JP2008041744A - Dry etching method or the like - Google Patents

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JP2008041744A JP2006210834A JP2006210834A JP2008041744A JP 2008041744 A JP2008041744 A JP 2008041744A JP 2006210834 A JP2006210834 A JP 2006210834A JP 2006210834 A JP2006210834 A JP 2006210834A JP 2008041744 A JP2008041744 A JP 2008041744A
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Masashi Hirabayashi
正史 平林
Yutaka Ozawa
裕 小澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dry etching device or the like capable of easily forming a taper to the side face of a trench formed to a work. <P>SOLUTION: In a dry etching method, an etching gas and a deposition gas are introduced alternately into a reaction chamber 2, a plasma is generated, and the trench section 25 is formed to the work 4 fitted to the reaction chamber by the plasma. In the dry etching method, the other gas is added to one gas when the etching gas or the deposition gas is introduced into the reaction chamber 2, and both gases are introduced into the reaction chamber 2. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本願は、ドライエッチング方法等に関する。   The present application relates to a dry etching method and the like.

従来からプラズマを用いたドライエッチング装置が知られている。当該ドライエッチング装置は、例えば、真空容器内に所定のプロセスガスを導入し、当該プロセスガスを高周波電源などにより励起し、プラズマを生成し、当該プラズマにより生成されたラジカルにより半導体基板をエッチングするものである。   Conventionally, dry etching apparatuses using plasma are known. The dry etching apparatus, for example, introduces a predetermined process gas into a vacuum vessel, excites the process gas with a high frequency power source, generates plasma, and etches a semiconductor substrate with radicals generated by the plasma. It is.

当該ドライエッチング装置を用いたエッチング方法において、エッチング性ガスを真空容器内に導入して当該ガスを前記真空容器内から排気する工程の終了後、デポジション性ガスを真空容器内に導入して当該ガスを前記真空容器内から排気する工程からなる処理を短い時間(数秒)で交互に繰り返して行うことにより、ウェハに対して異方的なエッチング溝を形成することが可能となっている(例えば、特許文献1参照)。   In the etching method using the dry etching apparatus, after the step of introducing the etching gas into the vacuum container and exhausting the gas from the vacuum container is completed, the deposition gas is introduced into the vacuum container and the gas is discharged. It is possible to form an anisotropic etching groove with respect to the wafer by alternately performing the process comprising the step of exhausting the gas from the vacuum container in a short time (several seconds) (for example, , See Patent Document 1).

また、当該ドライエッチング装置は、エッチング又はデポジションの強弱によって前記切欠部の側面に形成されるテーパー角を制御することが可能となっている。当該テーパー角の制御は、具体的には、エッチング性ガス又はデポジション性ガスの流量やエッチング性ガス又はデポジション性ガスを真空容器内に導入する各処理工程の時間を調整して行われていた。   Moreover, the dry etching apparatus can control the taper angle formed on the side surface of the notch portion by the strength of etching or deposition. Specifically, the taper angle is controlled by adjusting the flow rate of the etching gas or deposition gas and the time of each processing step for introducing the etching gas or deposition gas into the vacuum vessel. It was.

特表平7−503815号公報JP 7-503815 A

しかしながら、上記方法を用いてエッチング性ガス又はデポジション性ガスの流量やエッチング性ガス又はデポジション性ガスを真空容器内に導入する各処理工程の時間を調整してテーパー角を制御すると、切欠部の底面が荒れるなど、製品としての品質が低下し、場合によっては使い物にならないという問題が生じていた。また、底面に荒れ(残渣)が生じることによってプロセスを通じてエッチングレートの安定化が図れない、エッチングレートの低下などの問題が生じていた。   However, if the taper angle is controlled by adjusting the flow rate of the etching gas or deposition gas or the time of each processing step for introducing the etching gas or deposition gas into the vacuum vessel using the above method, the notch portion The quality of the product deteriorates, such as the bottom of the surface becomes rough, and in some cases, there is a problem that it cannot be used. In addition, since the bottom surface is rough (residue), the etching rate cannot be stabilized throughout the process, and the etching rate is lowered.

