several tens of thousands mPa, which is about one digit higher than the pressure during etching. By setting in this way, high-pressure and low-density plasma can be generated. In this case, since the pressure is determined by the gas flow rate to be supplied if the evacuation capability is constant, a larger flow rate gas can be supplied in a pulsed manner than in the etching.

以上の状態で、図2(b)および(d)に示すように、第二のパルスバルブ11が開口してガスがパルス的に導入されている時期に同期させて、RF電源6をパルス的に動作させると、高気圧でかつ低密度のプラズマが生成される。パルス的に動作させるRFの大きさは、上記の圧力範囲で高周波放電を維持し、かつデポジションに必要となる電力に設定する。   In the above state, as shown in FIGS. 2B and 2D, the RF power source 6 is pulsed in synchronization with the timing when the second pulse valve 11 is opened and the gas is introduced in a pulsed manner. When operated at a high pressure, low-density plasma is generated. The magnitude of RF to be operated in a pulsed manner is set to the power required for deposition while maintaining high frequency discharge in the above pressure range.

なお、本発明においては、図2に示すように、エッチングサイクル時に印加するRFバイアスの電力より大きい値とすることができる。上記の条件により生成されるプラズマは、エッチング時に生成するECRプラズマに比較して、高気圧でかつ低密度プラズマとなる。そのためプラズマは、処理室1の側壁まで拡散することなく、主に基板4上の近傍に生成される。以上述べたデポジションプラズマにより、図2の(e)に示したBの期間のみデポジションがおこなわれる。なお、この期間のマイクロ波電源7は停止しておくか、それ自体ではプラズマが発生しない電力以下にしておく。   In the present invention, as shown in FIG. 2, it can be set to a value larger than the RF bias power applied during the etching cycle. The plasma generated under the above conditions is a high-pressure and low-density plasma as compared with ECR plasma generated during etching. Therefore, plasma is generated mainly in the vicinity of the substrate 4 without diffusing to the side wall of the processing chamber 1. With the deposition plasma described above, deposition is performed only during the period B shown in FIG. Note that the microwave power source 7 during this period is stopped or set to a power level that does not generate plasma by itself.

すなわち、上記のデポジションの方法は、図2(b)および(d)に示すとおり、デポジションガスおよびRF電源をそれぞれパルス的に動作させることによって、図2(e)のBの期間デポジションが行われることとなる。   That is, in the deposition method described above, as shown in FIGS. 2B and 2D, the deposition gas and the RF power source are operated in a pulse manner, respectively, so that the deposition in the period B shown in FIG. Will be performed.

デポジションが行われると、図3(A)に示したエッチングサイクルでエッチングされた側壁33と、エッチング底部にCF系のポリマー膜が付着し、図3の(B)に示す保護膜34が形成される。   When deposition is performed, a CF-based polymer film adheres to the side wall 33 etched in the etching cycle shown in FIG. 3A and the bottom of the etching, and a protective film 34 shown in FIG. 3B is formed. Is done.

保護膜34が形成されたら、次のエッチングサイクルに移り、前記した方法によりエッチングプラズマを生成してエッチングをおこなう。エッチングを開始すると、エッチング底部に形成されている保護膜は、基板に向かう方向の異方性エッチングにより、エッチングサイクルの初期段階で除去される。保護膜が除去された底部はシリコン面が現れるので、その後はシリコン基板に向かう方向にエッチングが進む。一方、エッチング側壁部33に形成されている保護膜は、基板と平行な方向の等方的エッチングによりある程度はエッチングされる。しかし、等方的なエッチング速度が小さいため、完全に保護膜は除去されず、エッチング側壁33のシリコン面を保護して基板に平行な方向へのエッチングを防止する。よって、図3の(A)に示したSiの側壁形状は維持され、図3の(C)に示したエッチング形状が形成される。   When the protective film 34 is formed, the process proceeds to the next etching cycle, and etching is performed by generating etching plasma by the method described above. When etching is started, the protective film formed on the bottom of the etching is removed at an initial stage of the etching cycle by anisotropic etching in the direction toward the substrate. Since the silicon surface appears at the bottom from which the protective film has been removed, etching proceeds in the direction toward the silicon substrate. On the other hand, the protective film formed on the etching side wall 33 is etched to some extent by isotropic etching in a direction parallel to the substrate. However, since the isotropic etching rate is small, the protective film is not completely removed, and the silicon surface of the etching sidewall 33 is protected to prevent etching in the direction parallel to the substrate. Therefore, the Si side wall shape shown in FIG. 3A is maintained, and the etching shape shown in FIG. 3C is formed.

