JP2006269879A - Etching method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば例えば半導体ウエハ等の基板上に形成された被エッチング膜に対して、炭素とハロゲンとを含むガスを用いてエッチングを行う技術に関する。 The present invention relates to a technique for etching a film to be etched formed on a substrate such as a semiconductor wafer using a gas containing carbon and halogen, for example.
半導体デバイスやLCD基板の製造プロセスにおいては、薄膜の形状加工を行なうエッチング工程があり、この工程を行なう装置としては種々のものが用いられる。その一つとして例えば平行平板型のプラズマエッチング装置があり、この装置では、例えばチャンバ内に一対の上部電極及び下部電極からなる平行平板電極を配置し、処理ガスをチャンバ内に導入すると共に、電極の一方に高周波を印加して電極間に高周波電界を形成し、この高周波電界により処理ガスのプラズマを形成して、例えば半導体ウエハW(以下「ウエハW」という)に対してエッチング処理が行われる。 In a manufacturing process of a semiconductor device or an LCD substrate, there is an etching process for forming a thin film, and various apparatuses are used for this process. One of them is, for example, a parallel plate type plasma etching apparatus. In this apparatus, for example, a parallel plate electrode composed of a pair of upper and lower electrodes is arranged in a chamber, a processing gas is introduced into the chamber, and an electrode A high frequency electric field is applied to one of the electrodes to form a high frequency electric field between the electrodes, a plasma of a processing gas is formed by the high frequency electric field, and an etching process is performed on, for example, a semiconductor wafer W (hereinafter referred to as “wafer W”). .
ここで例えば半導体デバイスで層間絶縁膜やゲート絶縁膜等として検討或いは実用化されている低誘電率膜(いわゆるLow−k膜)は、シリコン(Si)と酸素(O)とを含み、シリコン酸化膜(SiO膜)をベースとして、炭素を添加したSiOC膜や、炭素、水素を添加したSiOCH膜などがあるが、これらの膜をエッチングする場合には、例えば炭素(C)と、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)等のハロゲンとを含むガスが処理ガスとして用いられている。 Here, for example, a low dielectric constant film (so-called low-k film) that has been studied or put into practical use as an interlayer insulating film, a gate insulating film or the like in a semiconductor device contains silicon (Si) and oxygen (O). There are SiOC films to which carbon is added and SiOCH films to which carbon and hydrogen are added based on a film (SiO film). When etching these films, for example, carbon (C) and fluorine (F ), A gas containing halogen such as chlorine (Cl), bromine (Br), or the like is used as a processing gas.
エッチングでは、エッチャントによるエッチングしようとするホール(凹部)のエッチング作用と、前記ホールの側壁にポリマーを形成して当該側壁を保護するポリマー化作用との両方を行いながら進行していく。例えば処理ガスとして炭素とフッ素とを含むガス(以下「CF系ガス」という)を用いて、SiOをベースとした膜をエッチングする場合では、CF系ガスのプラズマ化により生成したCFの活性種が、エッチング作用及びポリマー化作用の両方の役割を果たしている。 The etching proceeds while performing both the etching action of the hole (recess) to be etched by the etchant and the polymerizing action of forming a polymer on the side wall of the hole to protect the side wall. For example, when a SiO-based film is etched using a gas containing carbon and fluorine (hereinafter referred to as “CF-based gas”) as a processing gas, the active species of CF generated by the plasma conversion of the CF-based gas is It plays both roles of etching and polymerization.
ところで前記CF系ガスの一例としては、CF4ガス、CHF3ガス、C2F6ガス、C3F8ガス、C4F8ガス、C4F6ガス、C5F8ガス等が挙げられるが、これらにはエッチング作用の大きいガスやポリマー化作用の大きいガスがあり、エッチングの対象膜が同じ膜であっても、下地膜やレジスト膜との膜厚比等の変化に応じて、前記CF系ガスの中から最適なガス種が選択されている。 By the way, examples of the CF-based gas include CF 4 gas, CHF 3 gas, C 2 F 6 gas, C 3 F 8 gas, C 4 F 8 gas, C 4 F 6 gas, C 5 F 8 gas, and the like. However, there are gases with a large etching action and gas with a large polymerizing action, and even if the etching target film is the same film, depending on changes in the film thickness ratio etc. with the base film or resist film, An optimum gas type is selected from the CF-based gas.
そして例えば既述の平行平板型のプラズマエッチング装置では、エッチングレートやエッチング後の加工寸法等のエッチング特性のウエハ面内の均一性を高めるために、多数のガス噴出孔を有するシャワーヘッド型に構成された上部電極から、例えばウエハWの中心領域と周辺領域に対して流量を変えて処理ガスを供給していた。 For example, the parallel plate type plasma etching apparatus described above is configured as a shower head type having a large number of gas ejection holes in order to improve the uniformity of the etching characteristics such as the etching rate and the processing dimensions after etching in the wafer surface. For example, the processing gas is supplied from the upper electrode to the central region and the peripheral region of the wafer W while changing the flow rate.
しかしながら前記CF系ガスの夫々のガスに対して、中心領域や周辺領域への統一的な供給流量比の決定方法がなく、前記面内均一性の高いエッチング処理を行なうためには、前記中心領域と周辺領域の供給流量比を決定するまでに試行錯誤が必要であり、この流量比の条件の決定に手間と時間とが必要であった。 However, for each of the CF-based gases, there is no method for determining a uniform supply flow rate ratio to the central region and the peripheral region, and in order to perform the etching process with high in-plane uniformity, the central region Trial and error are necessary to determine the flow rate ratio in the surrounding area, and labor and time are required to determine the flow rate condition.
ところで特許文献1には、C5F8ガスを含む混合ガスにてレジストとTEOSのエッチング処理を行うにあたり、同心円状に形成されたシャワーヘッドの2つのガス吐出口から流量比が異なる混合ガスを導入し、周辺領域のみ導入ガスの酸素流量を少なくすることにより周辺領域の、エッチング速度選択比(TEOS/レジスト)の低下を改善する技術が記載されている。しかしながらこの文献1の技術においても、前記CF系ガスにてエッチング処理を行なうにあたり、ウエハWの中心領域の流量と周辺領域の流量との統一的な流量比の決定方法については何ら開示されていない。
By the way, in
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、炭素とハロゲンとを含むガスを用いてエッチングを行うにあたり、エッチング処理の基板の面内の均一性を向上させる技術を提供することにある。 The present invention has been made under such circumstances, and its purpose is to improve the in-plane uniformity of the substrate of the etching process when performing etching using a gas containing carbon and halogen. Is to provide.
このため本発明は、基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して処理ガスを基板に供給できるガス供給部と、1分子中の炭素の数が2以下である炭素とハロゲンとを含む第1のガスを含む処理ガスと、を用いて基板の被エッチング膜に対してエッチングを行う方法であって、
前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第1のガスの供給量について、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とする。
また本発明は、基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して処理ガスを基板に供給できるガス供給部と、1分子中の炭素の数が3以上である炭素とハロゲンとを含む第2のガスを含む処理ガスと、を用いて基板の被エッチング膜に対してエッチングを行う方法であって、
前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第2のガスの供給量について、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とする。
Therefore, the present invention provides a gas supply unit capable of supplying a processing gas to a substrate independently of a central region facing the central region of the substrate and a peripheral region facing the peripheral region of the substrate, and the number of carbons in one molecule. A method of performing etching on an etching target film of a substrate using a processing gas containing a first gas containing carbon and halogen that is 2 or less,
With respect to the supply amount of the first gas per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit, the process gas is supplied from the gas supply unit so that the central region is larger than the peripheral region. Etching is performed on a film to be etched on the substrate.
The present invention also provides a gas supply unit capable of supplying a processing gas to a substrate independently of a central region facing the central region of the substrate and a peripheral region facing the peripheral region of the substrate, and the number of carbons in one molecule is 3 A method of performing etching on an etching target film of a substrate using a processing gas containing a second gas containing carbon and halogen as described above,
With respect to the supply amount of the second gas per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit, the processing gas is supplied from the gas supply unit so that the peripheral region is larger than the central region. Etching is performed on a film to be etched on the substrate.
さらに本発明は、基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して処理ガスを基板に供給できるガス供給部と、1分子中の炭素の数が2以下である炭素とハロゲンとを含む第1のガス及び1分子中の炭素の数が3以上である炭素とハロゲンとを含む第2のガスを混合した処理ガスと、を用いて基板の被エッチング膜に対してエッチングを行う方法であって、
ガス供給部の中心領域と周辺領域とで第1のガスに対する第2のガスの混合比が同じであり、前記第1のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第2のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より多い場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりの混合ガスの供給量について、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給し、
前記第1のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第2のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より少ない場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりの混合ガスの供給量について、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように、当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とする。 ここで第1のガス及び第2のガスの混合ガスの供給量について、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように、或いは中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように、ガス供給部から処理ガスを供給する工程は、処理ガスの流量及び希釈ガスによる処理ガスの希釈率の少なくとも一方を調整することにより行なわれる。
Furthermore, the present invention provides a gas supply unit capable of supplying a processing gas to a substrate independently from a central region facing the central region of the substrate and a peripheral region facing the peripheral region of the substrate, and the number of carbons in one molecule is two. A substrate to be etched using a first gas containing carbon and halogen and a processing gas in which a second gas containing carbon and halogen having 3 or more carbon atoms in one molecule is mixed. A method of etching a film,
The mixing ratio of the second gas to the first gas is the same in the central region and the peripheral region of the gas supply unit, and the total number of halogen atoms supplied by the first gas is supplied by the second gas. When the number of halogen atoms is larger than the total number of halogen atoms, the amount of the mixed gas per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit is larger in the central region than in the peripheral region. Supply processing gas from the supply section,
When the total number of halogen atoms supplied by the first gas is less than the total number of halogen atoms supplied by the second gas, the unit per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit Etching is performed on the film to be etched on the substrate while supplying the processing gas from the gas supply unit so that the supply amount of the mixed gas is larger in the peripheral region than in the central region. Here, regarding the supply amount of the mixed gas of the first gas and the second gas, the gas supply is performed so that the central region is larger than the peripheral region or the peripheral region is larger than the central region. The step of supplying the processing gas from the section is performed by adjusting at least one of the flow rate of the processing gas and the dilution rate of the processing gas with the dilution gas.
さらにまた本発明は、基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して処理ガスを基板に供給できるガス供給部と、1分子中の炭素の数が2以下である炭素とハロゲンとを含む第1のガス及び1分子中の炭素の数が3以上である炭素とハロゲンとを含む第2のガスを混合した処理ガスと、を用いて基板の被エッチング膜に対してエッチングを行う方法であって、
ガス供給部の中心領域には第1のガスと第2のガスとを第1の混合比で混合した第1の処理ガスを供給し、ガス供給部の周辺領域には第1のガスと第2のガスとを第2の混合比で混合した第2の処理ガスを供給し、
前記第1のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第2のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より多い場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりの混合ガスの供給量について、前記第1の処理ガスの供給量が前記第2の処理ガスの供給量よりも多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給し、
前記第1のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第2のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より少ない場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりの混合ガスの供給量について、前記第1の処理ガスの供給量が前記第2の処理ガスの供給量よりも少なくなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とする。
Furthermore, the present invention provides a gas supply unit that can supply a processing gas to a substrate independently of a central region that faces the central region of the substrate and a peripheral region that faces the peripheral region of the substrate, and the number of carbons in one molecule. And a processing gas obtained by mixing a first gas containing carbon and halogen that is 2 or less and a second gas containing carbon and halogen having 3 or more carbon atoms in one molecule. A method of etching an etching film,
A first processing gas obtained by mixing the first gas and the second gas at a first mixing ratio is supplied to the central region of the gas supply unit, and the first gas and the second gas are supplied to the peripheral region of the gas supply unit. A second processing gas obtained by mixing the second gas with a second mixing ratio;
When the total number of halogen atoms supplied by the first gas is larger than the total number of halogen atoms supplied by the second gas, the unit per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit Regarding the supply amount of the mixed gas, supply the processing gas from the gas supply unit so that the supply amount of the first processing gas is larger than the supply amount of the second processing gas,
When the total number of halogen atoms supplied by the first gas is less than the total number of halogen atoms supplied by the second gas, the unit per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit As for the supply amount of the mixed gas, while supplying the processing gas from the gas supply unit so that the supply amount of the first processing gas is smaller than the supply amount of the second processing gas, On the other hand, the etching is performed.
さらに本発明は、基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して処理ガスを基板に供給できるガス供給部と、1分子中の炭素の数が2以下である炭素とハロゲンとを含む第1のガス及び1分子中の炭素の数が3以上である炭素とハロゲンとを含む第2のガスを混合した処理ガスと、を用いて基板の被エッチング膜に対してエッチングを行う方法であって、
前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第1のガスの供給量については、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給し、
前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第2のガスの供給量については、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とする。
さらにまた本発明では、基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して処理ガスを基板に供給できるガス供給部と、1分子中の炭素の数が2以下である炭素とハロゲンとを含む第1のガス及び1分子中の炭素の数が3以上である炭素とハロゲンとを含む第2のガスを混合した処理ガスと、を用いて基板の被エッチング膜に対してエッチングを行う方法であって、
ガス供給部の中心領域と周辺領域とで第1のガスの供給量が同じである場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第2のガスの供給量については、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給し、
ガス供給部の中心領域と周辺領域とで第2のガスの供給量が同じである場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第1のガスの供給量については、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とする。
Furthermore, the present invention provides a gas supply unit capable of supplying a processing gas to a substrate independently from a central region facing the central region of the substrate and a peripheral region facing the peripheral region of the substrate, and the number of carbons in one molecule is two. A substrate to be etched using a first gas containing carbon and halogen and a processing gas in which a second gas containing carbon and halogen having 3 or more carbon atoms in one molecule is mixed. A method of etching a film,
Regarding the supply amount of the first gas per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit, the processing gas is supplied from the gas supply unit so that the central region is larger than the peripheral region. ,
Regarding the supply amount of the second gas per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit, the processing gas is supplied from the gas supply unit so that the peripheral region is larger than the central region. However, etching is performed on the film to be etched of the substrate.
Furthermore, in the present invention, a gas supply unit capable of supplying a processing gas to the substrate independently from a central region facing the central region of the substrate and a peripheral region facing the peripheral region of the substrate, and the number of carbons in one molecule And a processing gas obtained by mixing a first gas containing carbon and halogen that is 2 or less and a second gas containing carbon and halogen having 3 or more carbon atoms in one molecule. A method of etching an etching film,
When the supply amount of the first gas is the same in the central region and the peripheral region of the gas supply unit, the supply amount of the second gas per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit For, supply the processing gas from the gas supply unit so that the peripheral region is larger than the central region,
When the supply amount of the second gas is the same in the central region and the peripheral region of the gas supply unit, the supply amount of the first gas per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit Is characterized in that the etching target film is etched while supplying the processing gas from the gas supply unit so that the central region is larger than the peripheral region.
ここで前記第1のガスの供給量について、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるようにガス供給部から処理ガスを供給する工程は、第1のガスの流量及び希釈ガスによる第1のガスの希釈率の少なくとも一方を調整することにより行なわれる。また前記第2のガスの供給量について、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるようにガス供給部から処理ガスを供給する工程は、第2のガスの流量及び希釈ガスによる第2のガスの希釈率の少なくとも一方を調整することにより行なわれる。 Here, with respect to the supply amount of the first gas, the step of supplying the processing gas from the gas supply unit so that the central region is larger than the peripheral region is performed by the first gas flow rate and the dilution gas. This is done by adjusting at least one of the gas dilution rates. In addition, with respect to the supply amount of the second gas, the step of supplying the processing gas from the gas supply unit so that the peripheral region is larger than the central region includes the second gas flow rate and the second gas by the dilution gas. This is performed by adjusting at least one of the dilution ratios.