また、近年、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)分野におけるマイクロ流路デバイスの鋳型などを、半導体材料を用いて安価に製造する必要性が生じ、このような場合には、鋳型同士を抜き合う必要性があるため、側壁が順テーパー形状である流路溝を形成する必要がある。   In recent years, it has become necessary to manufacture molds for micro-channel devices in the field of MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) at low cost using semiconductor materials. In such cases, it is necessary to pull out the molds. Therefore, it is necessary to form a channel groove whose side wall has a forward tapered shape.

また、半導体微細加工技術を用いた微小なセンサー素子(加速度センサー、角速度センサー等)の重錘部形成において被エッチング加工対象物を、いわゆるDRIE(Deep Reactive Ion Etching)により高アスペクトかつ異方的に(溝側壁が垂直もしくは順テーパー)加工する必要がある。   Further, in the formation of a weight portion of a minute sensor element (acceleration sensor, angular velocity sensor, etc.) using a semiconductor micromachining technology, an object to be etched is made high aspect and anisotropic by so-called DRIE (Deep Reactive Ion Etching). (Slot side wall is vertical or forward taper) needs to be processed.

そこで、このような課題の一例を解消するために、本願は、エッチングレートの低下を防ぎ、且つ製品としての品質を低下させることなく被加工物に形成される溝部の側面にテーパーの制御を容易にすることが可能なドライエッチング装置等を提供することを目的とする。   Therefore, in order to eliminate an example of such a problem, the present application can easily control the taper on the side surface of the groove formed in the workpiece without preventing the etching rate from decreasing and reducing the quality of the product. An object of the present invention is to provide a dry etching apparatus and the like that can be used.

上述した課題を解決するため、本願請求項1に記載のドライエッチング方法は、反応室(2)にエッチングガスとデポジションガスとを交互に導入し、プラズマを発生させ、当該プラズマにより前記反応室に設置された被加工物(4)に対して溝部(25)を形成するドライエッチング方法において、前記エッチングガス又はデポジションガスを前記反応室に導入する際に、前記一方のガスに前記他方のガスを加えて、両方のガスが前記反応室に導入されることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, in the dry etching method according to claim 1 of the present application, an etching gas and a deposition gas are alternately introduced into the reaction chamber (2) to generate plasma, and the plasma is generated by the plasma. In the dry etching method for forming the groove (25) with respect to the workpiece (4) placed on the workpiece, when the etching gas or deposition gas is introduced into the reaction chamber, the one gas is added to the other gas. Gas is added and both gases are introduced into the reaction chamber.

また、本願請求項2に記載のドライエッチング方法は、請求項1に記載のドライエッチング方法において、前記異なるガスの導入量は、前記導入すべきガスに対して0%より大きく5%以下の範囲であることを特徴とする。   The dry etching method according to claim 2 of the present invention is the dry etching method according to claim 1, wherein the introduction amount of the different gas is greater than 0% and not more than 5% with respect to the gas to be introduced. It is characterized by being.

また、本願請求項3に記載のドライエッチング方法は、請求項1、又は2に記載のドライエッチング方法において、エッチングガスによるエッチング中に前記エッチングガスとともにデポジションガスを加えてドライエッチングすることを特徴とする。   The dry etching method according to claim 3 is characterized in that in the dry etching method according to claim 1 or 2, dry etching is performed by adding a deposition gas together with the etching gas during etching with an etching gas. And

また、本願請求項4に記載のドライエッチング方法は、請求項3に記載のドライエッチング方法において、前記エッチングガスにデポジションガスを加えることによって前記被加工物に形成される溝部の前記被加工物の表面に対する側面の角度が85度〜90度未満の範囲で規定されることを特徴とする。   Further, the dry etching method according to claim 4 of the present invention is the dry etching method according to claim 3, wherein the workpiece in the groove formed in the workpiece by adding a deposition gas to the etching gas. The angle of the side surface with respect to the surface is defined in the range of 85 degrees to less than 90 degrees.

また、本願請求項5に記載のドライエッチング方法は、請求項1、又は2に記載のドライエッチング方法において、エッチングガスによるエッチング後、デポジションガスとともにエッチングガスを加えることを特徴とする。   The dry etching method according to claim 5 is characterized in that, in the dry etching method according to claim 1 or 2, the etching gas is added together with the deposition gas after the etching with the etching gas.