以上述べたエッチングおよびデポジションを交互に行うサイクルを繰り返して実施すると、図3に示す(D)、(E)の順に基板の加工が進展していき、マスク31に沿ったエッチング形状が得られる。   When the cycle of alternately performing the etching and deposition described above is repeated, the processing of the substrate progresses in the order of (D) and (E) shown in FIG. 3, and an etching shape along the mask 31 is obtained. .

ここで、上記したエッチングとデポジションとを高速に繰り返してサイクルを短くしていけば、1サイクルでエッチングされる量が小さくなるため、図3に示した側壁のギザギザが小さくなり、側壁の平坦度が向上する。この場合、1エッチングサイクルでのエッチング量は小さくなるが、繰り返しを高速にするのでエッチング速度は維持できる。   Here, if the cycle is shortened by repeating the above-described etching and deposition at a high speed, the amount etched in one cycle becomes small, so that the jaggedness of the side wall shown in FIG. The degree is improved. In this case, the etching amount in one etching cycle is small, but the repetition rate is increased, so that the etching rate can be maintained.

なお、このようなエッチングとデポジションとを高速に繰り返せば、エッチング時においてデポジションガスがエッチングガスに混入してエッチング特性に悪影響を及ぼす可能性があるが、本エッチング方法によれば、繰り返しサイクルを高速にした場合でも、デポジション時のプラズマが高気圧でかつ低密度であり、基板近傍に生成されるので、プラズマからの反応生成物が処理室1の壁に拡散して付着しにくいため、上記問題は解消することができる。つまり、デポジションガスによる壁への付着物が少ないため、反応生成物や残留吸着ガスの離脱によるエッチング特性への影響が無く、所望のエッチング性能が得られる。   Note that if such etching and deposition are repeated at high speed, the deposition gas may be mixed into the etching gas during etching, which may adversely affect the etching characteristics. Since the plasma during deposition has a high atmospheric pressure and low density and is generated near the substrate, reaction products from the plasma are difficult to diffuse and adhere to the wall of the processing chamber 1, The above problem can be solved. That is, since there are few deposits on the wall due to the deposition gas, there is no influence on the etching characteristics due to the separation of the reaction product and the residual adsorbed gas, and the desired etching performance can be obtained.

なお、図2において示したそれぞれのパルスのタイミングは、厳密に同期させる必要はなく、プロセスガス種やプラズマの条件により適宜可変して設定することにより、より良好な加工サイクルを達成することができる。   Note that the timing of each pulse shown in FIG. 2 does not need to be strictly synchronized, and a better machining cycle can be achieved by setting it appropriately variable according to the process gas type and plasma conditions. .

また、本発明におけるエッチング方法のデポジションサイクルにおいて、デポジション用のプラズマとして高気圧低密度プラズマを用いると、以下の効果も得られることを図4および5を用いて説明する。   In addition, it will be described with reference to FIGS. 4 and 5 that the following effects can be obtained when high-pressure low-density plasma is used as the deposition plasma in the deposition cycle of the etching method of the present invention.

図4において、シリコン基板42上にはエッチングマスク41が施されており、エッチングをおこなうことによりエッチング側壁43とエッチング底部45が形成される。44はデポジションサイクル時に付着した保護膜である。また、図5においても同様に、シリコン基板52上にエッチングマスク51が形成され、エッチングを行うことによりエッチング側壁53とエッチング底部55が形成される。54は、デポジションサイクル時に付着した保護膜を表す。   In FIG. 4, an etching mask 41 is provided on a silicon substrate 42, and an etching sidewall 43 and an etching bottom 45 are formed by performing etching. Reference numeral 44 denotes a protective film adhered during the deposition cycle. Similarly in FIG. 5, an etching mask 51 is formed on the silicon substrate 52, and etching sidewalls 53 and an etching bottom 55 are formed by performing etching. Reference numeral 54 denotes a protective film attached during the deposition cycle.