さらにまた本発明は、基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して処理ガスを基板に供給できるガス供給部と、1分子中の炭素の数が2以下である炭素とハロゲンとを含む第1のガス及び1分子中の炭素の数が3以上である炭素とハロゲンとを含む第2のガスを混合した処理ガスと、を用いて基板の被エッチング膜に対してエッチングを行う方法であって、
前記第1のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第2のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より多い場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりのハロゲン原子の総数が、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように、当該ガス供給部から供給される処理ガスの組成及び量を設定し、
前記第1のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第2のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より少ない場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりのハロゲン原子の総数が、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように、当該ガス供給部から供給される処理ガスの組成及び量を設定することを特徴とする。
Furthermore, the present invention provides a gas supply unit that can supply a processing gas to a substrate independently of a central region that faces the central region of the substrate and a peripheral region that faces the peripheral region of the substrate, and the number of carbons in one molecule. And a processing gas obtained by mixing a first gas containing carbon and halogen that is 2 or less and a second gas containing carbon and halogen having 3 or more carbon atoms in one molecule. A method of etching an etching film,
When the total number of halogen atoms supplied by the first gas is larger than the total number of halogen atoms supplied by the second gas, the unit per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit The composition and amount of the processing gas supplied from the gas supply unit are set so that the total number of halogen atoms is greater in the central region than in the peripheral region,
When the total number of halogen atoms supplied by the first gas is less than the total number of halogen atoms supplied by the second gas, the unit per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit The composition and amount of the processing gas supplied from the gas supply unit are set so that the total number of halogen atoms is larger in the peripheral region than in the central region.
前記第1のガスとしては少なくともCH2F2ガス、CHF3ガス、CF4ガス、C2F6ガスのいずれかを用いることができ、前記第2のガスとしては少なくともC3F8ガス,C4F8ガス,C4F6ガス,C5F8ガスのいずれかを用いることができる。 As the first gas, at least one of CH 2 F 2 gas, CHF 3 gas, CF 4 gas, and C 2 F 6 gas can be used, and as the second gas, at least C 3 F 8 gas, Any of C 4 F 8 gas, C 4 F 6 gas, and C 5 F 8 gas can be used.
このようなエッチング方法は、例えば基板が載置される載置台が内部に設けられた処理容器と、前記処理容器の内部に前記載置台と対向するように設けられ、前記載置台と対向する面にガス供給面を備え、この載置台上に載置された基板に対して基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して、炭素とハロゲンとを含む処理ガスを供給するためのガス供給部と、前記処理容器の内部の圧力を調整するための手段と、前記処理容器の内部にプラズマを発生させるための手段と、前記ガス供給部に供給される処理ガスの流量を調整するための手段と、前記各手段を、制御する制御部と、を備え、前記処理ガスをプラズマ化し、このプラズマにより基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうエッチング装置にて実施される。 Such an etching method includes, for example, a processing container in which a mounting table on which a substrate is mounted is provided, and a surface that is provided in the processing container so as to face the mounting table and faces the mounting table. The substrate is provided with a gas supply surface, and carbon and halogen are separately formed from a central region facing the central region of the substrate and a peripheral region facing the peripheral region of the substrate with respect to the substrate mounted on the mounting table. A gas supply part for supplying a processing gas containing, a means for adjusting the pressure inside the processing container, a means for generating plasma inside the processing container, and a gas supply part. An etching process comprising: a means for adjusting a flow rate of a processing gas to be adjusted; and a control unit for controlling each of the means, wherein the processing gas is turned into plasma and etching is performed on a film to be etched on the substrate by the plasma. It is carried out at grayed apparatus.
以上において本発明では、炭素とハロゲンとを含むガスを含む処理ガスを用いて基板の被エッチング膜のエッチングを行なうにあたり、前記炭素とハロゲンとを含むガスの炭素数に応じて、この炭素とハロゲンとを含むガスのガス供給部のガス供給面の中心領域への供給量を周辺領域より多くしたり、周辺領域への供給量を中心領域より多くしたりといった制御を行なっているので、エッチングレートや、エッチング後の加工精度等のエッチング特性の良好な面内均一性を確保することができる。 In the present invention, in etching a film to be etched on a substrate using a processing gas containing a gas containing carbon and halogen, the carbon and halogen are selected according to the number of carbons in the gas containing carbon and halogen. The etching rate is controlled by increasing the supply amount of the gas containing the gas to the central region of the gas supply surface of the gas supply unit from the peripheral region and increasing the supply amount to the peripheral region from the central region. In addition, good in-plane uniformity of etching characteristics such as processing accuracy after etching can be ensured.
先ず本発明のエッチング方法が実施されるプラズマエッチング装置の一例について図1を参照しながら簡単に説明する。図中1は、例えば円筒形状に構成された処理容器をなすチャンバであり、このチャンバ1は例えば表面がアルマイト処理(陽極酸化処理)されたアルミニウムより形成され、接地されている。このチャンバ1内の底部には、基板例えば半導体ウエハ(以下「ウエハ」という)を載置するための、下部電極を構成する略円柱状の載置台2が設けられている。図中21はセラミックス等の絶縁板、22は載置台支持台であり、前記載置台2にはハイパスフィルター(HPF)23が接続されている。図中24は冷媒室であり、ここに例えば液体窒素等の冷媒が循環供給され、載置台2に伝熱されるようになっている。
First, an example of a plasma etching apparatus in which the etching method of the present invention is implemented will be briefly described with reference to FIG. In the figure,
前記載置台2は、上面の中央部が凸状の円板状に成形され、その上にウエハWと略同形の静電チャック3を備えており、電極31に直流電源32から例えば1.5kVの直流電圧を印加することにより、例えばクーロン力によってウエハWを静電吸着するようになっている。図中33は、載置台2上に支持されたウエハWの裏面に、伝熱媒体例えばヘリウム(He)ガス等を供給するためのガス通路であり、この伝熱媒体を介して載置台2の冷熱がウエハWに伝熱され、ウエハWが所定の温度に維持されるようになっている。図中25は、静電チャック3上に載置されたウエハWを囲むように設けられ、例えばシリコンなどの導電性材料より構成された環状のフォーカスリングであり、これによりエッチングの均一性が向上される。
The mounting table 2 is formed in a disk shape having a convex central portion on the upper surface, and is provided with an
前記載置台2の上方には、この載置台2と平行に対向して例えば略円筒状の上部電極をなすガス供給部4が設けられている。このガス供給部4は載置台2との対向面を構成すると共に、多数の吐出孔41を有する電極板42と、この電極板42を支持し、導電性材料、例えば表面がアルマイト処理されたアルミニウムからなる水冷構造の電極支持体43とによって構成されている。
Above the mounting table 2, there is provided a
前記電極支持体43は内部にガス導入室が形成されており、このガス導入室は例えばリング状の隔壁44により、内側のウエハWの中心領域に対向する第1のガス室45と、外側のウエハWの周辺領域に対向する第2のガス室46とに2分割されている。こうして前記第1のガス室45と第2のガス室46の下面は、ガス供給面をなす吐出孔41を有する電極板42により構成されることとなる。
The electrode support 43 has a gas introduction chamber formed therein, and the gas introduction chamber has, for example, a
そして例えば図2に示すように、第1のガス室45は、流量調整部F1を備えた第1のガス導入路51を介して、第2のガス室46は、流量調整部F2を備えた第2のガス導入路52を介して共通の処理ガス供給系53に接続されている。図中47は絶縁材、48は高周波吸収部材、49はガス供給部4をチャンバ2に支持させるための絶縁材である。なお載置台2とガス供給部4とは、例えば10〜60mm程度離間して設けられている。
For example, as shown in FIG. 2, the
ここでエッチングの対象膜は、既述の低誘電率膜(いわゆるLow−k膜)、例えばSiOC膜や、SiOCH膜、SiO2膜、SiOF膜、Si−H含有SiO2膜、HydrogensSlises−Quioxane(HSQ)膜、多孔質シリカ膜、メチル基含有SiO2膜、MethlSlises−Quioxane(MSQ)膜、多孔質MSQ膜等であり、前記処理ガスとしては、主エッチングガスとして炭素と例えばフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子とを含むガスを含むガスが用いられる。ここで主エッチングガスとして炭素とフッ素とを含むCF系ガスの例を挙げると、CF4ガス、CHF3ガス、C2H6ガス等の炭素数が2以下の第1のガスや、C3F8ガス、C4F6ガス、C4F8ガス、C5H8ガス等の炭素数が3以上の第2のガスがある。また処理ガスとして、前記CF系ガスと、希ガスや、N2ガス、H2ガス、O2ガス、COガス、CO2ガス等のハロゲン原子を含まない希釈ガスとの混合ガスを用いるようにしてもよいし、複数のCF系ガスを組み合わせるようにしてもよい。 Here, the etching target film is a low dielectric constant film (so-called Low-k film), for example, a SiOC film, a SiOCH film, a SiO 2 film, a SiOF film, a Si—H-containing SiO 2 film, a HydrogenSlices-Quioxane ( HSQ) film, porous silica film, methyl group-containing SiO 2 film, MethlSlices-Quioxane (MSQ) film, porous MSQ film, etc. The main processing gas is carbon and, for example, fluorine, bromine, chlorine A gas containing a gas containing a halogen atom such as is used. Here, as an example of a CF-based gas containing carbon and fluorine as the main etching gas, a first gas having 2 or less carbon atoms such as CF 4 gas, CHF 3 gas, C 2 H 6 gas, etc., or C 3 There is a second gas having 3 or more carbon atoms, such as F 8 gas, C 4 F 6 gas, C 4 F 8 gas, and C 5 H 8 gas. Further, as the processing gas, a mixed gas of the CF gas and a rare gas, or a diluent gas not containing a halogen atom such as N 2 gas, H 2 gas, O 2 gas, CO gas, CO 2 gas, or the like is used. Alternatively, a plurality of CF-based gases may be combined.
前記処理ガス供給系53は、例えば前記第1のガス供給源54と、前記第2のガス供給源55と、前記希釈ガス供給源56と、を備え、これらは夫々流量調整部F3〜F5を備えた供給路57を介して第1及び第2のガス導入路51,52に接続されている。前記流量調整部F1〜F5は処理ガスの供給量を調整する手段であり、バルブとマスフローコントローラとを備え、制御部6により動作が制御されており、これにより所定の流量の第1のガス、第2のガス、希釈ガスが混合されて処理ガスが調製され、この混合された処理ガスが夫々所定の流量で第1のガス導入室45と第2のガス導入室46とにより供給されるようになっている。
The processing
前記チャンバ1の底部には排気管11を介して、チャンバ1内の圧力を調整するための手段であるターボ分子ポンプ等の真空ポンプ12に接続されており、これによりチャンバ1内を所定の減圧雰囲気、例えば1Pa以下の所定の圧力まで真空引きできるように構成されている。またチャンバ1の側壁には、ゲートバルブ13が設けられており、このゲートバルブ13を開にした状態でウエハWが隣接するロードロック室(図示せず)との間で搬送されるようになっている。
The bottom of the
前記上部電極としてのガス供給部4は、プラズマを発生する手段をなす第1の高周波電源61と整合器62、給電棒63を介して接続されると共に、ローパスフィルタ(LPF)64と接続されている。この第1の高周波電源61は27MHz以上の周波数を有しており、このように高い周波数を印加することによりチャンバ1内に好ましい解離状態でかつ高密度のプラズマを形成することができ、低圧条件下のプラズマ処理が可能となる。この例では、第1の高周波電源61として60MHzのものを用いている。
The
下部電極としての載置台2には、整合器66を介して給電線により第2の高周波電源65が接続されている。この第2の高周波電源65は100kHz〜10MHzの範囲の周波数を有しており、このような範囲の周波数を印加することにより、基板であるウエハWに対してダメージを与えることなく、適切なイオン作用を与えることができる。この例では、2MHzのものを用いている。
A second high-
続いてこのプラズマエッチング装置にて行なわれる本発明のエッチング方法について説明する。先ずプラズマエッチング装置の作用について説明すると、基板であるウエハWを、ゲートバルブ13を開いて図示しないロードロック室からチャンバ1内へ搬入し、静電チャック3上に載置し、高圧直流電源32から直流電圧を印加して、ウエハWを静電チャック3上に静電吸着させる。次いでゲートバルブ13を閉じ、真空ポンプ12によってチャンバ1内を所定の真空度まで真空引きする。
Next, the etching method of the present invention performed in this plasma etching apparatus will be described. First, the operation of the plasma etching apparatus will be described. A wafer W as a substrate is opened into a
次いで、処理ガス供給系53から流量調整部F1,F2によって供給量が調整された処理ガスを、第1の処理ガス導入路51及び第2の処理ガス導入路52を介してガス供給部4の第1のガス室45及び第2のガス室46に導入する。こうして処理ガスを、第1のガス室45からウエハWの中心領域に向けて供給すると共に、第2のガス室46からウエハWの周辺領域に向けて供給し、チャンバ1内の圧力を所定の値に維持する。
Next, the processing gas whose supply amount is adjusted by the flow rate adjustment units F1 and F2 from the processing
そして、その後第1の高周波電源61から27MHz以上、例えば60MHzの高周波をガス供給部4に印加する。これによりガス供給部4と載置台2との間に高周波電界が生じ、処理ガスが解離してプラズマ化され、このプラズマによりウエハWに対してエッチング処理が施される。
Then, a high frequency of 27 MHz or higher, for example, 60 MHz, is applied to the
他方、第2の高周波電源65からは、100kHz〜10MHz、例えば2MHzの高周波を載置台2に印加する。これによりプラズマ中のイオンが載置台2側へ引き込まれ、イオンアシストによりエッチングの異方性が高められる。こうして所定のエッチング処理が行なわれたウエハWは、静電チャック3による静電吸着を解除し、ゲートバルブ13を開いて、チャンバ1から外部へ搬出され、次工程に搬送される。
On the other hand, a high frequency of 100 kHz to 10 MHz, for example, 2 MHz is applied to the mounting table 2 from the second high
ここで本発明のエッチング方法では、SiO膜をベースとした例えばSiOC膜等を、主エッチングガスとしてCF系ガスを含むガスによりエッチングする場合に、前記CF系ガスの炭素数に応じて、当該CF系ガスをウエハWの中心領域に周辺領域より多く供給する制御や、周辺領域に中心領域より多く供給する制御を行なうものであるので、この点について以下に説明する。 Here, in the etching method of the present invention, when, for example, a SiOC film or the like based on a SiO film is etched with a gas containing a CF-based gas as a main etching gas, the CF-based gas depends on the carbon number of the CF-based gas. Control for supplying more system gas to the central area of the wafer W from the peripheral area and control for supplying more gas to the peripheral area from the central area are performed. This point will be described below.
先ずプラズマエッチング装置に供給される前に、CF系ガスと前記希釈ガスとが予め混合されている場合について説明するが、この場合には装置に供給される処理ガスの組成が同じであるので、処理ガスのガス供給部4の第1のガス室45へのへの供給流量と、第2のガス室46への供給流量を制御することにより、処理ガス中のCF系ガスの前記中心領域への供給量と、周辺領域への供給量との制御が行われる。
First, the case where the CF-based gas and the dilution gas are mixed in advance before being supplied to the plasma etching apparatus will be described. In this case, since the composition of the processing gas supplied to the apparatus is the same, By controlling the supply flow rate of the processing gas to the
具体的に、先ずCF系ガスが一種類である場合について説明すると、炭素数が2以下の第1のガスを主エッチングガスとして用いる場合には、ガス供給部4のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第1のガスの供給量について、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように、ガス供給部4から処理ガスを供給する。
Specifically, first, the case where there is one type of CF-based gas will be described. When the first gas having 2 or less carbon atoms is used as the main etching gas, per unit area of the gas supply surface of the
つまり流量調整部F3,F5により第1のガスと希釈ガスの流量を所定の流量に調整して、第1のガスと希釈ガスとが所定の混合比で混合された処理ガスを調整する。そして流量調整部F1,F2により、第1のガス室45への処理ガスの供給量が第2のガス室46への処理ガスの供給量よりも多くなるように、第1のガス導入路51及び第2のガス導入路52から夫々処理ガスを所定の流量で導入する。このようにすると前記ガス供給面の中心領域には周辺領域よりも多くの第1のガスが供給されることとになる。
That is, the flow rate adjusting units F3 and F5 adjust the flow rates of the first gas and the dilution gas to a predetermined flow rate, thereby adjusting the processing gas in which the first gas and the dilution gas are mixed at a predetermined mixing ratio. Then, the first
ここで本発明でいう第1のガスの供給量は、ガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間あたりの供給量を意味し、前記ガス供給面の中心領域に周辺領域よりも多くの第1のガスが供給されるとは、中心領域に供給される第1のガスのモル数が、周辺領域に供給される第1のガスのモル数よりも大きいことを意味している。 Here, the supply amount of the first gas referred to in the present invention means a supply amount per unit time per unit area of the gas supply surface, and the first supply amount is larger in the central region of the gas supply surface than in the peripheral region. The supply of gas means that the number of moles of the first gas supplied to the central region is larger than the number of moles of the first gas supplied to the peripheral region.