また、本願請求項6に記載のドライエッチング装置は、反応室にエッチングガスとデポジションガスとを交互に導入し、プラズマを発生させ、当該プラズマにより前記反応室に設置された被加工物に対して溝部を形成するドライエッチング装置において、前記エッチングガス又はデポジションガスを前記反応室に導入する際に、前記一方のガスに前記他方のガスを加えて、両方のガスを前記反応室に導入するガス導入手段(16)を具備していることを特徴とする。   The dry etching apparatus according to claim 6 of the present invention alternately introduces an etching gas and a deposition gas into the reaction chamber to generate a plasma, and the workpiece is installed in the reaction chamber by the plasma. When the etching gas or deposition gas is introduced into the reaction chamber, the other gas is added to the one gas and both gases are introduced into the reaction chamber. A gas introduction means (16) is provided.

本発明のドライエッチング方法等によれば、製品としての品質を低下させることなく、被加工物に形成される溝部の側面にテーパーを形成することが可能となる。当該エッチング方法により被加工物に形成される溝部の側面に形成するテーパーの角度を容易に制御することが可能となる。また、従来のドライエッチング方法によると底面に残渣が生じ、エッチングレートの低下を招くが、本願のドライエッチング方法等によれば、底面の残渣による被加工物のエッチングレートの低下を防ぐことができ、高アスペクト比を有する微細なテーパー溝の形成プロセスを短縮して行うことが可能であり、コストを減らすことが可能である。   According to the dry etching method or the like of the present invention, it is possible to form a taper on the side surface of the groove formed in the workpiece without deteriorating the quality as a product. With this etching method, the taper angle formed on the side surface of the groove formed in the workpiece can be easily controlled. In addition, according to the conventional dry etching method, a residue is generated on the bottom surface, resulting in a decrease in the etching rate. However, according to the dry etching method of the present application, a decrease in the etching rate of the workpiece due to the residue on the bottom surface can be prevented. It is possible to shorten the process of forming a fine tapered groove having a high aspect ratio and reduce the cost.

以下、本願を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。以下に説明する実施の形態は、いわゆる、誘導結合型プラズマエッチング法(ICPエッチング法:Inductively-Coupled Plasma Etching Method)を用いた市販のドライエッチング装置に本願を適用したものである。プラズマ源としては前記ICP型の他に、容量結合型プラズマ(CCP型:Capacitively-Coupled Plasma)、電子サイクロトロン共鳴プラズマ(ECP型:Electron-Coupled Plasma)、マイクロ波励起表面波プラズマ(SWP:Surface Wave Plasma)、ヘリコン波励起プラズマ(HWP:Helicon Wave Plasma)などを用いても同様の効果を得ることができる。なお、後述する「順テーパー」とは、溝部の底面に向かって狭まっている側面の形状を言い、「逆テーパー」とは、溝部の底面に向かって広がっている側面の形状を言うものとする。また、「テーパー角」とは、被加工物の表面に対する溝部の側面の角度を言うものとする。   The best mode for carrying out the present application will be described below with reference to the drawings. In the embodiment described below, the present application is applied to a commercially available dry etching apparatus using a so-called inductively coupled plasma etching method (ICP etching method). As the plasma source, in addition to the ICP type, capacitively coupled plasma (CCP type: Capacitively-Coupled Plasma), electron cyclotron resonance plasma (ECP type: Electron-Coupled Plasma), microwave excited surface wave plasma (SWP: Surface Wave) Similar effects can be obtained even when using Helicon Wave Plasma (HWP), Helicon Wave Plasma (HWP), or the like. The “forward taper” described later refers to the shape of the side surface narrowing toward the bottom surface of the groove portion, and the “reverse taper” refers to the shape of the side surface widening toward the bottom surface of the groove portion. . The “taper angle” refers to the angle of the side surface of the groove with respect to the surface of the workpiece.

図1は本願のドライエッチング装置の構成図、図2は試料に対して溝部を形成する際のエッチングステップとデポジションステップのタイムチャート、図3は溝部の構造図である。   1 is a configuration diagram of the dry etching apparatus of the present application, FIG. 2 is a time chart of an etching step and a deposition step when forming a groove portion on a sample, and FIG. 3 is a structural diagram of the groove portion.