MEMS、マイクロマシンの加工では、数百μmの深堀が必要になる場合がある。その場合、エッチング底部まで確実にデポジション物を輸送して、底部の側壁に保護膜を形成し、異方性を確保することが重要になる。しかし、上記従来技術に記載されている、エッチング時のプラズマ(低気圧高密度プラズマ)と同様の放電方式、同程度の圧力でデポジションプラズマを生成すると以下の不具合が生じる。   In the processing of MEMS and micromachines, deep drilling of several hundred μm may be required. In that case, it is important to securely transport the deposit to the bottom of the etching, form a protective film on the side wall of the bottom, and ensure anisotropy. However, if the deposition plasma is generated with the same discharge method and the same pressure as the plasma at the time of etching (low pressure high density plasma) described in the above prior art, the following problems occur.

すなわち、前記した従来技術のエッチング時のプラズマは、低気圧高密度プラズマであるため、電子温度が高く、プラズマ密度も高い。そのため、デポジションガスであるCの解離が必要以上に進み、図4に示した付着確率の大きいC、F、CF種が過剰になり、付着し易いプラズマになる。その結果、側壁保護膜となるデポジション物は、エッチング側壁上部の開口部付近に付着しやすくなり、エッチング底部45まで到達しなくなる。このため、底部の側壁に十分な保護膜を形成できなくなり、等方的エッチングが進行して、所望のエッチング形状が得られなくなる。 That is, since the plasma at the time of the above-described conventional etching is a low-pressure high-density plasma, the electron temperature is high and the plasma density is also high. For this reason, the dissociation of C 4 F 8 as the deposition gas proceeds more than necessary, and the C, F, and CF species having a large adhesion probability shown in FIG. As a result, the deposited material serving as the side wall protective film easily adheres to the vicinity of the opening at the top of the etching side wall, and does not reach the etching bottom 45. For this reason, a sufficient protective film cannot be formed on the side wall at the bottom, and isotropic etching proceeds, and a desired etching shape cannot be obtained.

これに対して本発明の方法によるデポジションサイクルでは、数百mPa〜数万mPaの高い圧力条件で高周波プラズマを生成するので、電子温度の低い、低密度のプラズマができる。その結果、CF系ガスの過剰な解離が抑えられ、図5に示した付着確率の低いCFx(x=2、3)ラジカルが豊富になり、デポジション物がパターン底部まで輸送される。これにより、エッチング開口部からエッチング底部55に至るエッチング側壁53全面に側壁保護膜54が形成され、異方性エッチングをおこなうことができる。   On the other hand, in the deposition cycle according to the method of the present invention, high-frequency plasma is generated under high pressure conditions of several hundred mPa to tens of thousands mPa, so that low-density plasma with a low electron temperature can be generated. As a result, excessive dissociation of the CF-based gas is suppressed, CFx (x = 2, 3) radicals having a low adhesion probability shown in FIG. 5 are abundant, and the deposit is transported to the bottom of the pattern. Thereby, the side wall protective film 54 is formed on the entire surface of the etching side wall 53 from the etching opening to the etching bottom 55, and anisotropic etching can be performed.

また本発明において、上述のデポジションのサイクルにおいて、ステージ電極に印加する第二の励起源であるRF電源の電力を、パルス的動作時間の間で時間的に変化させてもよい。この場合、図6(d)に示すRF電力のタイミングシーケンスにおいて、パルス的に印加するRF電力の大きさを、印加直後の初期段階に大きく設定する。RF電力を大きくする期間は放電が開始し、安定してプラズマが形成される時間に設定し、その後はデポジションに必要となるRF電力に低下させる。一般的に高周波放電の場合、高気圧雰囲気では放電の着火不良が生じる。しかしRF電力を一時的に大きく印加することにより、高周波放電を確実に開始させてデポジション用のプラズマを生成できるので、安定した保護膜の形成ができる。なお、図6の(a),(b),(c)および(e)は、図2の場合と同一である。   In the present invention, in the above-described deposition cycle, the power of the RF power source, which is the second excitation source applied to the stage electrode, may be temporally changed between pulsed operation times. In this case, in the RF power timing sequence shown in FIG. 6D, the magnitude of the RF power to be applied in a pulse manner is set large in the initial stage immediately after the application. The period during which the RF power is increased is set to a time during which discharge starts and plasma is stably formed, and thereafter, the RF power is reduced to that required for deposition. In general, in the case of high-frequency discharge, poor ignition of discharge occurs in a high-pressure atmosphere. However, by applying a large amount of RF power temporarily, high-frequency discharge can be started reliably and deposition plasma can be generated, so that a stable protective film can be formed. 6A, 6B, 6C, and 6E are the same as those in FIG.