また炭素数が3以上の第2のガスを主エッチングガスとして用いる場合には、ガス供給部4のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第2のガスの供給量について、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように、ガス供給部4から処理ガスを供給する。
When the second gas having 3 or more carbon atoms is used as the main etching gas, the supply amount of the second gas per unit time per unit area of the gas supply surface of the
つまり流量調整部F4,F5により第2のガスと希釈ガスの流量を所定の流量に調整して、第2のガスと希釈ガスとが所定の混合比で混合された処理ガスを調整する。そして流量調整部F1,F2により、第2のガス室46への処理ガスの供給量が第1のガス室45への処理ガスの供給量よりも多くなるように、第1のガス導入路51及び第2のガス導入路52から夫々処理ガスを所定の流量で導入する。このようにすると前記ガス供給面の周辺領域には中心領域よりも多くの第2のガスが供給されることとになる。
That is, the flow rate adjusting units F4 and F5 adjust the flow rates of the second gas and the dilution gas to a predetermined flow rate, thereby adjusting the processing gas in which the second gas and the dilution gas are mixed at a predetermined mixing ratio. Then, the first
ここで前記ガス供給面の中心領域とは第1のガス室45のガス供給面であり、ウエハWの半径の10分の7(1/2の平方根)程度に対向する領域をいい、前記ガス供給面の周辺領域とは第2のガス室46のガス供給面であり、ウエハWの前記中心領域の外側の領域に対向する領域をいう。ここで中心領域と周縁領域との面積とは略同一に設計されている。そして前記プラズマエッチング装置では、ガス供給部4のガス供給面とウエハWとは対向していて、処理ガスは、ガス供給部4の第1のガス室45からはウエハWの中心領域に向けて供給され、第2のガス室46からはウエハWの周辺領域に向けて供給されるようになっている。これにより、第1のガスの供給量を前記ガス供給面の中心領域に周辺領域よりも多くすると、ウエハ表面においても、第1のガスの供給量が周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように供給され、第2のガスの供給量を前記ガス供給面の周辺領域に中心領域よりも多くすると、ウエハ表面においても、第2のガスの供給量が中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように供給されることになる。
Here, the central region of the gas supply surface is the gas supply surface of the
この場合上述のプラズマエッチング装置では、第1のガス室45の下面に形成された吐出孔(ウエハWの中心領域に供給する吐出孔)41の数と、第2のガス室46の下面に形成された吐出孔(ウエハWの周辺領域に供給する吐出孔)41の数が同数であり、ガス供給面の中心領域/周辺領域のガス流量比を5:5の配分に設定すると、全ての吐出孔41から噴出するガス流量は同じになるように設定されているが、前記第1のガス室45の下面に形成された吐出孔41の数と、第2のガス室46の下面に形成された吐出孔41の数が異なったり、前記第1のガス室45の下面に形成された吐出孔41と、前記第2のガス室46の下面に形成された吐出孔41との間で、吐出孔41までのコンダクタンスが異なる場合には、それに応じた調整を行なうことが必要である。
In this case, in the above-described plasma etching apparatus, the number of discharge holes (discharge holes supplied to the central region of the wafer W) 41 formed on the lower surface of the
例えば第1のガス室45の下面に形成された吐出孔41の数と、第2のガス湿6の下面に形成された前記周辺領域に供給する吐出孔41の数との比が2:1である場合、処理ガスの中心領域への供給流量:周辺領域への供給流量=1:2の流量比で供給すると、上述のプラズマエッチング装置にて処理ガスの中心領域への供給流量:周辺領域への供給流量=5:5の配分比で供給する場合と同等となる。従って例えばC4F8ガスを主処理ガスとする場合においては、周辺領域への処理ガスの配分比が2/3以上であればよい。
For example, the ratio of the number of discharge holes 41 formed on the lower surface of the
続いてCF系ガスが2種類以上である場合について説明する。例えば前記第1のガスと第2のガスを組み合わせて用いる場合には、流量調整部F3〜F5により、第1のガスと第2のガスと希釈ガスとを所定の混合比で混合した処理ガスを調整する。そして第1のガスと第2のガスによるハロゲン原子の導入総数を計算し、総数が多い方のCF系ガスに合わせて流量を決定する。これはハロゲン原子数がエッチング効率を支配するため、ハロゲン原子数が多いガスに均一性が支配されるからである。 Next, a case where two or more types of CF gas are used will be described. For example, when the first gas and the second gas are used in combination, a processing gas in which the first gas, the second gas, and the dilution gas are mixed at a predetermined mixing ratio by the flow rate adjusting units F3 to F5. Adjust. Then, the total number of halogen atoms introduced by the first gas and the second gas is calculated, and the flow rate is determined according to the CF gas having the larger total number. This is because the uniformity is governed by a gas having a large number of halogen atoms because the number of halogen atoms dominates the etching efficiency.
例えば第1のガスとしてCF4ガス、第2のガスとしてC4F8ガスを夫々用い、これらのガスがCF4:C4F8=15:6の混合比で混合された処理ガスを用いる場合には、CF4ガスのFの導入総数は4×15=60であって、C4F8ガスのFの導入総数は8×6=48なので、CF4ガスからのFの導入総数の方が多い。このため流量はCF4ガスに合わせて決定され、処理ガスの供給量が、前記ガス供給面の周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように、流量調整部F1,F2を制御して、処理ガスを第2のガス室46より第1のガス導入室45に多い供給量で導入する。
For example, CF 4 gas is used as the first gas and C 4 F 8 gas is used as the second gas, and a processing gas in which these gases are mixed at a mixing ratio of CF 4 : C 4 F 8 = 15: 6 is used. in this case, the total number introduction of F of CF 4 gas is a 4 × 15 = 60, the total number introduction of F of
また同様に、前記第1のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第2のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より少ない場合には、処理ガスの供給量が、前記ガス供給面の中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように、流量調整部F1,F2を制御して、処理ガスを第1のガス室45より第2のガス室46に多い供給量で導入する。
Similarly, when the total number of halogen atoms supplied by the first gas is smaller than the total number of halogen atoms supplied by the second gas, the supply amount of the processing gas is the center of the gas supply surface. The flow rate adjusting units F1 and F2 are controlled so that the peripheral region is larger than the region, and the processing gas is introduced into the
続いて本発明の第2の実施の形態について説明する。この実施の形態は、ガス供給部4のガス供給面の中心領域と周辺領域とに供給する処理ガスの組成を独立に制御するものであり、例えば図3に示すプラズマエッチング装置にて実施される。この装置では、例えば第1のガス導入路51は、夫々流量調整部F1、F6〜F8を備えた供給路を介して第1のガス供給源61、第2のガス供給源62、希釈ガス供給源63に接続されている。また第2のガス導入路52は、夫々流量調整部F2、F9〜F11を備えた供給路を介して第1のガス供給源64、第2のガス供給源65、希釈ガス供給源66に接続されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the composition of the processing gas supplied to the central region and the peripheral region of the gas supply surface of the
これら流量調整部F1,F2,F6〜F11は制御部6にて制御されるようになっており、こうして第1のガス導入路51と第2のガス導入路52を介して第1のガス室45と第2のガス室46とに、夫々第1のガス、第2のガス、希釈ガスの混合比の異なる処理ガス(希釈率の異なる処理ガス)を供給できるようになっている。その他の構成は図1に示すプラズマエッチング装置と同じである。
These flow rate adjusting units F1, F2, F6 to F11 are controlled by the
そしてこの例では、装置に供給される処理ガスの組成を変えることができるので、前記処理ガスの組成が同じ場合やCF系ガスのみを供給する場合には、第1のガス室45と第2のガス室46への処理ガスの供給流量を制御することにより、前記ガス供給面の中心領域へ供給するフッ素原子(ハロゲン原子)の総数と、周辺領域へ供給するフッ素原子の総数との制御を行うようにしてもよいし、前記第1のガス室45と第2のガス室46への処理ガスの供給流量を同じにして、処理ガスの組成つまりCF系ガスの希釈ガスによる希釈率を変えることにより、前記ガス供給面の中心領域へ供給するフッ素原子の総数と、周辺領域へ供給するフッ素原子の総数との制御を行うようにしてもよい。
In this example, since the composition of the processing gas supplied to the apparatus can be changed, when the processing gas has the same composition or when only the CF-based gas is supplied, the
ここで主エッチングガスとして炭素数2以下の第1のガスを用いる場合には、前記ガス供給面の中心領域に供給するフッ素原子総数がガス供給面の周辺領域に供給するフッ素原子総数よりも多くなるように、第1のガス室45と第2のガス室46への第1のガスの供給量について制御する。
Here, when the first gas having 2 or less carbon atoms is used as the main etching gas, the total number of fluorine atoms supplied to the central region of the gas supply surface is larger than the total number of fluorine atoms supplied to the peripheral region of the gas supply surface. Thus, the supply amount of the first gas to the
例えば第1のガスとしてCF4ガスを用い、希釈ガスを用いない場合には、流量調整部F1,F6により、第1のガス室45へのCF4ガスの供給流量を100sccmとし、流量調整部F2,F9により、第2のガス室46へのCF4ガスの供給流量を50sccmとし、こうして前記ガス供給面の中心領域への供給流量を100sccm、周辺領域への供給流量を50sccmとして、前記フッ素原子の前記ガス供給面の中心領域への供給総数を周辺領域よりも多くするように制御する。この場合には、第1のガス供給源61、第2のガス供給源62と第1のガス室45との間に設けられる流量調整部や、第1のガス供給源64、第2のガス供給源65と第2のガス室46との間に設けられる流量調整部は1つとしてもよい。
For example, when CF 4 gas is used as the first gas and no dilution gas is used, the supply flow rate of CF 4 gas to the
また例えば第1のガスとしてCF4ガスを用い、希釈ガスとしてArガスを用い、ガス供給面の中心領域と周辺領域とにおいて第1のガスの希釈率を変えて供給する場合には、流量調整部F6,F8により、第1のガス導入路51に第1のガスを50sccm、希釈ガスを100sccmの流量で供給すると共に、流量調整部F9,F11により、第2のガス導入路52に第1のガスを50sccm、希釈ガスを300sccmの流量で供給する。次いで流量調整部F1,F2により流量を調整して、夫々第1のガス室45、第2のガス導入室46に、第1のガス導入路51と第2のガス導入路52から同じ流量の処理ガスを供給する。
Further, for example, when CF 4 gas is used as the first gas, Ar gas is used as the dilution gas, and the first gas is supplied at different dilution ratios in the central region and the peripheral region of the gas supply surface, the flow rate is adjusted. The parts F6 and F8 supply the first gas to the first
このように第1のガス室45と第2のガス室46とに供給する処理ガスの流量を同じとして、第2のガス室46に供給する処理ガスでは、第1のガスの希釈ガスによる希釈率を第1のガス室45に供給する処理ガスよりも大きくすることにより、結果として前記ガス供給面の中心領域に供給するフッ素原子の総数を周辺領域よりも多くするように制御することができる。
In this way, with the processing gas supplied to the
同様に炭素数3以上の第2のガスを用いる場合には、ガス供給面の中心領域に供給する第2のガスからのフッ素原子総数が周辺領域に供給する第2のガスからのフッ素原子総数よりも少なくなるように、ガス供給面の中心領域へ供給する第2のガスの量と、周辺領域へ供給する第2のガスの量とについて制御する。 Similarly, when the second gas having 3 or more carbon atoms is used, the total number of fluorine atoms from the second gas supplied to the peripheral region is the total number of fluorine atoms from the second gas supplied to the central region of the gas supply surface. The amount of the second gas supplied to the central region of the gas supply surface and the amount of the second gas supplied to the peripheral region are controlled so as to be less.
そしてこの場合、第1のガスと同様に、前記処理ガスの組成が同じ場合やCF系ガスのみを供給する場合には、第1のガス室45よりも第2のガス室46へ第2のガスを多く供給することにより、フッ素原子の前記ガス供給面の周辺領域への供給総数を中心領域よりも多くするように制御してもよいし、前記第1のガス室45と第2のガス室46への処理ガスの供給量を同じにして、処理ガスの組成つまり第2のガスの希釈ガスによる希釈率を変えることにより、前記ガス供給面の周辺領域へのフッ素原子の供給総数が中心領域よりも多くなるように制御を行うようにしてもよい。
In this case, similarly to the first gas, when the composition of the processing gas is the same or when only the CF-based gas is supplied, the
さらに炭素2以下の第1のガスと炭素数3以上の第2のガスとを混合する場合には、各CF系ガスによるハロゲン原子の導入総数を計算し、総数が多い方のCF系ガスに合わせて、ガス供給面の中心領域、周辺領域のいずれかにフッ素原子を多く導入するかを決定する。 Further, when the first gas having 2 or less carbons and the second gas having 3 or more carbons are mixed, the total number of halogen atoms introduced by each CF gas is calculated, and the CF gas having the larger total number is calculated. In addition, it is determined whether a large amount of fluorine atoms is introduced into either the central region or the peripheral region of the gas supply surface.