本実施形態のドライエッチング装置Sは、図1に示すように、真空容器を有して構成される反応室2を備えている。反応室2の内部には、底部に試料4を設置する試料台6が設けられている。当該試料4は、例えば、フォトリソグラフィ法によってパターニングされたフォトレジストマスクが上面に形成されたシリコンウェハである。当該試料台6は下部電極として機能し、当該反応室2の外側に設けられている印加バイアス電源8と接続されている。当該試料台6には、当該印加バイアス電源8により所定の電力が印加されるようになっている。   As shown in FIG. 1, the dry etching apparatus S of this embodiment includes a reaction chamber 2 configured to have a vacuum vessel. Inside the reaction chamber 2, a sample stage 6 on which a sample 4 is installed at the bottom is provided. The sample 4 is, for example, a silicon wafer on which a photoresist mask patterned by a photolithography method is formed. The sample stage 6 functions as a lower electrode and is connected to an applied bias power source 8 provided outside the reaction chamber 2. A predetermined power is applied to the sample stage 6 by the applied bias power supply 8.

当該反応室2の内部上方には、当該試料台6と対向するように上部電極として機能する誘導コイル10が設けられている。当該誘導コイル10は反応室2の外側に設けられているコイル電源12と接続されており、当該誘導コイル10には、当該コイル電源12により所定の電力が印加されるようになっている。   An induction coil 10 that functions as an upper electrode is provided above the reaction chamber 2 so as to face the sample stage 6. The induction coil 10 is connected to a coil power source 12 provided outside the reaction chamber 2, and predetermined power is applied to the induction coil 10 by the coil power source 12.

また、当該試料台6と誘導コイル10とは、プラズマを発生させるために必要な空間分だけ離間して設けられている。   Further, the sample stage 6 and the induction coil 10 are provided apart from each other by a space necessary for generating plasma.

反応室2の上端部には、反応室2の内部にプロセスガスを導入するための導入口2aが形成されており、当該プロセスガスは、導入口2aを介して誘導コイル10内に供給される。当該導入口2aは、反応室2の外側に設けられているガス管などを含むガス供給ライン15と接続される。   An inlet 2a for introducing a process gas into the reaction chamber 2 is formed at the upper end of the reaction chamber 2, and the process gas is supplied into the induction coil 10 through the inlet 2a. . The introduction port 2 a is connected to a gas supply line 15 including a gas pipe provided outside the reaction chamber 2.

ガス供給ライン15は、ガス流量コントローラ16、及び所定の弁体17を介して、所定の種類のプロセスガスを収容している収容室18〜18cと連絡している。当該弁体17は、開閉により所定のプロセスガスをガス流量コントローラ16に供給する機能を有し、ガス流量コントローラ16は、各収容室18〜18cから弁体17を介して供給されるプロセスガスを所定の流量だけ反応室2の内部に供給するように調整する機能を有している。なお、本実施形態のガス流量コントローラは、本願のガス導入手段として機能する。   The gas supply line 15 communicates with the storage chambers 18 to 18 c storing a predetermined type of process gas via a gas flow rate controller 16 and a predetermined valve body 17. The valve body 17 has a function of supplying a predetermined process gas to the gas flow rate controller 16 by opening and closing, and the gas flow rate controller 16 supplies the process gas supplied from each of the storage chambers 18 to 18 c via the valve body 17. It has a function of adjusting so that a predetermined flow rate is supplied into the reaction chamber 2. Note that the gas flow rate controller of the present embodiment functions as the gas introduction means of the present application.

収容室18〜18cに収容される所定のプロセスガスとは、例えば、エッチング性ガス(以下、エッチングガスと称する。)としてのフッ素供給ガス、デポジション性ガス(以下、デポジションガスと称する。)としての側壁保護膜形成用デポガス、必要に応じて反応室に供給される酸素(O2)、窒素(N2)等の低分子ガス、アルゴンガス(Ar)等の不活性希ガスである。エッチングガスはフッ素供給エッチングガスを、デポジションガスは特に低いフッ素対炭素比を有するフッ化炭素を用いることが知られている。なお、本実施形態ではエッチングガスとして、一般にSF6と称されるガスが用いられ、デポジションガスとして、一般にC48と称されるガスが用いられている。但しエッチングガスとデポジションガスは上記の組合せに限ることなく、上記したガスの中で被加工対象物に対し腐食性を有するガスと、切片部にフッ素樹脂系デポジション膜を生成するガスであればよい。 The predetermined process gas stored in the storage chambers 18 to 18c is, for example, a fluorine supply gas or a deposition gas (hereinafter referred to as a deposition gas) as an etching gas (hereinafter referred to as an etching gas). And a low molecular gas such as oxygen (O 2 ) and nitrogen (N 2 ) supplied to the reaction chamber as needed, and an inert noble gas such as argon gas (Ar). It is known that a fluorine supply etching gas is used as an etching gas, and a fluorocarbon having a particularly low fluorine to carbon ratio is used as a deposition gas. In this embodiment, a gas generally referred to as SF 6 is used as an etching gas, and a gas generally referred to as C 4 F 8 is used as a deposition gas. However, the etching gas and the deposition gas are not limited to the above combinations, and may be any of the above gases that are corrosive to the workpiece and a gas that forms a fluororesin-based deposition film on the section. That's fine.

