JP2014216331A - Plasma etching method - Google Patents

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靖 園田
Yasushi Sonoda
靖 園田
西森 康博
Yasuhiro Nishimori
康博 西森
一暢 大隈
Kazunobu Okuma
一暢 大隈
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株式会社日立ハイテクノロジーズ
Hitachi High-Technologies Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma etching method by which a silicon nitride film can be selectively and quickly etched and can be etched to have high anisotropy.SOLUTION: In a plasma etching method, a silicon nitride film 203 arranged on a polysilicon film 204 is plasma etched using a resist 201 as a mask. The plasma etching method includes: a first step of etching the silicon nitride film 203 until the polysilicon film 204 starts to be exposed; and a second step of etching the silicon nitride film 203 after the first step using mixed gas composed of CHF gas and COgas. The ratio of the flow rate of the COgas to the flow rate of the CHF is 1 or less.

Description

本発明は、プラズマエッチング方法に関する。 The present invention relates to a plasma etching method.

プラズマエッチングによる半導体の製造工程のうちシリコン窒化膜を用いたハードマスクエッチングでは、リソグラフィによりパターンが形成されたレジストと被エッチング対象膜であるポリシリコン膜やシリコン酸化膜の間に、ハードマスクであるシリコン窒化膜の層と、フォトリソグラフィ時の解像度を向上させる反射防止膜(以下、BARC)の層とを設ける。 The hard mask etching using a silicon nitride film of the semiconductor manufacturing process by plasma etching, between the polysilicon film and a silicon oxide film is a resist and the etching target film on which a pattern is formed by lithography, is a hard mask a layer of silicon nitride film, an antireflection film to improve the resolution at the time of photolithography (hereinafter, BARC) providing a layer of. そして、BARC、シリコン窒化膜の順に一貫でプラズマエッチングし、レジストのパターン形状をハードマスクに転写する。 Then, BARC, and plasma etching in a consistent order of the silicon nitride film, to transfer the resist pattern shape in the hard mask. その後、パターンが形成されたハードマスクを用いてポリシリコン膜やシリコン酸化膜のプラズマエッチングがされる。 Thereafter, the plasma etching of the polysilicon film and a silicon oxide film by using the hard mask pattern is formed.

ここで、レジストおよびBARCには有機膜が用いられることが多い。 Here, the resist and the organic film is often used in the BARC. そのためシリコン窒化膜のハードマスクをエッチングする際には、有機系の膜であるレジスト、BARCの消費を抑え、下地であるポリシリコン膜およびシリコン酸化膜の選択比を高く、かつ、これらを垂直に加工する事が求められる。 Therefore when etching the hard mask of the silicon nitride film, a resist is organic film, reducing the BARC consumption, high selectivity of the polysilicon film and the silicon oxide film as an underlying, and these vertically that processing is required.

本技術分野の背景技術として、特開2001−217230号公報(特許文献1)がある。 As a background art of this technical field, there is JP-A-2001-217230 (Patent Document 1). この公報にはシリコン窒化膜をシリコン酸化膜、ポリシリコン膜、シリコンに対し選択的に異方性エッチングする方法において、基板温度を10℃以下とし、フッ素、炭素および、水素を含む化合物気体と一酸化炭素(CO)との混合ガスを反応ガスとして使用し、反応ガスの総ガス流量に対するCOガスの混合比は70乃至95体積%とすると記載されている。 Silicon oxide film, a silicon nitride film in this publication, the polysilicon film is selectively in a method of anisotropically etching the silicon, a substrate temperature of 10 ° C. or less, fluorine, carbon and a compound gas and one containing hydrogen a mixed gas of carbon monoxide (CO) was used as the reaction gas, the mixing ratio of CO gas to the total gas flow of the reaction gas is described as a 70 to 95 vol%. また、特開平8−59215号公報(特許文献2)には、ヒドロフルオロカーボンガスと酸素含有ガスとのある組み合せが、特定のエッチング条件下において、酸化物、珪化物およびシリコンに対して選択性を示しつつ窒化物をエッチングすると記載されている。 Further, Japanese Unexamined 8-59215 (Patent Document 2), there combination with hydrofluorocarbon gas and an oxygen-containing gas, in particular etching conditions, the selectivity to oxide, silicide and silicon It is described as a nitride etch while showing.