例えば第1のガス室45と、第2のガス室46に、夫々第1のガスと第2のガスとの混合比が異なる処理ガスを供給する場合、例えば第1のガス室45には第1のガスと第2のガスとが第1の混合比で混合された第1の処理ガスを供給し、第2のガス室46には第1のガスと第2のガスとが第2の混合比で混合された第2の処理ガスを供給する場合には、第1の処理ガスと第2の処理ガスとの全体で、各CF系ガスによるハロゲン原子の導入総数を計算し、総数が多い方のCF系ガスに合わせて、第1のガス室45への第1のガスの供給量と、第2のガス室46への第2のガスの供給量とが決定される。
For example, when processing gases having different mixing ratios of the first gas and the second gas are supplied to the
つまり第1のガスからのフッ素原子の導入数が多い場合には、第1のガス室45への第1の処理ガスの供給量を、第2のガス室46への第2の処理ガスの供給量よりも多くするように、流量調整部F1、F2により第1の処理ガスと第2の処理ガスの流量の制御を行う。
That is, when the number of fluorine atoms introduced from the first gas is large, the supply amount of the first processing gas to the
また第2のガスからのフッ素原子の導入数が多い場合には、第1のガス室45への第1の処理ガスの供給量を、第2のガス室46への第2の処理ガスの供給量よりも少なくするように、流量調整部F1、F2により第1の処理ガスと第2の処理ガスの流量の制御を行う。
When the number of fluorine atoms introduced from the second gas is large, the supply amount of the first processing gas to the
この場合には、第1の処理ガスの第1のガスと第2のガスとの混合比は流量調整部F6,F7により、第2の処理ガスの第1のガスと第2のガスとの混合比は流量調整部F9,F10により調整し、こうして調整された第1の処理ガスと第2の処理ガスとの第1のガス室45、第2のガス室46への供給量については、夫々流量調整部F1,F2にて制御が行なわれる。
In this case, the mixing ratio between the first gas and the second gas of the first processing gas is set between the first gas and the second gas of the second processing gas by the flow rate adjusting units F6 and F7. The mixing ratio is adjusted by the flow rate adjusting units F9 and F10, and the supply amounts of the first processing gas and the second processing gas thus adjusted to the
さらにまた、炭素2以下の第1のガスと炭素数3以上の第2のガスとを混合する場合には、第1のガスの供給量については、前記ガス供給面の周辺領域よりも中心領域の方が多くなり、第2のガスの供給量については、前記ガス供給面の中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように、第1のガス室45と第2のガス室46への第1のガスと第2のガスの供給量を制御するようにしてもよい。
Furthermore, when the first gas having 2 or less carbon atoms and the second gas having 3 or more carbon atoms are mixed, the supply amount of the first gas is more central than the peripheral region of the gas supply surface. The amount of the second gas supplied to the
具体的に、例えば第1のガスとしてCF4ガス、第2のガスとしてC4F8ガスを用いる場合には、第1のガス室45にはC4F8ガスを2sccm、CF4ガスを10sccmの流量で供給し、第2のガス室46にはC4F8ガスを4sccm、CF4ガスを5sccmの組成で供給する。このようにすると、前記ガス供給面の中心領域では、周辺領域よりも処理ガス中の第1のガスの割合が大きくて、第1のガスに対する第2のガスの混合比が小さく、周辺領域では、中心領域よりも処理ガス中の第2のガスの割合が大きくて、第1のガスに対する第2のガスの混合比が大きくなる。このため第1のガスについては、前記ガス供給面の中心領域では、周辺領域よりもフッ素原子の供給量が多くなるように制御され、第2のガスについては、前記ガス供給面の周辺領域では、中心領域よりもフッ素原子の供給量が多くなるように制御されることになる。
Specifically, for example, when CF 4 gas is used as the first gas and C 4 F 8 gas is used as the second gas, the
この場合には、第1のガスの第1のガス室45への供給量については、流量調整部F1又は流量調整部F6にて行い、第1のガスの第2のガス室46への供給量については、流量調整部F2又は流量調整部F9にて行う。また第2のガスの第1のガス室45への供給量については、流量調整部F1又は流量調整部F7にて行い、第2のガスの第2のガス室46への供給量については、流量調整部F2又は流量調整部F10にて行う。このためこの例では、第1のガス供給源61、第2のガス供給源62と第1のガス室45との間に設けられる流量調整部や、第1のガス供給源64、第2のガス供給源65と第2のガス室46との間に設けられる流量調整部は夫々1つとしてもよい。
In this case, the supply amount of the first gas to the
また、このように炭素2以下の第1のガスと炭素数3以上の第2のガスとを混合する場合であって、第1のガス室45と第2のガス室46に供給する処理ガスの量が同じである場合には、処理ガスに対する第1のガスの比率を、前記ガス供給面の中心領域では周辺領域よりも大きくし、処理ガスに対する第2のガスの比率については、前記ガス供給面の中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように設定してもよい。
Further, in this case, when the first gas having 2 or less carbon and the second gas having 3 or more carbon are mixed, the processing gas supplied to the
さらにまた、炭素2以下の第1のガスと炭素数3以上の第2のガスとを混合する場合には、第1のガスを第1のガス室45と第2のガス室46に同じ供給量で供給し、第2のガスは、前記ガス供給面の中心領域よりも周辺領域の方が供給量が多くなるように、第2のガス室46への供給量を第1のガス室45よりも多くするように制御するようにしてもよい。例えば第1のガス室45には、C4F8ガスを2sccm、CF4ガスを10sccmの混合比で供給し、第2のガス室46には、C4F8ガスを4sccm、CF4ガスを10sccmの混合比で供給するように処理ガスを供給する。
Furthermore, when mixing the first gas having 2 or less carbon atoms and the second gas having 3 or more carbon atoms, the first gas is supplied to the
この際、第1のガス室45と第2のガス室46とへの処理ガスの流量を同じにすると共に、処理ガスに対する第1のガスの比率を第1のガス室45と第2のガス室46との間で同じとし、処理ガスに対する第2のガスの比率を前記ガス供給面の中心領域よりも周辺領域の方が大きくなるように設定してもよい。
At this time, the flow rates of the processing gas to the
また第2のガスを第1のガス室45と第2のガス室46に同じ供給量で供給し、第1のガスは、前記ガス供給面の周辺領域よりも中心領域の方が供給量が多くなるように、第1のガス室45への供給量を第2のガス室46よりも多くするように制御するようにしてもよい。例えば第1のガス室45には、C4F8ガスを2sccm、CF4ガスを10sccmの混合比で供給し、第2のガス室46には、C4F8ガスを2sccm、CF4ガスを5sccmの混合比で供給する。
The second gas is supplied to the
この際、第1のガス室45と第2のガス室46とへの処理ガスの流量を同じにすると共に、処理ガスに対する第2のガスの比率を第1のガス室45と第2のガス室46との間で同じとし、処理ガスに対する第1のガスの比率を前記ガス供給面の周辺領域よりも中心領域の方が大きくなるように設定してもよい。
At this time, the flow rate of the processing gas to the
このようにすると、前記ガス供給面の中心領域では、第1のガスに対する第2のガスの混合比が小さく、周辺領域では第1のガスに対する第2のガスの混合比が大きくなるので、第1のガスについては、前記ガス供給面の中心領域では、周辺領域よりもフッ素原子の供給量が多くなるように制御され、第2のガスについては、前記ガス供給面の周辺領域では、中心領域よりもフッ素原子の供給量が多くなるように制御されることになる。 In this case, the mixing ratio of the second gas to the first gas is small in the central region of the gas supply surface, and the mixing ratio of the second gas to the first gas is large in the peripheral region. For the first gas, the central region of the gas supply surface is controlled so that the supply amount of fluorine atoms is larger than the peripheral region. For the second gas, the central region is the central region of the gas supply surface. Therefore, the supply amount of fluorine atoms is controlled to be larger than that.
この場合においても、第1のガスの第1のガス室45への供給量については、流量調整部F1又は流量調整部F6にて、第1のガスの第2のガス室46への供給量については、流量調整部F2又は流量調整部F9にて行なわれ、第2のガスの第1のガス室45への供給量については、流量調整部F1又は流量調整部F7にて、第2のガスの第2のガス室46への供給量については、流量調整部F2又は流量調整部F10にて行なわれるので、第1のガス供給源61、第2のガス供給源62と第1のガス室45との間に設けられる流量調整部や、第1のガス供給源64、第2のガス供給源65と第2のガス室46との間に設けられる流量調整部は1つとしてもよい。
Also in this case, the supply amount of the first gas to the
また本発明では、前記第1のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第2のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より多い場合には、前記ガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりのフッ素原子の総数が、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように処理ガスの組成や処理ガスの供給量を設定するようにしてもよく、この場合には、前記ガス供給面の中心領域では周辺領域よりも第1のガスと第2のガスから供給されるフッ素原子の数が多くなる。 In the present invention, when the total number of halogen atoms supplied by the first gas is larger than the total number of halogen atoms supplied by the second gas, per unit time per unit area of the gas supply surface. The composition of the processing gas and the supply amount of the processing gas may be set so that the total number of fluorine atoms in the central region is larger than that in the peripheral region. In this case, the center of the gas supply surface In the region, the number of fluorine atoms supplied from the first gas and the second gas is larger than that in the peripheral region.
この際、前記第1のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第2のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より少ない場合には、前記ガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりのフッ素原子の総数が、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように処理ガスの組成や処理ガスの供給量を設定するようにしてもよく、この場合には、前記ガス供給面の周辺領域では中心領域よりも第1のガスと第2のガスから供給されるフッ素原子の数が多くなる。 At this time, when the total number of halogen atoms supplied by the first gas is smaller than the total number of halogen atoms supplied by the second gas, fluorine per unit time per unit area of the gas supply surface The composition of the processing gas and the supply amount of the processing gas may be set so that the total number of atoms is larger in the peripheral region than in the central region. In this case, in the peripheral region of the gas supply surface, The number of fluorine atoms supplied from the first gas and the second gas is larger than that in the central region.
このような方法では、CF系ガスの炭素数に応じて、前記CF系ガスの前記ガス供給面の中心領域への供給量を周辺領域より多くしたり、周辺領域への供給量を中心領域より多くしたりといった制御を行なっているので、後述の実施例からも明らかなように、エッチングレートや、上部CDや底部CD、エッチング残膜、エッチング深さ、ホール形状等のエッチング後の加工精度等のエッチング特性の面内均一性を確保することができる。 In such a method, according to the carbon number of the CF-based gas, the supply amount of the CF-based gas to the central region of the gas supply surface is increased from the peripheral region, or the supply amount to the peripheral region is increased from the central region. As is clear from the examples described later, the etching rate, the top CD, the bottom CD, the etching residual film, the etching depth, the processing accuracy after etching such as the hole shape, etc. In-plane uniformity of the etching characteristics can be ensured.
この際、CF系ガス中の炭素の数により、前記ガス供給面の中心領域と周辺領域とのどちらに対してハロゲン原子を多く供給すればよいかは予め決定されているので、処理ガスの前記ガス供給面の中心領域と周辺領域との供給流量や、前記ガス供給面の中心領域と周辺領域とに供給する処理ガスの組成等の、最適条件を決定する際のパラメータの範囲が予め狭められており、条件出しを容易に行うことができる。 At this time, depending on the number of carbons in the CF-based gas, it is determined in advance whether to supply more halogen atoms to the central region or the peripheral region of the gas supply surface. The range of parameters for determining optimum conditions such as the supply flow rate between the central region and the peripheral region of the gas supply surface and the composition of the processing gas supplied to the central region and the peripheral region of the gas supply surface is narrowed in advance. The conditions can be easily set.
続いて本発明の評価方法について説明する。本発明者らは、種々のデータの取得を行なったところ、主エッチングガスとしてCF系ガスを用いる場合には、炭素数が2以下の第1のガスについては、前記ガス供給面の中心領域の供給量を周辺領域より多くする方が、エッチングレートやエッチング後の加工寸法等のエッチング特性の面内均一性が高く、一方炭素数が3以上の第2のガスについては、前記ガス供給面の周辺領域の供給量を中心領域より多くする方が、前記エッチング特性の面内均一性が高いことを把握した。 Next, the evaluation method of the present invention will be described. As a result of acquiring various data, the present inventors have found that when a CF-based gas is used as the main etching gas, the first gas having 2 or less carbon atoms is in the central region of the gas supply surface. When the supply amount is larger than that in the peripheral region, the in-plane uniformity of the etching characteristics such as the etching rate and the processed dimensions after etching is higher, while the second gas having 3 or more carbon atoms is provided on the gas supply surface. It was understood that the in-plane uniformity of the etching characteristics is higher when the supply amount of the peripheral region is larger than that of the central region.
先ず本発明のメカニズムを解明するために行なった実験例について説明する。
図4に、CF系ガスとしてC4F8ガスを想定し、既述のプラズマエッチング装置において、第1のガス室45(ガス供給面の中心領域)に供給する処理ガスと、第2のガス室46(ガス供給面の周辺領域)に供給する処理ガスの流量比を変えることにより、ガス供給面の中心領域と周辺領域とに対してCF系ガスの供給量を変えた場合のウエハW表面近傍のガス流速分布のシミュレーション結果を示す。図4中、縦軸はガス流速、横軸はウエハ中心からの距離、二点鎖線が前記処理ガスのガス供給面の中心領域(C)と周辺領域(E)の流量比(C/E)が3/7、実線が前記流量比C/Eが5/5、一点鎖線が前記流量比C/Eが7/3の場合を夫々示している。なお前記流量比C/Eが3/7の場合とは、ガス供給面の中心領域には全処理ガスの流量の3/10の流量の処理ガスを供給し、周辺領域には全処理ガスの流量の7/10の流量の処理ガスを供給する場合を意味している。
First, experimental examples conducted for elucidating the mechanism of the present invention will be described.
In FIG. 4, assuming that C 4 F 8 gas is used as the CF-based gas, the processing gas supplied to the first gas chamber 45 (the central region of the gas supply surface) and the second gas in the plasma etching apparatus described above. Wafer W surface when the supply amount of the CF-based gas is changed with respect to the central region and the peripheral region of the gas supply surface by changing the flow ratio of the processing gas supplied to the chamber 46 (the peripheral region of the gas supply surface) The simulation result of the gas flow velocity distribution in the vicinity is shown. In FIG. 4, the vertical axis indicates the gas flow velocity, the horizontal axis indicates the distance from the wafer center, and the two-dot chain line indicates the flow rate ratio (C / E) between the central region (C) and peripheral region (E) of the gas supply surface of the processing gas. 3/7, the solid line indicates the case where the flow rate ratio C / E is 5/5, and the alternate long and short dash line indicates the case where the flow rate ratio C / E is 7/3. In the case where the flow rate ratio C / E is 3/7, a processing gas having a flow rate of 3/10 of the total processing gas is supplied to the central region of the gas supply surface, and the total processing gas is supplied to the peripheral region. This means that a processing gas having a flow rate of 7/10 of the flow rate is supplied.
この結果、処理ガスをガス供給面の中心領域に周辺領域よりも多く供給した場合は最もガス流速が大きく、周辺領域に中心領域よりも多く供給した場合には最もガス流速が小さいことが認められた。ここで中心領域に多く供給した場合には周辺領域に多く供給する場合に比べてガス流速の加速の程度が大きいので、ウエハWの中心から周辺に向けて速やかにガスが流れていくものと推察される。 As a result, it is recognized that the gas flow velocity is the highest when the processing gas is supplied to the central region of the gas supply surface more than the peripheral region, and the gas flow velocity is the lowest when the processing gas is supplied to the peripheral region more than the central region. It was. Here, when a large amount of gas is supplied to the central region, the degree of acceleration of the gas flow rate is greater than when a large amount of gas is supplied to the peripheral region, so it is assumed that the gas flows quickly from the center of the wafer W toward the periphery. Is done.
一方、周辺領域に多く供給する場合には、ウエハWの中心領域ではガス流速が小さく、周辺近傍領域でガス流速が急に大きくなるので、中心領域ではガスが溜まった状態になり、当該中心領域では滞在時間が長い分子が多いものと推察される。 On the other hand, when supplying a large amount to the peripheral region, the gas flow rate is small in the central region of the wafer W, and the gas flow rate suddenly increases in the peripheral region, so that gas is accumulated in the central region. It is assumed that there are many molecules with a long staying time.
ここで炭素数が2以下の分子の小さいCF系ガスについて考えると、F/Cの割合が大きくなるのでエッチング作用が大きく、ガスの滞在時間によりエッチングの進行程度の面内均一性が左右される。このため周辺領域に多く供給する場合には、中心領域でのガスの滞在時間が長くなってしまうので、周辺領域よりもエッチングの進行が進み過ぎてしまい、面内均一性が悪化してしまう。これに対して中心領域に多く供給する場合には、ガスがウエハWの中心から周辺に向けて速やかに流れていくので、ガスの滞在時間がウエハW面内において揃い易く、エッチングの進行の程度の面内均一性が揃い易いと推察される。また炭素数が3以上の分子の大きいCF系ガスについては、F/Cの割合が小さくなるのでポリマー化作用が大きく、ガスの滞在時間よりも活性種の存在分布がエッチング特性の面内均一性に効いてくるものと考えられる。 Here, when considering a CF-based gas having 2 or less carbon atoms and a small molecule, the F / C ratio is increased, so that the etching action is large, and the in-plane uniformity of the progress of etching is influenced by the residence time of the gas. . For this reason, in the case where a large amount is supplied to the peripheral region, the staying time of the gas in the central region becomes long, so that the etching progresses more than the peripheral region, and the in-plane uniformity is deteriorated. On the other hand, when a large amount is supplied to the central region, the gas flows quickly from the center of the wafer W toward the periphery, so that the residence time of the gas is easily aligned in the surface of the wafer W, and the degree of progress of etching. It is inferred that the in-plane uniformity is easily uniform. In addition, for CF-based gases with a large number of molecules having 3 or more carbon atoms, the ratio of F / C is small, so the polymerizing action is large, and the presence of active species is more uniform in the etching characteristics than the gas residence time. It is thought that it is effective for.
このため図5に示すように、CF系ガスとしてC4F8ガスを想定し、既述のプラズマエッチング装置において、ガス供給面の中心領域に供給する処理ガスと、周辺領域に供給する処理ガスの流量比を変えた場合のウエハW表面近傍の圧力分布のシミュレーションを行なった。図5中、縦軸は圧力、横軸はウエハ中心からの距離、二点鎖線が前記流量比C/Eが3/7、実線が前記流量比C/Eが5/5、一点鎖線が前記流量比C/Eが7/3の場合を夫々示している。 Therefore, as shown in FIG. 5, assuming that C 4 F 8 gas is used as the CF-based gas, in the plasma etching apparatus described above, the processing gas supplied to the central region of the gas supply surface and the processing gas supplied to the peripheral region The pressure distribution near the surface of the wafer W when the flow rate ratio was changed was simulated. In FIG. 5, the vertical axis represents pressure, the horizontal axis represents the distance from the wafer center, the two-dot chain line represents the flow rate ratio C / E of 3/7, the solid line represents the flow rate ratio C / E of 5/5, and the one-dot chain line represents the above-mentioned The case where the flow rate ratio C / E is 7/3 is shown.
この結果、処理ガスを前記ガス供給面の周辺領域に中心領域よりも多く供給した場合は、圧力分布がウエハWの面内で最も均一になることが認められた。ここで圧力分布が均一になるとは、処理ガスの分子密度が均一になるということであり、活性種の存在密度がウエハWの面内において均一になることを意味している。このように、炭素数が3以上のCF系ガスについては、周辺領域に中心領域より多く供給した場合には、活性種がウエハW面内で均一に存在しやすく、これによりエッチングの面内均一性が高められるものと推察される。 As a result, it was recognized that the pressure distribution was most uniform in the plane of the wafer W when more processing gas was supplied to the peripheral region of the gas supply surface than the central region. Here, the uniform pressure distribution means that the molecular density of the processing gas is uniform, and means that the density of active species is uniform in the plane of the wafer W. As described above, when the CF-based gas having 3 or more carbon atoms is supplied to the peripheral region more than the central region, the active species are likely to be uniformly present in the wafer W surface, thereby making the etching in-plane uniform. It is presumed that the nature is improved.