上記実施形態1に記載した本発明の半導体装置の製造方法は、たとえば、高アスペクト比(幅/深さ)のエッチングが必要であり、また、流路壁の平坦性が要求されるマイクロ冷却デバイスのマイクロ流路を形成や、化学用マイクロデバイス(μ−TAS)の流路形成などの半導体装置の製造に用いることができる。シリコン材料を用いた基板の深堀を行うことができ、また、流路壁となるエッチング側壁のギザギザを好適に低減することができるからである。   The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention described in Embodiment 1 above requires, for example, etching with a high aspect ratio (width / depth), and a micro cooling device that requires flatness of a channel wall. Can be used for the manufacture of semiconductor devices such as forming a microchannel and a channel for a chemical microdevice (μ-TAS). This is because it is possible to deepen a substrate using a silicon material, and it is possible to suitably reduce the jaggedness of the etching side wall that becomes the flow path wall.

(実施形態2)
<装置>
次に、本発明の方法を、図7に示す構成の装置を用いて実施する場合について説明する。図7において、プラズマ室72は仕切り板73を通じて処理室71に連通している。プラズマ室72にはエッチングガスをパルス的に供給するための第一のパルスバルブ710と、プロセスには直接寄与しないガスをパルス的に供給するための第三のパルスバルブ713が取り付けられている。また処理室71にはデポジションガスをパルス的に供給するための第二のパルスバルブ712が取り付けられている。図7においてこれら以外の構成については図1の装置と同一である。
(Embodiment 2)
<Device>
Next, the case where the method of the present invention is carried out using an apparatus having the configuration shown in FIG. 7 will be described. In FIG. 7, the plasma chamber 72 communicates with the processing chamber 71 through a partition plate 73. The plasma chamber 72 is provided with a first pulse valve 710 for supplying an etching gas in a pulsed manner and a third pulse valve 713 for supplying a gas that does not directly contribute to the process in a pulsed manner. A second pulse valve 712 for supplying the deposition gas in a pulsed manner is attached to the processing chamber 71. In FIG. 7, the configuration other than these is the same as that of the apparatus of FIG.

<加工方法>
上記の構成の装置において、図8に示すパルス動作のタイミング図によりプロセスの進展を説明する。第一のパルスバルブ710からエッチングガスとしてSFをプラズマ室72にパルス的に導入する。プラズマ室72に導入されたエッチングガスは、仕切り板73を通じて処理室71に設けられた排気口から、実施形態1と同様に排気される。この場合仕切り板73の開口部は、プラズマ室72の側壁(プラズマ室の直径)より小さくして、プラズマ室72と処理室71に圧力差が生じるように設定される。望ましくはプラズマ室圧力が処理室圧力に対して数倍になるような開口径に設定する。
<Processing method>
In the apparatus configured as described above, the progress of the process will be described with reference to the timing chart of pulse operation shown in FIG. SF 6 as an etching gas is introduced into the plasma chamber 72 in a pulse manner from the first pulse valve 710. The etching gas introduced into the plasma chamber 72 is exhausted from the exhaust port provided in the processing chamber 71 through the partition plate 73 as in the first embodiment. In this case, the opening of the partition plate 73 is set to be smaller than the side wall (diameter of the plasma chamber) of the plasma chamber 72 so that a pressure difference is generated between the plasma chamber 72 and the processing chamber 71. Desirably, the opening diameter is set such that the plasma chamber pressure is several times the processing chamber pressure.