特開2001−217230号公報 JP 2001-217230 JP 特開平8−59215号公報 JP 8-59215 discloses

上記従来技術のようにシリコン酸化膜およびポリシリコン膜に対して選択比を持ったエッチングでは、処理時の基板温度を10℃以下にするため、シリコン窒化膜の上に配置されたBARCがエッチングされる際の処理速度が低下する。 Above the etching with a silicon oxide film and the selectivity of the polysilicon film as in the prior art, for the substrate temperature during processing to 10 ° C. or less, BARC disposed on the silicon nitride film is etched processing speed is lowered during that. また、COの混合比を70乃至95体積%とすることによって有機膜の消費が大きくなり、異方性よくエッチングできない。 Further, consumption of the organic film is increased by the mixing ratio of CO and 70 to 95 vol%, not be good anisotropy etching.

本発明の目的は、シリコン窒化膜を選択的に素早くエッチングできるとともに、異方性よくエッチングできるようにするための技術を提供することである。 An object of the present invention, with the silicon nitride film can be selectively quickly etched, it is to provide a technique to allow good anisotropy etching.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。 Among the inventions disclosed in this application will be briefly described typical ones are as follows.

本発明の一実施の形態のプラズマエッチング方法は、レジストによるマスクをして、選択的にシリコン窒化膜をエッチングする第一の工程を有する。 The plasma etching method according to an embodiment of the present invention, the mask of the resist, having a first step of etching selectively the silicon nitride film. また、CO ガスよりもCH Fガスが多く含まれる、前記CO ガスと前記CH Fガスとの混合ガスへ、処理ガスを切り替え、切り替え後の前記処理ガスを用いて残った前記シリコン窒化膜をエッチングする第二の工程を有する。 Moreover, than CO 2 gas contained many CH 3 F gas, the CO 2 to the mixed gas of the gas and the CH 3 F gas, switching the processing gas, the silicon remaining with the process gas after the switching the nitride film having a second step of etching.

本発明の一実施の形態のプラズマエッチング方法は、レジストをマスクとしてポリシリコン膜の上に配置されたシリコン窒化膜をプラズマエッチングするプラズマエッチング方法において、前記ポリシリコン膜が露出し始めるまで前記シリコン窒化膜をエッチングする第一の工程を有する。 One implementation embodiment of the plasma etching of the present invention, the silicon nitride to a plasma etching method for plasma etching the placed silicon nitride film on the polysilicon film using the resist as a mask, the polysilicon film begins to expose having a first step of etching the film. さらに、CH FガスとCO ガスとの混合ガスを用いて前記第一の工程後の前記シリコン窒化膜をエッチングする第二の工程とを有する。 Moreover, and a second step of etching the silicon nitride film after said first step by using a mixed gas of CH 3 F gas and CO 2 gas. そして、前記第二の工程は、前記CH Fガス流量に対する前記CO ガス流量の比を1以下とすることを特徴とする。 Then, the second step is characterized in that the said CO 2 gas flow rate ratio of 1 or less with respect to the CH 3 F gas flow.