またこのことを裏付けるために、CF系ガスとしてC5F8ガス、希釈ガスとしてArガスとO2ガスを夫々用い、図1に示すプラズマエッチング装置をおいて、以下の処理条件で、処理ガスのプラズマによりベアシリコン上に対して、処理ガスのガス供給面の中心領域への流量と周辺領域への流量とを変えて成膜処理を行い、このときの成膜速度の面内均一性を測定した。 In order to support this, C 5 F 8 gas is used as the CF-based gas, Ar gas and O 2 gas are used as the dilution gas, and the plasma etching apparatus shown in FIG. With this plasma, film formation is performed on the bare silicon by changing the flow rate of the processing gas to the central region of the gas supply surface and the flow rate to the peripheral region. It was measured.
<処理条件>
・C5F8ガス、Arガス、O2ガスの流量比;
C5F8:Ar:O2=15:380:19sccm
・プロセス圧力;1.995Pa(15mTorr)
・プロセス温度;20℃
・第1の高周波電源61の周波数と電力;60MHz、2170W
・第2の高周波電源65の周波数と電力;2MHz、0W
この結果を図6に示す。図6では縦軸が成膜速度、横軸がウエハの中心からの距離を示しており、□が前記処理ガスの前記流量比C/Eが7/3、○が前記流量比C/Eが5/5、■が前記流量比C/Eが3/7の場合を夫々示している。これにより、前記流量比C/Eが3/7の場合には、成膜速度がウエハWの面内において最も均一になることが認められ、周辺領域への供給量が中心領域よりも多い場合には圧力分布が均一になり、活性種の存在密度がウエハWの面内において均一になることが裏付けられた。
<Processing conditions>
· C 5 F 8 gas, Ar gas, O 2 gas flow rate ratio of;
C 5 F 8 : Ar: O 2 = 15: 380: 19 sccm
Process pressure: 1.995 Pa (15 mTorr)
・ Process temperature: 20 ℃
-Frequency and power of the first high
-Frequency and power of the second high-
The result is shown in FIG. In FIG. 6, the vertical axis indicates the deposition rate, the horizontal axis indicates the distance from the center of the wafer, □ indicates the flow rate ratio C / E of the processing gas is 7/3, and ○ indicates the flow rate ratio C / E. 5/5 and ▪ show the cases where the flow rate ratio C / E is 3/7, respectively. As a result, when the flow rate ratio C / E is 3/7, it is recognized that the film forming speed is most uniform in the plane of the wafer W, and the supply amount to the peripheral region is larger than the central region. This confirmed that the pressure distribution became uniform and the existence density of the active species became uniform in the plane of the wafer W.
続いて以下に各実施例について列挙する。
(実施例1)
CF系ガスとしてCHF3ガス、希釈ガスとしてArガスとN2ガスとを用いた処理ガスを予め混合してから、図1に示すプラズマエッチング装置に導入して、以下の処理条件で、前記ガス供給面の中心領域への供給量と周辺領域への供給量とを変えて、ウエハW上に形成されたレジスト膜(ウエハWの全面に形成され、パターンが形成されていないもの)のエッチング処理を行い、このときのCF密度、CF2密度のウエハWの面内均一性を、LIF(レーザ誘起蛍光)計測を行なうことにより測定した。ここで処理ガスの前記流量比C/Eは、0/10、3/7、5/5、7/3、10/0とした。なお前記流量比C/Eが0/10とは、処理ガスをガス供給面の周辺領域のみに供給する場合を意味している。
<処理条件>
・CHF3ガス、Arガス、N2ガスの流量比;
CHF3:Ar:N2=40:1000:80sccm
・プロセス圧力;6.65Pa(50mTorr)
・第1の高周波電源61の周波数と電力;60MHz、1200W
・第2の高周波電源65の周波数と電力;2MHz、1700W
この結果を図7(a)にCF密度の面内均一性、図7(b)にCF2密度の面内均一性を夫々示す。図7では縦軸がCF密度(CF2密度)、横軸がウエハの中心からの距離を示しており、▲が前記流量比C/Eが0/10、■が前記流量比C/Eが3/7、○が前記流量比C/Eが5/5、□が前記流量比C/Eが7/3、△が前記流量比C/Eが10/0の場合を夫々示している。
この結果より、CF密度、CF2密度は共に、第1のガス室45ガス供給面の中心領域の流量を多くした場合の方が周辺領域の流量を多くした場合よりも、ウエハの面内において均一であることが認められた。ここで周辺領域の流量を多くした場合には、ウエハWの中心領域でのCF密度等が高いが、周辺領域では低くなっており、既述のようにウエハWの中心領域にはガス溜まりができていると推察される。一方中心領域の流量を多くした場合には、ウエハWの中心領域での密度が低く、ウエハWの面内に亘ってほぼ均一であったことから、既述のようにガスの流速分布の面内均一性が高く、これによりCF密度等がウエハWの面内に亘って均一に揃えられるものと推察される。
Subsequently, each example is listed below.
(Example 1)
A processing gas using CHF 3 gas as a CF-based gas and Ar gas and N 2 gas as a dilution gas is mixed in advance, and then introduced into the plasma etching apparatus shown in FIG. Etching processing of a resist film (formed on the entire surface of the wafer W and without a pattern) by changing the supply amount to the central region of the supply surface and the supply amount to the peripheral region Then, the in-plane uniformity of the wafer W with CF density and CF 2 density at this time was measured by performing LIF (laser-induced fluorescence) measurement. Here, the flow rate ratio C / E of the processing gas was set to 0/10, 3/7, 5/5, 7/3, and 10/0. The flow rate ratio C / E of 0/10 means that the processing gas is supplied only to the peripheral region of the gas supply surface.
<Processing conditions>
-CHF 3 gas, Ar gas, N 2 gas flow ratio;
CHF 3 : Ar: N 2 = 40: 1000: 80 sccm
Process pressure: 6.65 Pa (50 mTorr)
-Frequency and power of the first high
-Frequency and power of the second high-
FIG. 7A shows the in-plane uniformity of the CF density, and FIG. 7B shows the in-plane uniformity of the CF 2 density. In FIG. 7, the vertical axis indicates the CF density (CF 2 density), the horizontal axis indicates the distance from the center of the wafer, ▲ indicates the flow rate ratio C / E is 0/10, and ■ indicates the flow rate ratio C / E. 3/7, ○ indicates the case where the flow rate ratio C / E is 5/5, □ indicates the case where the flow rate ratio C / E is 7/3, and Δ indicates the case where the flow rate ratio C / E is 10/0.
From this result, both the CF density and the CF 2 density are larger in the plane of the wafer when the flow rate in the central region of the
このように炭素数が2以下の第1のガスでは、中心領域の流量を多くした場合の方が、CF系ガスの活性種であるCFやCF2の活性種の量がウエハWの面内において均一になり、これによりエッチングの進行がウエハW面内において揃えられると推察される。なお本発明者らはC4F8ガスについてもCHF3ガスと同様の実験を試みたが、LIFの計測値が小さく、信頼性が小さいと判断したため、計測データは記載しないこととした。
(実施例2)
CF系ガスとしてCHF3ガス、希釈ガスとしてArガスとN2ガスとを用いた処理ガスを予め混合してから、図1に示すプラズマエッチング装置に導入し、以下の処理条件で、処理ガスのガス供給面の中心領域の流量と周辺領域の流量と変えて、ウエハW上に形成された被エッチング膜(SiO2膜)のエッチング処理を行い、このときのレジスト残膜、エッチング深さ、上部CD、ボーイング位置の面内均一性について評価した。この際、処理ガスの前記ガス供給面の中心領域と周辺領域の流量比は、前記流量比C/Eが1/9、5/5、9/1の場合とした。
As described above, in the first gas having 2 or less carbon atoms, the amount of CF or CF 2 active species which are the active species of the CF-based gas is more in the plane of the wafer W when the flow rate in the central region is increased. Thus, it is assumed that the etching progress is uniform in the wafer W plane. Incidentally the present inventors have tried the same experiment as CHF 3 gas also C 4 F 8 gas, the measured value of the LIF is small, since it is determined that a small reliability, measurement data was not described.
(Example 2)
A processing gas using CHF 3 gas as a CF-based gas and Ar gas and N 2 gas as dilution gases is mixed in advance and then introduced into the plasma etching apparatus shown in FIG. Etching is performed on the film to be etched (SiO 2 film) formed on the wafer W by changing the flow rate in the central region and the peripheral region on the gas supply surface. At this time, the resist residual film, the etching depth, and the upper part The in-plane uniformity of CD and bowing positions was evaluated. At this time, the flow rate ratio between the central region and the peripheral region of the gas supply surface of the processing gas was set to the case where the flow rate ratio C / E was 1/9, 5/5, and 9/1.
ここで図8(a)中、71は被エッチング膜であるSiOC膜、72はSiOC膜の表面に形成されたレジスト膜であり、前記レジスト残膜は距離A、エッチング深さは距離B、ボーイング位置はSiOC膜に形成されたホール(凹部)73の最も膨らんだ部位までの距離Cを夫々示しており、上部CDとはSiOC膜に形成されたホール(凹部)73の上部側の口径Dをいう。
8A,
そしてこれらの面内均一性については、例えばエッチング後の膜を断面SEMにより撮影し、この写真に基づいて、ウエハWの中心部と周辺部とにおいて、前記距離A,B,C,口径Dの各大きさを求め、前記中心部と周辺部との差が小さいほど、面内均一性が良いとした。ここでウエハWの中心部とは、ウエハWの回転中心であり、ウエハWの周辺部とは、ウエハWの外縁から5mm内側の位置をいう。これらレジスト残膜、エッチング深さ、ボーイング位置、上部CDの定義やデータの取得方法、ウエハWの中心部と周辺部とのデータの差により面内均一性を評価する方法は以下の実施例においても同様である。
For the in-plane uniformity, for example, the film after etching is photographed by a cross-sectional SEM, and based on this photograph, the distances A, B, C and the diameter D of the center portion and the peripheral portion of the wafer W are determined. Each size was determined, and the smaller the difference between the central portion and the peripheral portion, the better the in-plane uniformity. Here, the central portion of the wafer W is the rotation center of the wafer W, and the peripheral portion of the wafer W is a
<処理条件>
・CHF3ガス、Arガス、N2ガスの流量比;
CHF3:Ar:N2=40:1000:80sccm
・プロセス圧力;6.65Pa(50mTorr)
・第1の高周波電源61の周波数と電力;60MHz、1200W
・第2の高周波電源65の周波数と電力;2MHz、1700W
この結果を図8(b)に示す。CHF3ガスでは、レジスト残膜、エッチング深さ、上部CD、ボーイング位置の、ウエハの中心部と周辺部との差(絶対値)は、いずれも中心領域の流量を周辺領域よりも多くした場合の方が小さく、この実施例によっても、炭素数が2以下のCF系ガスでは、中心領域の流量を多くした場合の方が、エッチングの進行がウエハW面内において揃えられ、レジスト残膜、エッチング深さ、上部CD、ボーイング位置のエッチング特性の面内均一性が良好であることが理解される。
(実施例3)
CF系ガスとしてCHF3ガス、希釈ガスとしてArガスとN2ガスとO2ガスを用いた処理ガスを予め混合してから、図1に示すプラズマエッチング装置に導入し、以下の処理条件で、処理ガスの前記ガス供給面への中心領域の流量と周辺領域への流量を変えて、ウエハW上に形成された被エッチング膜(SiOCH膜)のエッチング処理を行い、このときのエッチングにより形成された上部CDの面内均一性と、エッチング深さの面内均一性とについて評価した。
<Processing conditions>
-Flow rate ratio of CHF 3 gas, Ar gas, N 2 gas;
CHF 3 : Ar: N 2 = 40: 1000: 80 sccm
Process pressure: 6.65 Pa (50 mTorr)
-Frequency and power of the first high
-Frequency and power of the second high-
The result is shown in FIG. In the case of CHF 3 gas, the difference (absolute value) between the central part and the peripheral part of the wafer remaining in the resist residual film, etching depth, upper CD, and bowing position is the case where the flow rate in the central area is larger than that in the peripheral area. Even in this embodiment, in the case of a CF-based gas having 2 or less carbon atoms, when the flow rate in the central region is increased, the progress of etching is aligned in the wafer W plane, and the resist residual film, It is understood that the in-plane uniformity of the etching characteristics at the etching depth, the upper CD, and the bowing position is good.
(Example 3)
CHF 3 gas as a CF-based gas, from the premixed process gas using an Ar gas and N 2 gas and O 2 gas as a diluent gas, is introduced into the plasma etching apparatus shown in FIG. 1, under the following process conditions, The etching process is performed on the etching target film (SiOCH film) formed on the wafer W by changing the flow rate of the processing gas to the gas supply surface in the central region and the flow rate to the peripheral region. The in-plane uniformity of the upper CD and the in-plane uniformity of the etching depth were evaluated.
<処理条件>
・プロセス圧力;6.65Pa(50mTorr)
・第1の高周波電源61の周波数と電力;60Hz、1500W
・第2の高周波電源65の周波数と電力;2MHz、2800W
この結果を前記上部CDの面内均一性については図9(a)に、エッチング深さの面内均一性については図9(b)に夫々示す。図9(a)中縦軸は上部CDの中心部と周辺部とのデータの差の絶対値であり、図9(b)中縦軸はエッチング深さの中心部と周辺部とのデータの差の絶対値である。さらに図9(a),(b)中、横軸は処理ガスの中心領域と周辺領域の流量比C/Eを示しており、例えばこの流量比が50%のときは、前記流量比C/Eが5/5の場合を意味し、90%のときは、前記流量比C/Eが9/1の場合を意味している。
<Processing conditions>
Process pressure: 6.65 Pa (50 mTorr)
-Frequency and power of the first high
-Frequency and power of the second high-
The results are shown in FIG. 9A for the in-plane uniformity of the upper CD and in FIG. 9B for the in-plane uniformity of the etching depth. The vertical axis in FIG. 9A is the absolute value of the difference in data between the central portion and the peripheral portion of the upper CD, and the vertical axis in FIG. 9B is the data of the central portion and the peripheral portion of the etching depth. The absolute value of the difference. Further, in FIGS. 9A and 9B, the horizontal axis indicates the flow rate ratio C / E between the central region and the peripheral region of the processing gas. For example, when the flow rate ratio is 50%, the flow rate ratio C / E When E is 5/5, it means that the flow rate ratio C / E is 9/1 when it is 90%.
これらの結果より、前記ガス供給面の中心領域に多く供給する場合の方が、上部CD、エッチング深さ共に、ウエハWの中心部と周辺部のデータとの差が小さく、面内均一性が良好であることが認められ、この結果からも炭素数が2以下の第1のガスでは、前記中心領域の流量を多くした場合の方が、エッチングの進行の程度がウエハW面内において揃えられることが理解される。
(実施例4)
CF系ガスとしてCH2F2ガス、希釈ガスとしてO2ガスを用いた処理ガスを予め混合してから、図1に示すプラズマエッチング装置に導入し、以下の処理条件で、処理ガスのウエハWへの中心領域の流量と周辺領域への流量とを変えて、ウエハW上に形成された被エッチング膜(SiO膜とSiOCH膜との積層膜)のエッチング処理を行い、このときのレジスト残膜、上部CD、底部CD、Recessの面内均一性について評価した。この際、処理ガスの中心領域と周辺領域の流量比は、前記流量比C/Eが1/9、5/5、9/1の場合とした。
From these results, in the case where a large amount is supplied to the central region of the gas supply surface, the difference between the data of the central portion and the peripheral portion of the wafer W is smaller in both the upper CD and the etching depth, and the in-plane uniformity is improved. From this result, it is recognized that the etching progress is more uniform in the wafer W plane when the flow rate of the central region is increased in the first gas having 2 or less carbon atoms. It is understood.
Example 4
A processing gas using CH 2 F 2 gas as a CF-based gas and O 2 gas as a dilution gas is mixed in advance and then introduced into the plasma etching apparatus shown in FIG. 1, and the processing gas wafer W is processed under the following processing conditions. The etching process of the film to be etched (laminated film of SiO film and SiOCH film) formed on the wafer W is performed by changing the flow rate of the central region to the peripheral region and the flow rate to the peripheral region. In-plane uniformity of the top CD, bottom CD, and recess was evaluated. At this time, the flow rate ratio between the central region and the peripheral region of the processing gas was set to the case where the flow rate ratio C / E was 1/9, 5/5, or 9/1.