次に、図8(a)および(d)に示すとおり、第一のパルスバルブ710が開口してガスがパルス的に導入されている時期に同期させて、第一の励起源であるマイクロ波電源をパルス的に動作させてECRプラズマを生成する。生成されたプラズマは、プラズマ室72から処理室71に拡散し基板上に輸送される。この状態でさらに、図8(e)に示すとおり、第一のパルスバルブ710が開口してガスが導入されている時期に同期させて、第二の励起源であるRF電源をパルス的に動作させる。これにより、基板にRFバイアスが印加され、図8(f)に示したAの期間のみエッチングがおこなわれる。以上のエッチングサイクルを実施すると、実施形態1と同様のエッチングがおこなわれる。   Next, as shown in FIGS. 8A and 8D, the microwave that is the first excitation source is synchronized with the time when the first pulse valve 710 is opened and the gas is introduced in a pulsed manner. ECR plasma is generated by operating the power supply in a pulsed manner. The generated plasma diffuses from the plasma chamber 72 to the processing chamber 71 and is transported onto the substrate. In this state, as shown in FIG. 8E, the RF power source, which is the second excitation source, is operated in a pulsed manner in synchronization with the timing when the first pulse valve 710 is opened and the gas is introduced. Let As a result, an RF bias is applied to the substrate, and etching is performed only during the period A shown in FIG. When the above etching cycle is performed, the same etching as that in the first embodiment is performed.

すなわち、図8(a),(d)および(e)に示すように、第一のパルスバルブによるガスの導入、マイクロ波電源のパルス的動作およびRF電源のパルス的動作を同期して行うことにより、エッチングが行われることになる。   That is, as shown in FIGS. 8A, 8D, and 8E, the introduction of gas by the first pulse valve, the pulse operation of the microwave power supply, and the pulse operation of the RF power supply are performed in synchronization. Thus, etching is performed.

次にデポジションのサイクルについて説明する。図8(b)に示すように、第二のパルスバルブ712から処理室71に供給するデポジションガスは、エッチングガスを供給する第一のパルスバルブ710が閉口している期間に供給する。同時に、図8(c)に示すように、第二のパルスバルブ712に同期させて第三のパルスバルブ713からエッチングに寄与しないガスをパルス的に供給する。デポジションガスは実施形態1と同様のCを用い、エッチングに寄与しないガスとしては希ガスのArを用いる。なお、処理室71の圧力設定は、実施形態1と同様のRF電源からの高周波のみでプラズマを生成することができる圧力領域が選ばれる。すなわち、高周波放電により放電が可能となる、エッチング時の圧力に比べると一桁程度高い、数百mPa〜数万mPaに設定する。圧力の設定方法は、真空排気能力が一定であれば供給するガス流量により決定する。この場合Cガス流量は、デポジションをおこなう上で必要となる流量に設定し、これにArガスを添加した総合流量により前記した圧力範囲が得られるようにすればよい。 Next, the deposition cycle will be described. As shown in FIG. 8B, the deposition gas supplied from the second pulse valve 712 to the processing chamber 71 is supplied during the period when the first pulse valve 710 that supplies the etching gas is closed. At the same time, as shown in FIG. 8C, a gas that does not contribute to etching is supplied in a pulse manner from the third pulse valve 713 in synchronization with the second pulse valve 712. The deposition gas is C 4 F 8 as in the first embodiment, and the rare gas Ar is used as the gas that does not contribute to the etching. For the pressure setting of the processing chamber 71, a pressure region in which plasma can be generated only by a high frequency from an RF power source similar to that in the first embodiment is selected. That is, it is set to several hundred mPa to several tens of thousands mPa, which is about one digit higher than the pressure at the time of etching that enables discharge by high frequency discharge. The method for setting the pressure is determined by the gas flow rate to be supplied if the vacuum exhaust capability is constant. In this case, the C 4 F 8 gas flow rate may be set to a flow rate required for deposition, and the pressure range described above may be obtained by the total flow rate obtained by adding Ar gas thereto.