一方、反応室2の下端部には、反応室2の内部から外部にプロセスガスを排出するための排気口2bが形成されている。当該排気口2bは、反応室の外側に設けられているガス管などを含む排気ライン20と接続される。   On the other hand, an exhaust port 2 b for exhausting process gas from the inside of the reaction chamber 2 to the outside is formed at the lower end of the reaction chamber 2. The exhaust port 2b is connected to an exhaust line 20 including a gas pipe provided outside the reaction chamber.

排気ライン20には、圧力調整コントローラ21を介してターボ分子ポンプ22や図示しないドライポンプ(または、ロータリーポンプ等)を含む排気系が接続され、所定の圧力で反応室2の内部に有するプロセスガスが外部へと排気されるようになっている。排気ラインの構成はプロセス中に反応室を0.1〜10Pa(パスカル)の範囲の真空度に保てるものであれば上記構成に限らないものとする。   An exhaust system including a turbo molecular pump 22 and a dry pump (or a rotary pump) (not shown) is connected to the exhaust line 20 via a pressure adjustment controller 21, and the process gas contained in the reaction chamber 2 at a predetermined pressure. Is exhausted to the outside. The configuration of the exhaust line is not limited to the above configuration as long as the reaction chamber can be maintained at a vacuum level in the range of 0.1 to 10 Pa (Pascal) during the process.

このように構成されたエッチング装置Sは、例えば、図示しない制御部によって弁体17が開閉制御されることにより、エッチングガスとデポジションガスとの流路が、所定の時間で交互に切り替えられながら、ガス流量コントローラ16によって、前記エッチングガスとデポジションガスとが所定の流量に制御されつつ、前記ガス導入口2aを介して、交互に反応室2の内部に供給されるととともに当該反応室2から外部に排気されるようになっている。   In the etching apparatus S configured as described above, for example, when the valve body 17 is controlled to be opened and closed by a control unit (not shown), the flow paths of the etching gas and the deposition gas are alternately switched at a predetermined time. The etching gas and the deposition gas are controlled by the gas flow rate controller 16 at a predetermined flow rate, and are alternately supplied to the inside of the reaction chamber 2 through the gas introduction port 2a. The air is exhausted from the outside.

ここで、反応室2にエッチングガスが導入されるエッチングステップにおいて、当該反応室2にエッチングガスが導入されると、反応室2の上部でプラズマを発生させ、当該プラズマにより前記反応室2の試料台6に設置された試料4(例えば、フォトリソグラフィ法によってパターニングされたフォトレジストマスクが上面に形成されたシリコンウェハ)がエッチングされる。一方、反応室2にデポジションガスが導入されるデポジションステップにおいて、当該反応室2にデポジションガスが導入されると、試料4に対するエッチングされた溝部25の側壁が保護される。このようにして、図2に示すように、エッチングステップとデポジションステップとを所定の時間間隔で交互に所定の回数行うことにより、図3に示すように、試料4に対して異方性溝部25を形成することが可能となっている。   Here, in the etching step in which the etching gas is introduced into the reaction chamber 2, when the etching gas is introduced into the reaction chamber 2, plasma is generated in the upper part of the reaction chamber 2, and the sample in the reaction chamber 2 is generated by the plasma. The sample 4 (for example, a silicon wafer on which a photoresist mask patterned by a photolithography method is formed on the upper surface) placed on the stage 6 is etched. On the other hand, when the deposition gas is introduced into the reaction chamber 2 in the deposition step in which the deposition gas is introduced into the reaction chamber 2, the side wall of the etched groove 25 with respect to the sample 4 is protected. In this manner, as shown in FIG. 2, by performing the etching step and the deposition step alternately a predetermined number of times at predetermined time intervals, the anisotropic groove portion is formed on the sample 4 as shown in FIG. 25 can be formed.