<処理条件>
・CH2F2ガス、O2ガスの流量比;
CH2F2:O2=40:20sccm
・プロセス圧力;7.98Pa(60mTorr)
・第1の高周波電源61の周波数と電力;60MHz、700W
・第2の高周波電源65の周波数と電力;2MHz、300W
ここで前記底部CDとは図8(a)中、被エッチング膜(SiOC膜)71に形成されたホール73の底部側の口径E、Recessとは、被エッチング膜の下地膜のエッチング量をいう。またこれらの面内均一性については、例えばエッチング後の膜を断面SEMにより撮影し、この写真に基づいて、夫々の項目についてウエハWの中心部と周辺部とのデータを取得し、両者の差異を求めることにより評価し、この差異が小さいほど面内均一性が良好であることとした。底部CDやRecessの定義やデータの取得方法、ウエハWの中心部と周辺部とのデータの差により面内均一性を評価する方法は以下の実施例においても同様である。
<Processing conditions>
-CH 2 F 2 gas, O 2 gas flow ratio;
CH 2 F 2 : O 2 = 40: 20 sccm
Process pressure: 7.98 Pa (60 mTorr)
-Frequency and power of the first high
-Frequency and power of the second high
Here, the bottom CD in FIG. 8A refers to the diameter E and the recess on the bottom side of the
この結果を図10に示すが、前記流量比C/Eが9/1の場合が、レジスト残膜、上部CD、底部CD、Recess共に、中心部と周辺部とのデータの差異(当該差異は絶対値である)が小さく、最も面内均一性が良好であることが認められ、この結果からも炭素数が2以下の第1のガスでは、中心領域の流量を多くした場合の方が、エッチングの進行の程度がウエハW面内において揃えられることが理解される。
(実施例5)
CF系ガスとしてC4F8ガス、希釈ガスとしてArガスとN2ガスを用いた処理ガスを予め混合してから、図1に示すプラズマエッチング装置に導入し、以下の処理条件で、処理ガスの前記ガス供給面への中心領域の流量と周辺領域への流量とを変えて、ウエハW上に形成された被エッチング膜(SiOC膜)の上に厚さ50nmのTEOSと厚さ100nmの反射防止膜(BARC)を積層したもの)のエッチング処理を行い、このときに形成されたホールの形状について評価した。ここで処理ガスのウエハWへの中心領域の流量と周辺領域への流量は、前記流量比C/Eが1/9、5/5、9/1の場合とした。
This result is shown in FIG. 10. When the flow rate ratio C / E is 9/1, the difference in data between the central portion and the peripheral portion of the resist residual film, the upper CD, the bottom CD, and the recess (the difference is (Absolute value) is small and the in-plane uniformity is recognized to be the best. From this result, the first gas having 2 or less carbon atoms has a higher flow rate in the central region. It is understood that the degree of progress of etching is aligned in the wafer W plane.
(Example 5)
A processing gas using C 4 F 8 gas as the CF-based gas and Ar gas and N 2 gas as the dilution gas is mixed in advance, and then introduced into the plasma etching apparatus shown in FIG. The TEOS having a thickness of 50 nm and the reflection having a thickness of 100 nm are formed on the etching target film (SiOC film) formed on the wafer W by changing the flow rate of the central region to the gas supply surface and the flow rate to the peripheral region. Etching treatment of the prevention film (BARC) was performed, and the shape of the hole formed at this time was evaluated. Here, the flow rate of the processing gas to the wafer W in the central region and the flow rate to the peripheral region was set to the case where the flow rate ratio C / E was 1/9, 5/5, and 9/1.
<処理条件>
・C4F8ガス、Arガス、N2ガスの流量比;
C4F8:Ar:N2=5:1000:150sccm
・プロセス圧力;6.65Pa(50mTorr)
・第1の高周波電源61の周波数と電力;60MHz、500W
・第2の高周波電源65の周波数と電力;2MHz、2000W
ここで前記ホール形状は、図11(a)に示す、ホール73の側壁外面74とホール底部を構成する面の延長線75との間のなす角であるテーパ角θを、ウエハWの中心部に形成されたホールと周辺部に形成されたホールとについて測定し、両者の差異を求めることにより評価した。この差異が小さいほどホール形状の面内均一性が良好であることを意味する。
<Processing conditions>
· C 4 F 8 gas, Ar gas, N 2 gas flow rate ratio;
C 4 F 8 : Ar: N 2 = 5: 1000: 150 sccm
Process pressure: 6.65 Pa (50 mTorr)
-Frequency and power of the first high-
-Frequency and power of the second high-
Here, the hole shape has a taper angle θ, which is an angle formed between the
この結果を図11(b)に示す。ここで図11(b)中、縦軸はテーパ角θ、横軸はウエハ上の位置、◇は前記流量比C/Eが1/9、□は前記流量比C/Eが5/5、△は前記流量比C/Eが9/1の場合を夫々示している。これにより、テーパ角θのウエハWの中心部と周辺部との差異は、前記流量比C/Eが1/9の場合が最も小さく、ホール形状の面内均一性が良好であることが認められた。この結果から、炭素数が3以上の第2のガスでは、周辺領域の流量を多くした場合の方が、ホール形状がウエハW面内において揃えられることが理解される。
(実施例6)
CF系ガスとしてC4F8ガスとCF4ガスの2種類のガスを用い、希釈ガスは用いない処理ガスを予め混合してから、図1に示すプラズマエッチング装置に導入し、以下の処理条件で、処理ガスの前記ガス供給面への中心領域の供給流量と周辺領域への供給流量とを変えて、ウエハW上に形成された被エッチング膜(SiOCH膜)のエッチング処理を行い、このときの上部CDの面内均一性について既述のように評価した。
The result is shown in FIG. In FIG. 11B, the vertical axis indicates the taper angle θ, the horizontal axis indicates the position on the wafer, ◇ indicates the flow ratio C / E is 1/9, and □ indicates the flow ratio C / E is 5/5. Δ indicates the case where the flow rate ratio C / E is 9/1. As a result, the difference between the central portion and the peripheral portion of the wafer W having the taper angle θ is the smallest when the flow rate ratio C / E is 1/9, and the in-plane uniformity of the hole shape is good. It was. From this result, it is understood that in the second gas having 3 or more carbon atoms, the hole shape is aligned in the wafer W plane when the flow rate in the peripheral region is increased.
(Example 6)
Two types of gas, C 4 F 8 gas and CF 4 gas, are used as the CF-based gas, and a processing gas that does not use a dilution gas is mixed in advance, and then introduced into the plasma etching apparatus shown in FIG. Then, the etching flow of the etching target film (SiOCH film) formed on the wafer W is changed by changing the supply flow rate of the processing gas to the gas supply surface in the central region and the supply flow rate to the peripheral region. The in-plane uniformity of the upper CD was evaluated as described above.
<処理条件>
・C4F8ガス、CF4ガスの流量比;
C4F8:CF4ガス=5:200sccm
・第1の高周波電源61の周波数と電力;60MHz
・第2の高周波電源65の周波数と電力;2MHz
この結果を図12に示す。ここで図12中、縦軸は上部CD差の絶対値、横軸は処理ガスの中心領域と周辺領域の流量比C/Eを示している。これにより、上部CDの中心部と周辺部とのデータの差は、前記流量比C/E=7/3のときが最も小さく、前記上部CDの面内均一性が良好であることが認められた。
<Processing conditions>
· C 4 F 8 gas flow rate ratio of CF 4 gas;
C 4 F 8 : CF 4 gas = 5: 200 sccm
-Frequency and power of the first high frequency power supply 61: 60 MHz
-Frequency and power of the second high-
The result is shown in FIG. Here, in FIG. 12, the vertical axis represents the absolute value of the upper CD difference, and the horizontal axis represents the flow rate ratio C / E between the central region and the peripheral region of the processing gas. Thus, the difference in data between the central portion and the peripheral portion of the upper CD is the smallest when the flow rate ratio C / E = 7/3, and it is recognized that the in-plane uniformity of the upper CD is good. It was.
この例では、C4F8ガスとCF4ガスとの流量比は、C4F8:CF4=5sccm:200sccmであって、C4F8ガスより供給されるフッ素の数よりもCF4ガスにより供給されるフッ素の数の方が多く、この場合には、CF4ガスに合わせて前記ガス供給面の中心領域への流量を多くした場合の方が、上部CDの面内均一性を確保できることが理解される。
(実施例7)
CF系ガスとしてC4F8ガスとCF4ガスの2種類のガス、希釈ガスとしてN2ガスとO2ガスとを用いた処理ガスを予め混合してからチャンバ内に導入して、第1のエッチング処理を行なった後、次いでCF系ガスとしてC4F8ガス、希釈ガスとしてArガスとN2ガスとを用いた処理ガスを予め混合してからチャンバ内に導入して第2のエッチング処理を行なう場合について、上部CDと底部CDの面内均一性について既述の手法で評価した。このとき図1に示すプラズマエッチング装置を用い、以下の処理条件で、処理ガスのウエハWへの前記ガス供給面の中心領域への供給流量と周辺領域への供給流量とを変えてウエハW上に形成された被エッチング膜(SiOCH膜の上に厚さ50nmのTEOSと厚さ65nmの反射防止膜(BARC)とを積層したもの)のエッチング処理を行った。前記流量比C/Eは、第1のエッチング処理及び第2のエッチング処理共に前記流量比C/Eが5:5の場合と、第1のエッチング処理では、前記流量比C/Eは9:1、第2のエッチング処理では、前記流量比C/Eは1:9の場合とについて評価を行なった。
In this example, the flow rate ratio between the C 4 F 8 gas and the CF 4 gas is C 4 F 8 : CF 4 = 5 sccm: 200 sccm, and the CF 4 is more than the number of fluorine supplied from the C 4 F 8 gas. The number of fluorine supplied by the gas is larger. In this case, the in-plane uniformity of the upper CD is improved when the flow rate to the central region of the gas supply surface is increased in accordance with the CF 4 gas. It is understood that it can be secured.
(Example 7)
Two kinds of gases, C 4 F 8 gas and CF 4 gas, are used as the CF-based gas, and a processing gas using N 2 gas and O 2 gas as the dilution gas is mixed in advance and then introduced into the chamber. After the etching process is performed, a process gas using C 4 F 8 gas as the CF-based gas and Ar gas and N 2 gas as the dilution gas is mixed in advance, and then introduced into the chamber for the second etching. In the case of processing, the in-plane uniformity of the top CD and the bottom CD was evaluated by the method described above. At this time, the plasma etching apparatus shown in FIG. 1 is used to change the supply flow rate of the process gas to the wafer supply surface to the central region of the gas supply surface and the supply flow rate to the peripheral region on the wafer W under the following processing conditions. An etching process was performed on the film to be etched formed by stacking a 50 nm thick TEOS and a 65 nm thick antireflection film (BARC) on the SiOCH film. The flow ratio C / E is 9: 5 when the flow ratio C / E is 5: 5 in both the first etching process and the second etching process, and in the first etching process. In the first and second etching processes, the evaluation was made for the case where the flow rate ratio C / E was 1: 9.
<第1のエッチング処理の処理条件>
・C4F8ガス、CF4ガス、N2ガス、O2ガスの流量比;
C4F8:CF4:N2:O2=6:15:120:10sccm
・プロセス圧力;6.65Pa(50mTorr)
・第1の高周波電源61の周波数と電力;60MHz、800W
・第2の高周波電源65の周波数と電力;2MHz、1400W
<第2のエッチング処理の処理条件>
・C4F8ガス、Arガス、N2ガスの流量比;
C4F8:Ar:N2=8:50:1000sccm
・プロセス圧力;3.325Pa(25mTorr)
・第1の高周波電源61の周波数と電力;60MHz、1000W
・第2の高周波電源65の周波数と電力;2MHz、3000W
この結果を図12に示す。これにより上部CD,底部CDのウエハWの中心部と周辺部とのデータの差(絶対値)は共に、第1のエッチング処理では中心領域に多く供給し、第2のエッチング処理では周辺領域に多く供給する場合の方が小さく、前記CDの面内均一性が良好であることが認められた。
<Processing conditions for the first etching process>
· C 4 F 8 gas, CF 4 gas, N 2 gas, the flow ratio of O 2 gas;
C 4 F 8 : CF 4 : N 2 : O 2 = 6: 15: 120: 10 sccm
Process pressure: 6.65 Pa (50 mTorr)
-Frequency and power of the first high
-Frequency and power of the second high-
<Processing conditions for the second etching process>
· C 4 F 8 gas, Ar gas, N 2 gas flow rate ratio;
C 4 F 8 : Ar: N 2 = 8: 50: 1000 sccm
Process pressure: 3.325 Pa (25 mTorr)
-Frequency and power of the first high
-Frequency and power of the second high-
The result is shown in FIG. As a result, both the data difference (absolute value) between the central portion and the peripheral portion of the wafer W of the top CD and the bottom CD is supplied to the central region in the first etching process, and in the peripheral region in the second etching process. It was confirmed that the case of supplying a large amount was smaller and the in-plane uniformity of the CD was good.
このように、CF系ガスの種類を変えて、第1のエッチング処理と第2のエッチング処理とを引き続いて行なう場合であっても、夫々のCF系ガスの炭素の数に応じて処理ガスの前記中心領域への供給流量と周辺領域への供給流量を制御することにより、面内均一性の高いエッチング処理を行なうことができることが認められる。 As described above, even when the first etching process and the second etching process are successively performed by changing the type of the CF-based gas, the processing gas is changed according to the number of carbon atoms in each CF-based gas. It is recognized that an etching process with high in-plane uniformity can be performed by controlling the supply flow rate to the central region and the supply flow rate to the peripheral region.
この際、第1のエッチング処理では、C4F8ガスとCF4ガスとの流量比は、C4F8:CF4=6sccm:15sccmであって、C4F8ガスより供給されるフッ素の数よりもCF4ガスにより供給されるフッ素の数の方が多いので、この場合には、CF4ガスに合わせて前記中心領域への流量を多くした場合の方が、上部CDや底部CDがウエハW面内において揃えられることが理解される。また第2のエッチング処理では、C4F8ガスを用いているので、前記周辺領域の流量を多くした場合の方が、上部CDや底部CDがウエハW面内において揃えられることが理解される。
(実施例8)
実施例7と同様のエッチング条件でウエハW上に形成された被エッチング膜のエッチング処理を行ない、CD−SEM(ウエハWを非破壊で上面から観察する電子顕微鏡)により面内CD分布についての評価を行なった。この結果を図14(a)に、第1のエッチング処理では、前記流量比C/Eは9:1、第2のエッチング処理では、前記流量比C/Eは1:9の場合、図14(b)に、第1及び第2のエッチング処理共に、前記流量比C/Eが5:5の場合について夫々示す。また図14中縦軸は、CDシフト値であり、横軸はウエハ上の位置、◇はX軸のデータ、○はY軸のデータを夫々示している。この例のCDシフト値はマスクのホール口径と、エッチング後のホール口径の差を意味している。
At this time, in the first etching process, the flow rate ratio between the C 4 F 8 gas and the CF 4 gas is C 4 F 8 : CF 4 = 6 sccm: 15 sccm, and fluorine supplied from the C 4 F 8 gas. since the CF 4 there are more number of fluorine supplied by the gas than the number, in this case, it is more in the case of many flow to the central area in accordance with the CF 4 gas, the top CD, bottom CD Is understood to be aligned within the wafer W plane. In the second etching process, since C 4 F 8 gas is used, it is understood that the upper CD and the bottom CD are aligned in the wafer W plane when the flow rate in the peripheral region is increased. .
(Example 8)
An etching process is performed on the etching target film formed on the wafer W under the same etching conditions as in Example 7, and evaluation of the in-plane CD distribution is performed by a CD-SEM (an electron microscope for observing the wafer W from the top surface in a non-destructive manner). Was done. This result is shown in FIG. 14 (a). In the first etching process, the flow rate ratio C / E is 9: 1, and in the second etching process, the flow ratio C / E is 1: 9. (B) shows the case where the flow rate ratio C / E is 5: 5 for both the first and second etching processes. In FIG. 14, the vertical axis represents the CD shift value, the horizontal axis represents the position on the wafer, 、 represents X-axis data, and ◯ represents Y-axis data. The CD shift value in this example means the difference between the hole diameter of the mask and the hole diameter after etching.