以上の状態で第二のパルスバルブ712が開口してガスがパルス的に導入されている時期に同期させて、図8(e)に示すように、第二の励起源であるRF電源をパルス的に動作させると、高周波プラズマが生成される。上記の条件により生成されるプラズマは、実施の形態1と同様に、エッチング時に生成するECRプラズマに比較して、高気圧でかつ低密度のプラズマとなる。そのためプラズマは、処理室71側壁や、プラズマ室72まで拡散することなく、主に基板上の近傍に生成される。以上述べたデポジションプラズマにより、図8(f)に示したBの期間のみデポジションがおこなわれる。   In the above state, in synchronization with the time when the second pulse valve 712 is opened and the gas is introduced in a pulsed manner, as shown in FIG. 8 (e), the RF power source as the second excitation source is pulsed. When it is operated automatically, high-frequency plasma is generated. As in the first embodiment, the plasma generated under the above conditions is a high-pressure and low-density plasma as compared with the ECR plasma generated during etching. Therefore, the plasma is generated mainly in the vicinity of the substrate without diffusing to the side wall of the processing chamber 71 or the plasma chamber 72. With the deposition plasma described above, deposition is performed only during the period B shown in FIG.

実施形態2の装置を用いる場合、デポジションサイクルにおけるプラズマ中のラジカル(活性種)も、プラズマ室72からArガスを供給していることにより生じるプラズマ室と処理室の圧力差により、プラズマ室72側へ拡散しにくい。したがって、より壁への付着物が少なくなり、反応生成物や残留吸着ガスの離脱によるエッチング特性への影響が無く、所望のエッチング性能を得ることができる。   When the apparatus of the second embodiment is used, radicals (active species) in the plasma in the deposition cycle are also caused by the difference in pressure between the plasma chamber and the processing chamber generated by supplying Ar gas from the plasma chamber 72. Difficult to diffuse to the side. Accordingly, the amount of deposits on the wall is reduced, and the desired etching performance can be obtained without affecting the etching characteristics due to the separation of reaction products and residual adsorbed gas.

また、本実施形態2において、図7に示す構造の装置の代わりに、図9に示す構造の装置を用いて基板を加工することもできる。図9において、第二のパルスバルブ912にはシャワーリング914が取り付けられている。加工サイクルにおけるデポジションにおいては、第二のパルスバルブ912からデポジションガスであるCがシャワーリング914を介して処理室内に導入されることとなる。当該シャワーリングは、基板上の周囲に設置され、基板に向かってガスを供給するための穴(ガス吹出し孔)が施されている。なお、上述した以外の構成は、図7に記載の装置と同一である。 In the second embodiment, the substrate can be processed using an apparatus having the structure shown in FIG. 9 instead of the apparatus having the structure shown in FIG. In FIG. 9, a shower ring 914 is attached to the second pulse valve 912. In the deposition in the machining cycle, the deposition gas C 4 F 8 is introduced from the second pulse valve 912 into the processing chamber through the shower ring 914. The shower ring is installed around the substrate and has a hole (gas blowing hole) for supplying gas toward the substrate. The configuration other than that described above is the same as that of the apparatus shown in FIG.

上述のように図9の装置を用いることで、特にシャワーリング914を介してデポジションガスを供給することにより、基板近傍にデポジション用のプラズマを発生することができる。したがって、デポジション時におけるプラズマ中の活性種の処理室内での滞在時間が短くなり、ガスの解離が進行する前に処理室から排気されるので、Cの過剰な解離を低減することができる。Cの過剰解離が抑制されると、図5において説明したとおり、CF、CFなどのエッチング壁への付着率の低いラジカルが多く発生し、このようなデポジション用のプラズマがエッチング底部まで輸送される。その結果、エッチング開口部から底部に至るエッチング側面全面に保護膜が形成され、エッチングのサイクルにおいて異方性のエッチングが実現される。 By using the apparatus of FIG. 9 as described above, it is possible to generate deposition plasma in the vicinity of the substrate, particularly by supplying deposition gas via the shower ring 914. Therefore, the residence time of the active species in the plasma during the deposition during the deposition is shortened and exhausted from the processing chamber before the gas dissociation proceeds, so that excessive dissociation of C 4 F 8 is reduced. Can do. When excessive dissociation of C 4 F 8 is suppressed, as described with reference to FIG. 5, a large number of radicals having a low adhesion rate to the etching wall such as CF 2 and CF 3 are generated, and such deposition plasma is generated. Transported to the bottom of the etch. As a result, a protective film is formed on the entire etching side surface from the etching opening to the bottom, and anisotropic etching is realized in the etching cycle.