次いで、テーパーを有する溝部を形成する処理について説明する。図4は溝部の構造を示し、図4(a)は側面が順テーパーを有する溝部の構造図、図4(b)は側面が逆テーパーを有する溝部の構造図、図5は溝部の側壁が順テーパーとなるように形成する場合のエッチングステップとデポジションステップのタイムチャートである。   Next, a process for forming a groove having a taper will be described. 4A and 4B show the structure of the groove, FIG. 4A shows the structure of the groove whose side has a forward taper, FIG. 4B shows the structure of the groove whose side has a reverse taper, and FIG. It is a time chart of an etching step and a deposition step when forming so as to have a forward taper.

まず、弁体17を介してエッチングガスを導入するエッチングステップとデポジションガスを導入するデポジションステップとを交互に切り替えることで、反応室2の内部には、エッチングガスとデポジションガスとが所定の単位時間で交互に導入及び排気される。   First, by alternately switching between an etching step for introducing an etching gas and a deposition step for introducing a deposition gas via the valve element 17, an etching gas and a deposition gas are provided in the reaction chamber 2 in a predetermined manner. Are alternately introduced and exhausted in unit time.

その際、本実施形態では、エッチングガス、デポジションガスのどちらか一方を反応室2に導入する際に、当該他方のガスを所定の量加えて反応室2に導入するようにしている。   At this time, in this embodiment, when one of the etching gas and the deposition gas is introduced into the reaction chamber 2, a predetermined amount of the other gas is added and introduced into the reaction chamber 2.

具体的には、側壁25aが順テーパーとなるように溝部25を形成する場合には、図5に示すように、エッチングステップにおいて、当該エッチングガスとともに、所定のテーパー角θを得るために規定された量(少量)のデポジションガスを加えて反応室2に導入するようにする。なお、当該エッチングステップ後のデポジションステップでは、デポジションガスのみを反応室2に導入する。そして、エッチングステップ後、デポジションステップを行う処理を1工程として、当該処理を所定の回数繰り返すことにより、側面25aに順テーパーを有する溝部25を形成することが可能となっている。   Specifically, when the groove 25 is formed so that the side wall 25a has a forward taper, as shown in FIG. 5, in the etching step, it is specified to obtain a predetermined taper angle θ together with the etching gas. A small amount of deposition gas is added and introduced into the reaction chamber 2. In the deposition step after the etching step, only the deposition gas is introduced into the reaction chamber 2. Then, after the etching step, the process of performing the deposition step is one process, and the process is repeated a predetermined number of times, whereby the groove 25 having a forward taper can be formed on the side surface 25a.

一方、側壁25aが逆テーパーとなるように溝部25を形成する場合には、デポジションステップにおいて、当該デポジションガスとともに、所定のテーパー角θを得るために規定された量のエッチングガスを加えて反応室に導入するようにする。なお、当該デポジションステップ後のエッチングステップでは、エッチングガスのみを反応室に導入する。   On the other hand, when the groove 25 is formed so that the side wall 25a has a reverse taper, in the deposition step, an etching gas of a specified amount is added together with the deposition gas to obtain a predetermined taper angle θ. Introduce into the reaction chamber. In the etching step after the deposition step, only the etching gas is introduced into the reaction chamber.

ここで、基板面積の約10%を占めるような様々な開口パターンを有するレジストパターニングウェハのエッチングを上記に説明した方法により行い、当該開口パターンにおいて計測したテーパー角とエッチング性ガスに対するデポジション性ガスの導入量との関係について図6を用いて説明する。なお、本実施形態で行った開口パターンは、所定幅(15μm)の線状の溝部が等間隔で形成された配線パターンと、中央に200μmの正方形状の溝部が形成された正方パターンと、である。   Here, etching of the resist patterning wafer having various opening patterns that occupy about 10% of the substrate area is performed by the method described above, and the taper angle measured in the opening pattern and the deposition gas with respect to the etching gas. The relationship with the introduction amount will be described with reference to FIG. In addition, the opening pattern performed in this embodiment is a wiring pattern in which linear groove portions having a predetermined width (15 μm) are formed at equal intervals, and a square pattern in which a square groove portion of 200 μm is formed in the center. is there.