また、他の実施の形態では、レジストをマスクとしてシリコン酸化膜の上に配置されたシリコン窒化膜をプラズマエッチングするプラズマエッチング方法において、前記シリコン酸化膜が露出し始めるまで前記シリコン窒化膜をエッチングする第一の工程を有する。 Further, in another embodiment, the plasma etching method for plasma etching the placed silicon nitride film on the silicon oxide film using the resist as a mask, etching the silicon nitride film to the silicon oxide film begins to expose having a first step. さらに、CH FガスとCO ガスとの混合ガスを用いて前記第一の工程後の前記シリコン窒化膜をエッチングする第二の工程とを有する。 Moreover, and a second step of etching the silicon nitride film after said first step by using a mixed gas of CH 3 F gas and CO 2 gas. そして、前記第二の工程は、前記CH Fガス流量に対する前記CO ガス流量の比を1以下とすることを特徴とする。 Then, the second step is characterized in that the said CO 2 gas flow rate ratio of 1 or less with respect to the CH 3 F gas flow.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in this application The following is a brief description of effects obtained by typical.

本発明の一実施の形態によれば、シリコン窒化膜を選択的に素早くエッチングできるとともに、異方性よくエッチングできるようになる。 According to an embodiment of the present invention, with the silicon nitride film can be selectively quickly etched, it becomes possible to good anisotropy etching.

本発明の実施の形態1における、プラズマエッチング方法において、プラズマ処理装置の構成例の概要を示す図である。 In the first embodiment of the present invention, in the plasma etching process is a diagram showing an outline of a configuration example of a plasma processing apparatus. 本発明の実施の形態1における、プラズマエッチング方法において、プラズマエッチング処理がされる前のウエハの構成例の概要を示す図である。 In the first embodiment of the present invention, in the plasma etching process is a diagram showing an outline of a configuration example of a wafer before the plasma etching process is. (a)〜(d)は、本発明の実施の形態1におけるプラズマエッチング方法において、プラズマエッチング処理を説明するための図である。 (A) ~ (d) are, in the plasma etching method according to the first embodiment of the present invention, is a diagram for explaining a plasma etching process. 本発明の実施の形態2における、プラズマエッチング方法において、プラズマエッチング処理がされる前のウエハの構成例の概要を示す図である。 In a second embodiment of the present invention, in the plasma etching process is a diagram showing an outline of a configuration example of a wafer before the plasma etching process is. (a)〜(d)は、本発明の実施の形態2におけるプラズマエッチング方法において、プラズマエッチング処理を説明するための図である。 (A) ~ (d), in the plasma etching method according to the second embodiment of the present invention, it is a diagram for explaining a plasma etching process.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 It will be described in detail with reference to embodiments of the present invention with reference to the drawings. なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 In all the drawings for explaining the embodiments, the same reference numerals in principle in the same part, and the repetitive description thereof will be omitted.

[実施の形態1] [Embodiment 1]
本実施の形態1を、図1〜図3を用いて説明する。 The first embodiment will be described with reference to FIGS.

<全体構成例> <Overall Configuration Example>
図1は、本発明の実施の形態1における、プラズマエッチング方法において、プラズマ処理装置の構成例の概要を示す図である。 1, in the first embodiment of the present invention, in the plasma etching process is a diagram showing an outline of a configuration example of a plasma processing apparatus. 図1においてプラズマ処理装置は例えば、円筒形状の真空容器101と、この真空容器101内の処理室104に設けられるウエハ載置用電極111と、このウエハ載置用電極111の上方に設けられるシャワープレート102と、このシャワープレート102に接続されるガス供給装置105と、処理室104の下方に設けられる真空排気口106とを有する。 The plasma processing apparatus, for example in FIG. 1, a vacuum container 101 of cylindrical shape, a wafer mounting electrode 111 provided in the processing chamber 104 of the vacuum chamber 101 is provided above the wafer mounting electrode 111 Shower It has a plate 102, a gas supply device 105 connected to the shower plate 102, and a vacuum exhaust port 106 provided in the lower part of the processing chamber 104.

シャワープレート102は円板形状をしており、円板の中心位置近辺に複数の処理ガス導入口が形成されている。 Shower plate 102 has a disc shape, a plurality of processing gas inlet port near the center position of the circular plate is formed. そして、ガス供給装置105から供給された処理ガスは、これら処理ガス導入口を介して処理室104に導入される。 Then, the processing gas supplied from the gas supply unit 105 is introduced into the processing chamber 104 through these processing gas inlet port.