この結果からも、前記CDシフト値は、X軸のデータ、Y軸のデータ共に、第1のエッチング処理では中心領域に多く供給し、第2のエッチング処理では周辺領域に多く供給する場合の方が小さく、前記面内CD分布の均一性が高いことが認められた。
(実施例9)
CF系ガスとしてC5F8ガスを用い、希釈ガスとしてArガスとO2ガスとを用いた処理ガスを予め混合してからチャンバ内に導入してエッチング処理を行なう場合について、エッチングレート、レジスト選択性、レジスト残膜、エッチング深さの均一性について評価した。このとき図1に示すプラズマエッチング装置を用い、以下の処理条件で、処理ガスのウエハWへの前記ガス供給面の中心領域の供給流量と周辺領域への供給流量とを変えてウエハW上に形成されたレジストのエッチング処理を行った。この際処理ガスの前記中心領域への供給流量を208sccm、周辺領域への供給流量を208sccmとする場合と、前記中心領域への供給流量を208sccm、周辺領域への供給流量を312sccmとする場合とについて、前記エッチングレート等を評価した。ここでエッチング選択性とはSiO2膜エッチング量/レジストマスク膜厚減少量により算出されるものであり、エッチングレート、レジスト選択性の面内均一性については、例えばエッチング後の膜を断面SEMにより撮影し、この写真に基づいて、ウエハWの中心部と周辺部とにおいて、前記エッチングレート、レジスト選択性の各大きさを求め、前記中心部と周辺部との差が小さいほど、面内均一性が良いとした。
Also from this result, the CD shift value is supplied to the central area in the first etching process, and supplied to the peripheral area in the second etching process, both for the X-axis data and the Y-axis data. It was confirmed that the uniformity of the in-plane CD distribution was high.
Example 9
Etching rate, resist, etc., when C 5 F 8 gas is used as the CF-based gas and a processing gas using Ar gas and O 2 gas as the dilution gas is mixed in advance and then introduced into the chamber for etching. The selectivity, resist residual film, and etching depth uniformity were evaluated. At this time, the plasma etching apparatus shown in FIG. 1 is used to change the supply flow rate of the processing gas to the wafer W on the wafer W under the following processing conditions on the wafer W by changing the supply flow rate of the central region of the gas supply surface to the peripheral region. The formed resist was etched. At this time, the supply flow rate of the processing gas to the central region is 208 sccm, the supply flow rate to the peripheral region is 208 sccm, the supply flow rate to the central region is 208 sccm, and the supply flow rate to the peripheral region is 312 sccm. The etching rate and the like were evaluated. Here, the etching selectivity is calculated by the SiO 2 film etching amount / resist mask film thickness reduction amount. For the in-plane uniformity of the etching rate and resist selectivity, for example, the etched film is obtained by cross-sectional SEM. Based on this photograph, the etching rate and the resist selectivity are obtained at the central portion and the peripheral portion of the wafer W. The smaller the difference between the central portion and the peripheral portion, the more uniform in the plane. The nature is good.
<処理条件>
・C5F8ガス、Arガス、O2ガスの流量比;
C5F8:Ar:O2=16:380:20sccm
・プロセス圧力;3.325Pa(25mTorr)
・第1の高周波電源61の周波数と電力;60MHz、1000W
・第2の高周波電源65の周波数と電力;2MHz、3000W
この結果を図15に示す。これにより、前記ガス供給面の中心領域への供給流量よりも周辺領域への供給流量を多くした場合の方が、エッチングレート、レジスト選択性、レジスト残膜、エッチング深さは、ウエハWの中心部と周辺部との間での差が小さく、これらの面内均一性が良好であることが認められた。
<Processing conditions>
· C 5 F 8 gas, Ar gas, O 2 gas flow rate ratio of;
C 5 F 8 : Ar: O 2 = 16: 380: 20 sccm
Process pressure: 3.325 Pa (25 mTorr)
-Frequency and power of the first high
-Frequency and power of the second high-
The result is shown in FIG. Thus, the etching rate, resist selectivity, resist residual film, and etching depth are the center of the wafer W when the supply flow rate to the peripheral region is larger than the supply flow rate to the central region of the gas supply surface. The difference between the portion and the peripheral portion was small, and it was confirmed that the in-plane uniformity was good.
またこの例では、前記中心領域の供給流量を変えずに周辺領域の供給流量のみを変えたが、この場合中心領域への供給流量が同じであれば、周辺領域への供給流量が変化しても、ウエハWの中心のエッチング特性は変化しないことが確認された。このことから、処理ガスのトータル流量と、中心領域への供給流量と周辺領域への供給流量との流量比を設定し、中心領域の流量を変化させずに、周辺領域の供給流量を増やすことにより、中心領域のエッチング特性を維持したまま、周辺領域のエッチング特性を変化させ、これによりエッチング特性の面内均一性を向上できることが理解される。
(実施例10)
CF系ガスとしてC4F8ガスを用い、希釈ガスとしてCOガスとN2ガスとO2ガスとを用いてエッチング処理を行なう場合について、前記CDシフト値の面内均一性について評価した。このとき図1に示すプラズマエッチング装置を用い、以下の処理条件で、処理ガスのウエハWへの中心領域の供給流量と周辺領域への供給流量とを変えてウエハW上に形成された被エッチング膜(SiOC膜)のエッチング処理を行った。ここで前記流量比C/Eは2/4、2/2、2/6の場合について評価を行なった。
Further, in this example, only the supply flow rate in the peripheral region is changed without changing the supply flow rate in the central region, but in this case, if the supply flow rate to the central region is the same, the supply flow rate to the peripheral region is changed. In addition, it was confirmed that the etching characteristics at the center of the wafer W did not change. Therefore, the flow rate ratio between the total flow rate of processing gas, the supply flow rate to the central region and the supply flow rate to the peripheral region is set, and the supply flow rate in the peripheral region is increased without changing the flow rate in the central region. Thus, it is understood that the etching characteristics of the peripheral region can be changed while maintaining the etching characteristics of the central region, thereby improving the in-plane uniformity of the etching properties.
(Example 10)
The in-plane uniformity of the CD shift value was evaluated when etching was performed using C 4 F 8 gas as the CF-based gas and CO gas, N 2 gas, and O 2 gas as the dilution gas. At this time, using the plasma etching apparatus shown in FIG. 1, the etching target formed on the wafer W by changing the supply flow rate of the processing gas to the wafer W and the supply flow rate to the peripheral region under the following processing conditions. The film (SiOC film) was etched. Here, the flow rate ratio C / E was evaluated for the cases of 2/4, 2/2, and 2/6.
<処理条件>
・プロセス圧力;6.65Pa(50mTorr)
・第1の高周波電源61の周波数と電力;60MHz、800W
・第2の高周波電源65の周波数と電力;2MHz、1400W
この結果を図16に示す。これにより、C4F8ガスの周辺領域への供給流量を変えることにより、ウエハWの周辺領域ではCDシフト値が大きく変化し、C4F8ガスでは周辺領域への供給流量を中心領域より多くすることにより、前記CDシフトの面内均一性が高められることが認められた。
<Processing conditions>
Process pressure: 6.65 Pa (50 mTorr)
-Frequency and power of the first high
-Frequency and power of the second high-
The result is shown in FIG. Thus, by changing the supply flow rate of the C 4 F 8 gas to the peripheral region, the CD shift value greatly changes in the peripheral region of the wafer W, and in the C 4 F 8 gas, the supply flow rate to the peripheral region is changed from the central region. It was recognized that the in-plane uniformity of the CD shift can be improved by increasing the number.
これにより、中心領域と周辺領域とに供給する処理ガスの、第1のガスと第2のガスとの混合比を変えることにより、面内均一性の高いエッチング処理を行なうことができることが理解される。
(実施例11)
CF系ガスとしてCHF3ガスとCF4ガスの2種類のガスを用い、希釈ガスとしてArガスとN2ガスとを用いて第1のエッチング処理を行なった後、次いでCF系ガスとしてC4F8ガスを用い、希釈ガスとしてArガスとN2ガスとを用いて第2のエッチング処理を行なう場合について、既述の上部CDの面内均一性について評価した。このとき処理ガスを予め所定の流量で混合したものを図1に示すプラズマエッチング装置に導入し、以下の処理条件で、処理ガスのウエハWへの中心領域の供給流量と周辺領域への供給流量とを変えてウエハW上に形成されたレジストのエッチング処理を行った。
Accordingly, it is understood that the etching process with high in-plane uniformity can be performed by changing the mixing ratio of the first gas and the second gas of the processing gas supplied to the central region and the peripheral region. The
(Example 11)
After performing the first etching process using two kinds of gases, CHF 3 gas and CF 4 gas as the CF-based gas, and using Ar gas and N 2 gas as the dilution gas, then C 4 F as the CF-based gas. In the case of performing the second etching process using 8 gases and using Ar gas and N 2 gas as dilution gases, the in-plane uniformity of the above-described upper CD was evaluated. At this time, the processing gas mixed in advance at a predetermined flow rate is introduced into the plasma etching apparatus shown in FIG. 1, and the supply flow rate of the processing gas to the wafer W and the supply flow rate to the peripheral region are processed under the following processing conditions. Then, the resist formed on the wafer W was etched.
<第1のエッチング処理の処理条件>
・CHF3ガス、CF4ガス、Arガス、N2ガスの流量比;
CHF3:CF4:Ar:N2=15:15:500:80sccm
・プロセス圧力;6.65Pa(50mTorr)
・第1の高周波電源61の周波数と電力;60MHz、800W
・第2の高周波電源65の周波数と電力;2MHz、1700W
<第2のエッチング処理の処理条件>
・C4F8ガス、Arガス、N2ガスの流量比;
C4F8:Ar:N2=7:950:120sccm
・プロセス圧力;6.65Pa(50mTorr)
・第1の高周波電源61の周波数と電力;60MHz、1200W
・第2の高周波電源65の周波数と電力;2MHz、1700W
また中心領域と周辺領域との供給流量については、第1のエッチング処理、第2のエッチング処理共に、前記流量比C/E=50/50の場合と、第1のエッチング処理では前記流量比C/Eは95:5、第2のエッチング処理では前記流量比C/Eは5:95の場合とについて評価を行なった。
<Processing conditions for the first etching process>
-Flow rate ratio of CHF 3 gas, CF 4 gas, Ar gas, N 2 gas;
CHF 3 : CF 4 : Ar: N 2 = 15: 15: 500: 80 sccm
Process pressure: 6.65 Pa (50 mTorr)
-Frequency and power of the first high
-Frequency and power of the second high-
<Processing conditions for the second etching process>
· C 4 F 8 gas, Ar gas, N 2 gas flow rate ratio;
C 4 F 8 : Ar: N 2 = 7: 950: 120 sccm
Process pressure: 6.65 Pa (50 mTorr)
-Frequency and power of the first high
-Frequency and power of the second high-
As for the supply flow rates of the central region and the peripheral region, both the first etching process and the second etching process have the flow rate ratio C / E = 50/50 and the first etching process has the flow ratio C / E is 95: 5, and in the second etching process, the flow rate ratio C / E is 5:95.
この結果を図17に示す。これにより上部CDについては、第1のエッチング処理では中心領域に多く供給し、第2のエッチング処理では周辺領域に多く供給する場合の方が中心部と周辺部との差が小さく、前記CDの面内均一性が良好であることが認められた。 The result is shown in FIG. As a result, the upper CD is supplied more to the central region in the first etching process, and the difference between the central part and the peripheral part is smaller in the case of supplying more to the peripheral area in the second etching process. It was found that the in-plane uniformity was good.
このように、第1のエッチング処理では、CHF3ガスとCF4ガスとArガスとN2ガスとを混合した処理ガスを用いているので、炭素数が2以下の第1のガスを供給する場合に従って、前記中心領域への処理ガスの供給量を多くし、第2のエッチング処理では、C4F8ガスとArガスとN2ガスとを混合した処理ガスを用いているので、炭素数が3以上の第2のガスを供給する場合に従って、前記周辺領域への処理ガスの供給量を多くすることにより、良好なエッチング特性を確保できることが認められた。
(実施例12)
CF系ガスとしてC4F8ガスとCF4ガスとを用い、希釈ガスとしてN2ガスとO2ガスとを用いて、これらのガスを予め混合しておき、この混合済みの処理ガスを用いてエッチング処理を行う場合について、エッチングレートの面内均一性について評価した。このとき図1に示すプラズマエッチング装置を用い、以下の処理条件で、処理ガスの前記ガス供給面への中心領域の供給流量と周辺領域への供給流量とを変えてウエハW上に形成されたレジストのエッチング処理を行った。
As described above, in the first etching process, a processing gas in which CHF 3 gas, CF 4 gas, Ar gas, and N 2 gas are mixed is used, so that the first gas having 2 or less carbon atoms is supplied. According to circumstances, the amount of process gas supplied to the central region is increased, and the second etching process uses a process gas in which C 4 F 8 gas, Ar gas, and N 2 gas are mixed. It has been found that good etching characteristics can be ensured by increasing the supply amount of the processing gas to the peripheral region in accordance with the case where 3 or more of the second gas is supplied.
(Example 12)
C 4 F 8 gas and CF 4 gas are used as the CF-based gas, N 2 gas and O 2 gas are used as the dilution gas, and these gases are mixed in advance, and this mixed processing gas is used. In the etching process, the in-plane uniformity of the etching rate was evaluated. At this time, the plasma etching apparatus shown in FIG. 1 was used to change the supply flow rate of the processing gas to the gas supply surface and the supply flow rate to the peripheral region on the wafer W under the following processing conditions. A resist etching process was performed.
<処理条件>
・C4F8ガス、CF4ガス、N2ガス、O2ガスの流量比;
C4F8:CF4:N2:O2=6:15:120:10sccm
・プロセス圧力;6.65Pa(50mTorr)
・第1の高周波電源61の周波数と電力;60MHz、800W
・第2の高周波電源65の周波数と電力;2MHz、1400W
また中心領域と周辺領域との供給流量については、前記流量比C/E=50/50の場合と、前記流量比C/Eは90:10の場合とについて評価を行なった。
<Processing conditions>
· C 4 F 8 gas, CF 4 gas, N 2 gas, the flow ratio of O 2 gas;
C 4 F 8 : CF 4 : N 2 : O 2 = 6: 15: 120: 10 sccm
Process pressure: 6.65 Pa (50 mTorr)
-Frequency and power of the first high
-Frequency and power of the second high-
The supply flow rates in the central region and the peripheral region were evaluated for the flow rate ratio C / E = 50/50 and for the flow rate ratio C / E of 90:10.
この結果を図18に示す。これによりエッチングレートについては、中心領域に多く供給する場合の方が中心と周辺との差が小さく、前記エッチングレートの面内均一性が良好であることが認められた。 The result is shown in FIG. Thus, with respect to the etching rate, it was confirmed that the difference between the center and the periphery was smaller when a large amount was supplied to the central region, and the in-plane uniformity of the etching rate was good.
この場合、第1のガスと第2のガスとの混合ガスを供給する場合であって、C4F8ガスにより供給されるフッ素の数よりも、CF4ガスにより供給されるフッ素の数の方が多い場合には、CF4ガスを供給する場合に従い、処理ガスの中心領域と周縁領域への供給流量を制御すればよいことが認められた。 In this case, a mixed gas of the first gas and the second gas is supplied, and the number of fluorines supplied by the CF 4 gas is larger than the number of fluorines supplied by the C 4 F 8 gas. In the case where there are more, it has been recognized that the supply flow rate of the processing gas to the central region and the peripheral region may be controlled according to the case of supplying the CF 4 gas.
以上において本発明では、基板としては半導体ウエハWの他、LCDガラス基板やPDP基板のようなフラットディスプレイパネルに用いるガラス基板等であってもよい。また本発明で用いられるプラズマエッチング装置としては、平行平板型プラズマエッチング装置の他、有磁場RIE方式、ICP方式、ECR方式、ヘリコン派プラズマ方式等を用いることができる。 In the above description, in the present invention, the substrate may be a glass substrate used for a flat display panel such as an LCD glass substrate or a PDP substrate in addition to the semiconductor wafer W. As the plasma etching apparatus used in the present invention, a magnetic field RIE system, an ICP system, an ECR system, a helicon school plasma system, and the like can be used in addition to a parallel plate type plasma etching apparatus.