図6は順テーパを得る場合のテーパー角とエッチングガスに対するデポジションガスの導入量との関係を示す図である。なお、図6における測定は、エッチングガスとしてのSFを100〜300sccm(standard cc/min)の範囲で導入するとともに、デポジションガスとしてのC48を50〜200sccmの範囲で導入し、下部電極に10〜100Wの範囲で電力を印加し、コイル電極に500〜2000Wの範囲で電力を印加して測定を行った。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the taper angle and the amount of deposition gas introduced into the etching gas when a forward taper is obtained. The measurement in Figure 6, introduces SF 6 as an etching gas is introduced in the range of 100~300sccm (standard cc / min), the C 4 F 8 as the deposition gas in the range of 50-200, Measurement was performed by applying power to the lower electrode in the range of 10 to 100 W and applying power to the coil electrode in the range of 500 to 2000 W.

このようにして、本実施形態では、エッチングステップにおいて、デポジションガスを、当該エッチングガスの導入量に対して0%より大きく5%以下の範囲で導入して形成された側壁25aのテーパー角と品質状態を検証した。   Thus, in the present embodiment, in the etching step, the taper angle of the side wall 25a formed by introducing the deposition gas in the range of more than 0% and 5% or less with respect to the introduced amount of the etching gas, The quality status was verified.

その結果、図6に示すように、エッチングステップにおいて、デポジションガスを、エッチングガスの導入量の約1%加えることにより約88度、同様にデポジションガスを約2%加えることにより約87度、同様にデポジションガスを約3%加えることにより86度のテーパー角が形成されることが検証できた。このように、エッチングステップに導入するデポジションガスの導入量の増加に対して、より低いテーパー角(溝部25の底部に向かうにつれ狭まる)を得られることが検証できた。   As a result, as shown in FIG. 6, in the etching step, the deposition gas is about 88 degrees by adding about 1% of the introduced amount of the etching gas, and similarly about 87 degrees by adding about 2% of the deposition gas. Similarly, it was verified that a taper angle of 86 degrees was formed by adding about 3% of deposition gas. Thus, it was verified that a lower taper angle (which narrows toward the bottom of the groove 25) can be obtained with an increase in the amount of deposition gas introduced into the etching step.

また、デポジションガスの導入量をエッチングガスの導入量に対して5%を超えて加えると、溝部25の底面に荒れが生じ、品質の低下を招くことが検証できた。   Further, it was verified that when the introduction amount of the deposition gas exceeds 5% with respect to the introduction amount of the etching gas, the bottom surface of the groove portion 25 becomes rough and the quality is deteriorated.

また、一般に開口面積が大きいパターンのエッチングでは、エッチャントが開口寸法の大きいパターンに流れ込みやすく(マイクロローディング効果)、そのため開口寸法の大きいパターンでは逆テーパーになる傾向があるが、本願の方法でも上記の傾向が見られるが(図6)、面積の大きい開口パターンにおいても順テーパー形状の溝部を形成できることが検証できた。   In general, in etching of a pattern with a large opening area, the etchant tends to flow into a pattern with a large opening size (microloading effect). Therefore, a pattern with a large opening size tends to be inversely tapered. Although there is a tendency (FIG. 6), it was verified that a forward tapered groove can be formed even in an opening pattern having a large area.

このように、エッチングレートの低下を防ぎ、且つ品質の低下を招くことなく側面25aに所定のテーパー角が形成された順テーパーを形成するには、エッチングステップにおいて、エッチングガスの導入量に対するデポジションガスの導入量を0%より大きく5%未満の範囲で制御して、エッチングガスにデポジションガスを加えれば良いことが検証できた。また、その際に得られるテーパー角θは85度〜90度未満の範囲で規定されることが検証できた。   Thus, in order to form a forward taper in which a predetermined taper angle is formed on the side surface 25a without lowering the etching rate and causing a deterioration in quality, the deposition with respect to the introduction amount of the etching gas is performed in the etching step. It was verified that the deposition gas was added to the etching gas by controlling the gas introduction amount in the range of more than 0% and less than 5%. Moreover, it has been verified that the taper angle θ obtained at that time is defined in the range of 85 degrees to less than 90 degrees.