なお、図8において示したそれぞれのパルスのタイミングは、厳密に同期させる必要はなく、プロセスガス種やプラズマの条件により適宜可変して設定することにより、より良好な加工サイクルを達成することができる。   Note that the timing of each pulse shown in FIG. 8 does not need to be strictly synchronized, and a better machining cycle can be achieved by setting it appropriately variably according to the process gas type and plasma conditions. .

上記実施形態2に記載した本発明の半導体装置の製造方法は、上記実施形態1と同様に、たとえば、高アスペクト比(幅/深さ)のエッチングが必要であり、また、流路壁の平坦性が要求されるマイクロ冷却デバイスのマイクロ流路を形成や、化学用マイクロデバイス(μ−TAS)の流路形成などの半導体装置の製造に用いることができる。シリコン材料を用いた基板の深堀を行うことができ、また、流路壁となるエッチング側壁のギザギザを好適に低減することができるからである。   The semiconductor device manufacturing method of the present invention described in the second embodiment requires, for example, etching with a high aspect ratio (width / depth) as in the first embodiment, and the flow path wall is flat. It can be used for manufacturing a semiconductor device such as forming a micro flow path of a micro cooling device that requires high performance, or forming a flow path of a chemical micro device (μ-TAS). This is because it is possible to deepen a substrate using a silicon material, and it is possible to suitably reduce the jaggedness of the etching side wall that becomes the flow path wall.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明に用いるエッチング装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the etching apparatus used for this invention. 本発明の基板を加工する方法のタイミングチャートを表す図である。It is a figure showing the timing chart of the method of processing the board | substrate of this invention. 本発明の基板を加工する方法によって加工したときの基板の状態を表す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing showing the state of a board | substrate when processed with the method of processing the board | substrate of this invention. 従来技術におけるデポジションを適用したときの基板における保護膜の形成の状態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the state of formation of the protective film in a board | substrate when the deposition in a prior art is applied. 本発明におけるデポジションを適用したときの基板における保護膜の形成の状態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the state of formation of the protective film in a board | substrate when the deposition in this invention is applied. 図2において、RF電源の電力をパルス的動作時間の間で時間的に変化させた場合のタイミングチャートを表す図である。In FIG. 2, it is a figure showing the timing chart at the time of changing the electric power of RF power supply temporally between pulse-like operation time. 本発明に用いる別のエッチング装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows another etching apparatus used for this invention. 図7の装置を用いた場合の本発明の基板を加工する方法のタイミングチャートを表す図である。It is a figure showing the timing chart of the method of processing the board | substrate of this invention at the time of using the apparatus of FIG. 本発明に用いるさらに別のエッチング装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows another etching apparatus used for this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,71 処理室、2 コイル、3 排気口、4,32,42,52 基板、5 ステージ、6 RF電源、7 マイクロ波電源、8 導波管、9 マイクロ波導入窓、10,710 第一パルスバルブ、11,712,912 第二パルスバルブ、31,41,51 エッチングマスク、33,43,53 エッチング側壁、34,54 保護膜、45,55 エッチング底部、72 プラズマ室、73 仕切り板、713 第三パルスバルブ、914 シャワーリング。   1,71 processing chamber, 2 coils, 3 exhaust ports, 4,32,42,52 substrate, 5 stage, 6 RF power supply, 7 microwave power supply, 8 waveguide, 9 microwave introduction window, 10,710 1st Pulse valve, 11, 712, 912 Second pulse valve, 31, 41, 51 Etching mask, 33, 43, 53 Etching sidewall, 34, 54 Protective film, 45, 55 Etching bottom, 72 Plasma chamber, 73 Partition plate, 713 Third pulse valve, 914 shower ring.