処理室104へ導入された処理ガスはプラズマ化され、処理室104にて形成されたプラズマを用いてウエハ載置用電極111に載置されたウエハ112の表面が加工される。 Processing gas introduced into the processing chamber 104 into plasma, the surface of the wafer 112 placed on the wafer mounting electrode 111 using a plasma formed in the processing chamber 104 is processed.

処理室104は、真空排気口106を介して図示しない真空排気装置に接続されている。 The processing chamber 104 is connected to a vacuum exhaust device (not shown) through the vacuum exhaust port 106. 真空排気装置は、例えば可変バルブ、ターボ分子ポンプ、ドライポンプによって構成されており、プラズマエッチング処理中の処理室104の圧力調整が可能となっている。 Evacuation device, for example a variable valve, a turbo molecular pump, is constituted by a dry pump, it enables pressure regulation of the processing chamber 104 during plasma etching process.

真空容器101には、プラズマの発光状態を観測するための観測窓122が設けられている。 The vacuum container 101, observation window 122 for observing the light emission state of the plasma is provided. そして、プラズマの発光スペクトルを観測するための分光器124が、光ファイバ123を介して観測窓122と接続されている。 The spectrometer 124 for observing the emission spectrum of the plasma, is connected to the observation window 122 through the optical fiber 123.

シャワープレート102の上方には、誘電体窓103が設けられており、この誘電体窓103の上方には、電磁波を放射する導波管107が設けられている。 Above the shower plate 102, the dielectric window 103 is provided, above the dielectric window 103, the waveguide 107 to radiate electromagnetic waves is provided. この導波管107には、電磁波発生用電源109から電磁波(例えば、2.4GHzのマイクロ波)が発振される。 The waveguide 107, an electromagnetic wave from the electromagnetic wave generation power source 109 (e.g., microwave 2.4GHz) is oscillated.

処理室104の外周には、磁場を形成する磁場発生コイル110が設けられている。 The outer periphery of the processing chamber 104, the magnetic field generating coil 110 for forming a magnetic field is provided. この磁場発生コイル110から発振された電力は、形成された磁場と電子サイクロトロン共鳴(Electron Cyclotron Resonance)により、処理室104に導入された処理ガスをプラズマ化する。 Power oscillated from the magnetic field generating coil 110, the magnetic field and electron cyclotron resonance formed (Electron Cyclotron Resonance), a plasma of the introduced processing gas into the processing chamber 104.

ウエハ載置用電極111は、電極表面が図示しない溶射膜で被覆されており、高周波フィルター115を介して静電吸着用直流電源116が接続されている。 Wafer mounting electrode 111, the electrode surface is covered with the sprayed film (not shown), the electrostatic attraction DC power supply 116 through a high frequency filter 115 is connected. さらに、ウエハ載置用電極111には、マッチング回路113を介して高周波電源114が接続される。 Further, the wafer mounting electrode 111, a high frequency power source 114 is connected through a matching circuit 113. さらに、ウエハ載置用電極111は、冷媒用流路117を有し、温調器118に接続されるとともに、ヒータ119を有し、ヒータ制御器120に接続されている。 Further, the wafer mounting electrode 111 has a coolant flow path 117 is connected to a temperature controller 118 has a heater 119 is connected to a heater controller 120. さらに、ウエハ載置用電極111には、温度センサ121が設けられており、この温度センサ121からの信号は、ヒータ制御器120へ伝送される。 Further, the wafer mounting electrode 111, the temperature sensor 121 is provided, the signal from the temperature sensor 121 is transmitted to the heater controller 120. そして、ヒータ制御器120は、温調器118を制御することで、ウエハ112の温度が所望の温度になるようにヒータ119から出力される温度を調整する。 Then, the heater controller 120, by controlling the temperature controller 118 to adjust the temperature at which the temperature of the wafer 112 is output from the heater 119 to the desired temperature.