本願のドライエッチング装置の構成図である。It is a block diagram of the dry etching apparatus of this application. 試料に対して溝部を形成する際のエッチングステップとデポジションステップのタイムチャートである。5 is a time chart of an etching step and a deposition step when forming a groove on a sample. 溝部の構造図である。It is a structural diagram of a groove part. 溝部の構造を示し、図4(a)は側面が順テーパーを有する溝部の構造図、図4(b)は側面が逆テーパーを有する溝部の構造図である。FIG. 4A shows a structure of the groove portion, and FIG. 4B is a structure diagram of the groove portion whose side surface has a forward taper. FIG. 4B is a structure diagram of the groove portion whose side surface has a reverse taper. 溝部の側壁が順テーパーとなるように形成する場合のエッチングステップとデポジションステップのタイムチャートである。It is a time chart of an etching step and a deposition step when forming so that the side wall of a groove part may become a forward taper. 順テーパーを得る場合のテーパー角とエッチングガスに対するデポジションガスの導入量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the taper angle in the case of obtaining a forward taper, and the introduction amount of the deposition gas with respect to etching gas.

符号の説明Explanation of symbols

2 反応室
4 試料
16 ガス流量コントローラ
25 溝部
2 Reaction chamber 4 Sample 16 Gas flow controller 25 Groove

Claims (6)

反応室にエッチングガスとデポジションガスとを交互に導入し、プラズマを発生させ、当該プラズマにより前記反応室に設置された被加工物に対して溝部を形成するドライエッチング方法において、
前記エッチングガス又はデポジションガスを前記反応室に導入する際に、前記一方のガスに前記他方のガスを加えて、両方のガスが前記反応室に導入されることを特徴とするドライエッチング方法。
In a dry etching method in which an etching gas and a deposition gas are alternately introduced into a reaction chamber, plasma is generated, and a groove is formed on the workpiece placed in the reaction chamber by the plasma.
When the etching gas or deposition gas is introduced into the reaction chamber, the other gas is added to the one gas, and both gases are introduced into the reaction chamber.
前記他方のガスの導入量は、前記導入すべきガスに対して0%より大きく5%以下の範囲であることを特徴とする請求項1に記載のドライエッチング方法。   2. The dry etching method according to claim 1, wherein an amount of the other gas introduced is in a range of greater than 0% and 5% or less with respect to the gas to be introduced. 前記エッチングガスによるエッチング中に前記エッチングガスとともにデポジションガスを加えてドライエッチングすることを特徴とする請求項1、又は2に記載のドライエッチング方法。   3. The dry etching method according to claim 1, wherein a dry etching is performed by adding a deposition gas together with the etching gas during the etching with the etching gas. 前記エッチングガスにデポジションガスを加えることによって前記被加工物に形成される溝部の前記被加工物の表面に対する側面の角度が85度〜90度未満の範囲で規定されることを特徴とする請求項3に記載のドライエッチング方法。   An angle of a side surface with respect to a surface of the workpiece of a groove formed in the workpiece by adding a deposition gas to the etching gas is defined within a range of 85 degrees to less than 90 degrees. Item 4. The dry etching method according to Item 3. 前記エッチングガスによるエッチング後、デポジションガスとともにエッチングガスを加えることを特徴とする請求項1、又は2に記載のドライエッチング方法。   3. The dry etching method according to claim 1, wherein an etching gas is added together with the deposition gas after the etching with the etching gas. 反応室にエッチングガスとデポジションガスとを交互に導入し、プラズマを発生させ、当該プラズマにより前記反応室に設置された被加工物に対して溝部を形成するドライエッチング装置において、
前記エッチングガス又はデポジションガスを前記反応室に導入する際に、前記一方のガスに前記他方のガスを加えて、両方のガスを前記反応室に導入するガス導入手段を具備していることを特徴とするドライエッチング装置。
In a dry etching apparatus in which etching gas and deposition gas are alternately introduced into a reaction chamber, plasma is generated, and a groove is formed on the workpiece placed in the reaction chamber by the plasma.
When the etching gas or the deposition gas is introduced into the reaction chamber, gas introduction means is provided for adding the other gas to the one gas and introducing both gases into the reaction chamber. A dry etching apparatus.
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