Claims (10)

エッチングとデポジションとを交互に適用する半導体装置の製造方法において、
処理室に接続された、プラズマを生成するための第一励起源と、基板を載置するステージの電極に接続された第二の励起源とによりプラズマを生成して基板のエッチングを行うステップと
前記第二の励起源によりプラズマを生成して基板のデポジションを行うステップと、を含む半導体装置の製造方法。
In a method for manufacturing a semiconductor device in which etching and deposition are applied alternately,
Etching the substrate by generating plasma by a first excitation source connected to the processing chamber for generating plasma and a second excitation source connected to an electrode of a stage on which the substrate is placed; Generating a plasma by the second excitation source to deposit a substrate.
デポジションを行う際に、デポジションガスに希ガスを加えることを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a rare gas is added to the deposition gas when performing the deposition. 処理室がプラズマ室と処理室とに仕切り板を用いて分離された場合において、プラズマ室にエッチングガスを供給し、処理室にデポジションガスを供給する、請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。   3. The semiconductor device according to claim 1, wherein when the processing chamber is separated into the plasma chamber and the processing chamber using a partition plate, an etching gas is supplied to the plasma chamber and a deposition gas is supplied to the processing chamber. Manufacturing method. プラズマ室に希ガスを供給するために設けられたバルブをデポジションの際に動作させて、希ガスをプラズマ室に供給することを特徴とする、請求項3に記載の半導体装置の製造方法。   4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein a rare gas is supplied to the plasma chamber by operating a valve provided for supplying the rare gas to the plasma chamber during deposition. デポジションの際に印加する第二の励起源の出力は、エッチングの際に印加する第二の励起源の出力より大きいことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。   5. The semiconductor device according to claim 1, wherein an output of the second excitation source applied at the time of deposition is larger than an output of the second excitation source applied at the time of etching. Manufacturing method. デポジションの際に印加する第二の励起源の出力は、印加の初期時において、デポジションに必要な最小の出力よりも大きいことを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。   The output of the second excitation source applied at the time of deposition is larger than the minimum output required for deposition at the initial stage of application, according to any one of claims 1 to 5. A method for manufacturing a semiconductor device. デポジションの際の圧力は、エッチングの際の圧力より大きいことを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the pressure at the time of deposition is larger than the pressure at the time of etching. 基板の近傍に設けられたガス吹出し孔からデポジションガスを供給することを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。   8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a deposition gas is supplied from a gas blowout hole provided in the vicinity of the substrate. ガスを供給して反応を行うための処理室と、
該処理室内に設けられた、電極を備えている、基板を載置するためのステージと、
処理室に接続されたマイクロ波を発生するための第一励起源と、
ステージの電極に接続された第二励起源と、
前記処理室内にガスを供給するためのガス供給手段と、を備え、
エッチングを行うために、前記第一励起源および前記第二励起源によりプラズマを発生させ、デポジションを行うために、第二励起源によりプラズマを発生させることを特徴とする、半導体装置の製造装置。
A processing chamber for reacting by supplying gas;
A stage provided with electrodes in the processing chamber for mounting a substrate;
A first excitation source for generating microwaves connected to the processing chamber;
A second excitation source connected to the electrode of the stage;
Gas supply means for supplying gas into the processing chamber,
An apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein plasma is generated by the first excitation source and the second excitation source to perform etching, and plasma is generated by a second excitation source to perform deposition .
エッチングガスを供給して反応を行うためのプラズマ室と、
開口部を有する仕切り板を介して前記プラズマ室と連通する、デポジションガスを供給して反応を行うための処理室と、
該処理室内に設けられた、電極を備えている、基板を載置するためのステージと、
前記プラズマ室に接続されたマイクロ波を発生するための第一励起源と、
前記ステージの電極に接続された第二励起源と、を備える半導体装置の製造装置。
A plasma chamber for reacting by supplying an etching gas;
A processing chamber for communicating with the plasma chamber via a partition plate having an opening, for performing a reaction by supplying a deposition gas;
A stage provided with electrodes in the processing chamber for mounting a substrate;
A first excitation source for generating a microwave connected to the plasma chamber;
And a second excitation source connected to the electrode of the stage.
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