W 半導体ウエハ
1 チャンバ
2 載置台
3 静電チャック
4 上部電極
45 第1のガス導入室
46 第2のガス導入室
51 第1のガス導入路
52 第2のガス導入路
54,61,64 第1のガス供給源
55,62,65 第2のガス供給源
6 制御部
F1〜F11 流量調整部
Claims (13)
前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第1のガスの供給量について、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とするエッチング方法。 A gas supply unit capable of supplying a processing gas to the substrate independently from a central region facing the central region of the substrate and a peripheral region facing the peripheral region of the substrate; and carbon having two or less carbon atoms in one molecule; A method of etching a film to be etched on a substrate using a processing gas containing a first gas containing halogen,
With respect to the supply amount of the first gas per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit, the process gas is supplied from the gas supply unit so that the central region is larger than the peripheral region. An etching method comprising etching an etching target film on a substrate.
前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第2のガスの供給量について、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とするエッチング方法。 A gas supply unit capable of supplying a processing gas to the substrate independently of a central region facing the central region of the substrate and a peripheral region facing the peripheral region of the substrate; and carbon having 3 or more carbon atoms in one molecule; A method of performing etching on a film to be etched on a substrate using a processing gas containing a second gas containing halogen,
With respect to the supply amount of the second gas per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit, the processing gas is supplied from the gas supply unit so that the peripheral region is larger than the central region. An etching method comprising etching an etching target film on a substrate.
ガス供給部の中心領域と周辺領域とで第1のガスに対する第2のガスの混合比が同じであり、
前記第1のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第2のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より多い場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりの混合ガスの供給量について、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給し、
前記第1のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第2のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より少ない場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりの混合ガスの供給量について、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように、当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とするエッチング方法。 A gas supply unit capable of supplying a processing gas to the substrate independently from a central region facing the central region of the substrate and a peripheral region facing the peripheral region of the substrate; and carbon having two or less carbon atoms in one molecule; Etching the etching target film of the substrate using a first gas containing halogen and a processing gas in which a second gas containing carbon and halogen having 3 or more carbon atoms in one molecule is mixed. A method of performing
The mixing ratio of the second gas to the first gas is the same in the central region and the peripheral region of the gas supply unit,
When the total number of halogen atoms supplied by the first gas is larger than the total number of halogen atoms supplied by the second gas, the unit per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit About the supply amount of the mixed gas, the processing gas is supplied from the gas supply unit so that the central region is larger than the peripheral region,
When the total number of halogen atoms supplied by the first gas is less than the total number of halogen atoms supplied by the second gas, the unit per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit Etching is performed on a film to be etched on a substrate while supplying a processing gas from the gas supply unit so that a supply amount of a mixed gas is larger in a peripheral region than in a central region. Method.
ガス供給部の中心領域には第1のガスと第2のガスとを第1の混合比で混合した第1の処理ガスを供給し、
ガス供給部の周辺領域には第1のガスと第2のガスとを第2の混合比で混合した第2の処理ガスを供給し、
前記第1のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第2のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より多い場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりの混合ガスの供給量について、前記第1の処理ガスの供給量が前記第2の処理ガスの供給量よりも多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給し、
前記第1のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第2のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より少ない場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりの混合ガスの供給量について、前記第1の処理ガスの供給量が前記第2の処理ガスの供給量よりも少なくなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とするエッチング方法。 A gas supply unit capable of supplying a processing gas to the substrate independently from a central region facing the central region of the substrate and a peripheral region facing the peripheral region of the substrate; and carbon having two or less carbon atoms in one molecule; Etching the etching target film of the substrate using a first gas containing halogen and a processing gas in which a second gas containing carbon and halogen having 3 or more carbon atoms in one molecule is mixed. A method of performing
A first processing gas obtained by mixing the first gas and the second gas at a first mixing ratio is supplied to the central region of the gas supply unit,
A second processing gas obtained by mixing the first gas and the second gas at the second mixing ratio is supplied to the peripheral region of the gas supply unit,
When the total number of halogen atoms supplied by the first gas is larger than the total number of halogen atoms supplied by the second gas, the unit per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit Regarding the supply amount of the mixed gas, supply the processing gas from the gas supply unit so that the supply amount of the first processing gas is larger than the supply amount of the second processing gas,
When the total number of halogen atoms supplied by the first gas is less than the total number of halogen atoms supplied by the second gas, the unit per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit As for the supply amount of the mixed gas, while supplying the processing gas from the gas supply unit so that the supply amount of the first processing gas is smaller than the supply amount of the second processing gas, An etching method comprising performing etching on the substrate.
前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第1のガスの供給量については、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給し、
前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第2のガスの供給量については、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とするエッチング方法。 A gas supply unit capable of supplying a processing gas to the substrate independently from a central region facing the central region of the substrate and a peripheral region facing the peripheral region of the substrate; and carbon having two or less carbon atoms in one molecule; Etching the etching target film of the substrate using a first gas containing halogen and a processing gas in which a second gas containing carbon and halogen having 3 or more carbon atoms in one molecule is mixed. A method of performing
Regarding the supply amount of the first gas per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit, the processing gas is supplied from the gas supply unit so that the central region is larger than the peripheral region. ,
Regarding the supply amount of the second gas per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit, the processing gas is supplied from the gas supply unit so that the peripheral region is larger than the central region. However, an etching method is characterized in that etching is performed on a film to be etched on a substrate.
ガス供給部の中心領域と周辺領域とで第1のガスの供給量が同じである場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第2のガスの供給量については、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給し、
ガス供給部の中心領域と周辺領域とで第2のガスの供給量が同じである場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第1のガスの供給量については、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とするエッチング方法。 A gas supply unit capable of supplying a processing gas to the substrate independently from a central region facing the central region of the substrate and a peripheral region facing the peripheral region of the substrate; and carbon having two or less carbon atoms in one molecule; Etching the etching target film of the substrate using a first gas containing halogen and a processing gas in which a second gas containing carbon and halogen having 3 or more carbon atoms in one molecule is mixed. A method of performing
When the supply amount of the first gas is the same in the central region and the peripheral region of the gas supply unit, the supply amount of the second gas per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit For, supply the processing gas from the gas supply unit so that the peripheral region is larger than the central region,
When the supply amount of the second gas is the same in the central region and the peripheral region of the gas supply unit, the supply amount of the first gas per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit In the etching method, the etching target film is etched while supplying the processing gas from the gas supply unit so that the central region is larger than the peripheral region.
前記第1のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第2のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より多い場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりのハロゲン原子の総数が、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように、当該ガス供給部から供給される処理ガスの組成及び量を設定し、
前記第1のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第2のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より少ない場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりのハロゲン原子の総数が、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように、当該ガス供給部から供給される処理ガスの組成及び量を設定することを特徴とするエッチング方法。 A gas supply unit capable of supplying a processing gas to the substrate independently from a central region facing the central region of the substrate and a peripheral region facing the peripheral region of the substrate; and carbon having two or less carbon atoms in one molecule; Etching the etching target film of the substrate using a first gas containing halogen and a processing gas in which a second gas containing carbon and halogen having 3 or more carbon atoms in one molecule is mixed. A method of performing
When the total number of halogen atoms supplied by the first gas is larger than the total number of halogen atoms supplied by the second gas, the unit per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit The composition and amount of the processing gas supplied from the gas supply unit are set so that the total number of halogen atoms is greater in the central region than in the peripheral region,
When the total number of halogen atoms supplied by the first gas is less than the total number of halogen atoms supplied by the second gas, the unit per unit time per unit area of the gas supply surface of the gas supply unit An etching method, wherein the composition and amount of the processing gas supplied from the gas supply unit are set so that the total number of halogen atoms is larger in the peripheral region than in the central region.
前記処理容器の内部に前記載置台と対向するように設けられ、前記載置台と対向する面にガス供給面を備え、この載置台上に載置された基板に対して基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して、炭素とハロゲンとを含む処理ガスを供給するためのガス供給部と、
前記処理容器の内部の圧力を調整するための手段と、
前記処理容器の内部にプラズマを発生させるための手段と、
前記ガス供給部に供給される処理ガスの流量を調整するための手段と、
前記各手段を、請求項1ないし10の工程を実施するように制御する制御部と、を備え、前記処理ガスをプラズマ化し、このプラズマにより基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とするエッチング装置。
A processing container in which a mounting table on which a substrate is mounted is provided;
Provided inside the processing container so as to face the mounting table, provided with a gas supply surface on the surface facing the mounting table, and opposed to the central region of the substrate with respect to the substrate placed on the mounting table A gas supply unit for supplying a processing gas containing carbon and halogen independently from a central region and a peripheral region facing the peripheral region of the substrate;
Means for adjusting the pressure inside the processing vessel;
Means for generating plasma inside the processing vessel;
Means for adjusting the flow rate of the processing gas supplied to the gas supply unit;
A control unit that controls each of the means so as to perform the steps of claims 1 to 10, wherein the processing gas is turned into plasma, and etching is performed on a film to be etched on the substrate by the plasma. Etching equipment.
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009283715A (en) * | 2008-05-22 | 2009-12-03 | Tokyo Electron Ltd | Plasma processing apparatus and process gas supply device for use in the same |
WO2013061593A1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-05-02 | 東京エレクトロン株式会社 | Method of manufacturing a semiconductor device |
JP2015012141A (en) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 東京エレクトロン株式会社 | Cleaning method and processing device |
KR20170000340A (en) | 2015-06-23 | 2017-01-02 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Etching method |
KR20190123226A (en) | 2018-04-23 | 2019-10-31 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Plasma processing method |
KR20190123225A (en) | 2018-04-23 | 2019-10-31 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Method for etching organic region |
CN111211030A (en) * | 2018-11-21 | 2020-05-29 | 三星电子株式会社 | Gas injection module, substrate processing apparatus, and method of manufacturing semiconductor device |
CN111668086A (en) * | 2020-07-14 | 2020-09-15 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | Semiconductor device and gas supply control method thereof |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013047531A1 (en) | 2011-09-27 | 2013-04-04 | 東京エレクトロン株式会社 | Plasma etching method and method for manufacturing semiconductor device |
CN103474320B (en) * | 2012-06-06 | 2015-12-02 | 南亚科技股份有限公司 | Plasma etching apparatus |
CN103928284B (en) * | 2013-01-15 | 2016-04-06 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | The method of testing of charge delivery mechanism and gas diverter thereof |
CN103779166A (en) * | 2014-01-17 | 2014-05-07 | 北京京东方光电科技有限公司 | Etching device reaction chamber electrode and etching device |
JP6423643B2 (en) * | 2014-08-08 | 2018-11-14 | 東京エレクトロン株式会社 | Method for etching a multilayer film |
JP6408903B2 (en) * | 2014-12-25 | 2018-10-17 | 東京エレクトロン株式会社 | Etching processing method and etching processing apparatus |
JP7253729B2 (en) * | 2018-10-01 | 2023-04-07 | キオクシア株式会社 | Gas generation method and etching apparatus |
US10872788B2 (en) * | 2018-11-26 | 2020-12-22 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Wet etch apparatus and method for using the same |
CN110729161A (en) * | 2019-10-21 | 2020-01-24 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | Plasma etching device |
CN112951696B (en) * | 2019-12-10 | 2024-04-09 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | Plasma processing equipment, gas baffle structure thereof and plasma processing method |
JP2021125504A (en) * | 2020-02-03 | 2021-08-30 | 株式会社アルバック | Plasma etching method and plasma etching device |
KR20210125155A (en) * | 2020-04-07 | 2021-10-18 | 삼성디스플레이 주식회사 | Method for manufacturing a display apparatus |
CN112496556B (en) * | 2020-12-01 | 2022-05-17 | 强一半导体(苏州)有限公司 | MEMS probe laser etching motor and four-dimensional table driving method |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0463424A (en) * | 1990-07-02 | 1992-02-28 | Ryoden Semiconductor Syst Eng Kk | Reactive ion etching device |
JPH056875A (en) * | 1990-02-16 | 1993-01-14 | Applied Materials Inc | Improved rie etching method of silicon dioxide |
JPH1116888A (en) * | 1997-06-24 | 1999-01-22 | Hitachi Ltd | Etching device and operation method therefor |
JP2004193565A (en) * | 2002-11-26 | 2004-07-08 | Tokyo Electron Ltd | Plasma processing system, plasma processing method, and electrode plate of plasma processing system |
JP2006041088A (en) * | 2004-07-26 | 2006-02-09 | Hitachi High-Technologies Corp | Plasma treatment apparatus |
JP2006202833A (en) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Tokyo Electron Ltd | Method and apparatus of setting gas, etching device and substrate processing system |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5770098A (en) * | 1993-03-19 | 1998-06-23 | Tokyo Electron Kabushiki Kaisha | Etching process |
JP3360265B2 (en) | 1996-04-26 | 2002-12-24 | 東京エレクトロン株式会社 | Plasma processing method and plasma processing apparatus |
US5811357A (en) * | 1997-03-26 | 1998-09-22 | International Business Machines Corporation | Process of etching an oxide layer |
US6340435B1 (en) * | 1998-02-11 | 2002-01-22 | Applied Materials, Inc. | Integrated low K dielectrics and etch stops |
US6245192B1 (en) * | 1999-06-30 | 2001-06-12 | Lam Research Corporation | Gas distribution apparatus for semiconductor processing |
JP2005072205A (en) * | 2003-08-22 | 2005-03-17 | Seiko Epson Corp | Thermal treatment method, method of forming wiring pattern, electro-optical device, its manufacturing method, and electronic apparatus |
-
2005
- 2005-03-25 JP JP2005087889A patent/JP4701776B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-03-14 CN CNB2006100648170A patent/CN100487871C/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-03-23 TW TW095110091A patent/TWI399808B/en not_active IP Right Cessation
- 2006-03-23 KR KR1020060026434A patent/KR100801768B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH056875A (en) * | 1990-02-16 | 1993-01-14 | Applied Materials Inc | Improved rie etching method of silicon dioxide |
JPH0463424A (en) * | 1990-07-02 | 1992-02-28 | Ryoden Semiconductor Syst Eng Kk | Reactive ion etching device |
JPH1116888A (en) * | 1997-06-24 | 1999-01-22 | Hitachi Ltd | Etching device and operation method therefor |
JP2004193565A (en) * | 2002-11-26 | 2004-07-08 | Tokyo Electron Ltd | Plasma processing system, plasma processing method, and electrode plate of plasma processing system |
JP2006041088A (en) * | 2004-07-26 | 2006-02-09 | Hitachi High-Technologies Corp | Plasma treatment apparatus |
JP2006202833A (en) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Tokyo Electron Ltd | Method and apparatus of setting gas, etching device and substrate processing system |
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009283715A (en) * | 2008-05-22 | 2009-12-03 | Tokyo Electron Ltd | Plasma processing apparatus and process gas supply device for use in the same |
WO2013061593A1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-05-02 | 東京エレクトロン株式会社 | Method of manufacturing a semiconductor device |
JP2013098193A (en) * | 2011-10-28 | 2013-05-20 | Tokyo Electron Ltd | Semiconductor device manufacturing method |
KR20140090162A (en) * | 2011-10-28 | 2014-07-16 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Method of manufacturing a semiconductor device |
US9318340B2 (en) | 2011-10-28 | 2016-04-19 | Tokyo Electron Limited | Method of manufacturing a semiconductor device |
KR102016773B1 (en) | 2011-10-28 | 2019-08-30 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Method of manufacturing a semiconductor device |
US9881806B2 (en) | 2011-10-28 | 2018-01-30 | Tokyo Electron Limited | Method of manufacturing a semiconductor device |
JP2015012141A (en) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 東京エレクトロン株式会社 | Cleaning method and processing device |
US9899232B2 (en) | 2015-06-23 | 2018-02-20 | Tokyo Electron Limited | Etching method |
KR20170000340A (en) | 2015-06-23 | 2017-01-02 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Etching method |
US10916442B2 (en) | 2015-06-23 | 2021-02-09 | Tokyo Electron Limited | Etching method |
KR20190123226A (en) | 2018-04-23 | 2019-10-31 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Plasma processing method |
KR20190123225A (en) | 2018-04-23 | 2019-10-31 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Method for etching organic region |
US10903085B2 (en) | 2018-04-23 | 2021-01-26 | Tokyo Electron Limited | Method for etching organic region |
US10923332B2 (en) | 2018-04-23 | 2021-02-16 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing method |
CN111211030A (en) * | 2018-11-21 | 2020-05-29 | 三星电子株式会社 | Gas injection module, substrate processing apparatus, and method of manufacturing semiconductor device |
CN111211030B (en) * | 2018-11-21 | 2024-04-26 | 三星电子株式会社 | Gas injection module, substrate processing apparatus, and method of manufacturing semiconductor device |
CN111668086A (en) * | 2020-07-14 | 2020-09-15 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | Semiconductor device and gas supply control method thereof |
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