ウエハ載置用電極111に載置されたウエハ112は、静電吸着用直流電源116から印加される直流電圧の静電気力でウエハ載置用電極111に吸着される。 Wafer 112 placed on the wafer mounting electrode 111 is attracted to 置用 electrode 111 mounting a wafer by the electrostatic force of the DC voltage applied from the electrostatic chucking DC power supply 116.

ウエハ載置用電極111に接続された高周波電源114から高周波バイアス電力を印加することにより、一般的に自己バイアスと呼ばれる負の電圧がウエハ載置用電極111上に発生する。 By applying a high frequency bias power from the high frequency power source 114 connected to the wafer mounting electrode 111, a negative voltage, commonly referred to as self-bias is generated on 置用 electrode 111 mounting wafer. そして、発生した自己バイアスによってイオンが加速され、プラズマからウエハ112へイオンを引き込み、ウエハ112がプラズマエッチング処理される。 Then, ions are accelerated by the self-bias generated draws ions from the plasma to the wafer 112, the wafer 112 is plasma etched. なお、高周波電源114の出力は、440kHzの正弦波または400kHzの正弦波の高周波バイアス電力を周期的に印加させるタイムスケジュレーションバイアス(以下、TMバイアス)である。 The output of the high frequency power source 114, a time schedule Ju Configuration bias to the high frequency bias power of a sine wave of the sine wave or 400kHz of 440kHz periodically applied (hereinafter, TM bias) is.

<詳細構成例> <Detailed configuration example>
図2は、本発明の実施の形態1における、プラズマエッチング方法において、プラズマエッチング処理がされる前のウエハの構成例の概要を示す図である。 2, in the first embodiment of the present invention, in the plasma etching process is a diagram showing an outline of a configuration example of a wafer before the plasma etching process is.

図2において、ウエハ112は、複数の層からなり、トランジスタのゲート電極となるポリシリコン膜204と予めリソグラフィによるパターンが形成されたレジスト201との間に、ポリシリコン膜204の上に配置されたハードマスクであるシリコン窒化膜203とこのシリコン窒化膜203の上に配置されたBARC202と(このBARC202は、フォトリソグラフィ時の解像度を向上させるためのものである。)を有する。 2, the wafer 112 includes a plurality of layers, between the resist 201 on which a pattern is formed by pre-lithographic polysilicon film 204 serving as a gate electrode of the transistor, is disposed on the polysilicon film 204 BARC202 and disposed over the silicon nitride film 203 and the silicon nitride film 203 is a hard mask (this BARC202 is intended to improve the resolution at the time of photolithography.) having a.

<プラズマエッチング処理> <Plasma etching treatment>
図3(a)〜(d)は、本発明の実施の形態1におけるプラズマエッチング方法において、プラズマエッチング処理を説明するための図である。 Figure 3 (a) ~ (d) are, in the plasma etching method according to the first embodiment of the present invention, is a diagram for explaining a plasma etching process.

図3(a)は、プラズマエッチング処理がされる前のウエハ112の構成を示す。 3 (a) shows a configuration of a wafer before 112 plasma etching process is.

まず、Hbr、O および、N からなる混合ガスを用いて図3(a)のBARC202がエッチングされ、ウエハ112は図3(b)の形状にエッチングされる。 First, Hbr, O 2 and, BARC202 in FIG 3 by using the mixed gas of N 2 (a) is etched, the wafer 112 is etched in the shape of FIG. 3 (b).

次に、レジスト201とBARC202とをマスクとして図3(b)のシリコン窒化膜203がエッチングされ、ウエハ112は、図3(c)の形状にエッチングされる。 Next, the silicon nitride film 203 shown in FIG. 3 (b) and resist 201 and BARC202 as mask is etched, the wafer 112 is etched in the shape of FIG. 3 (c). この場合、エッチングされる速度が高い条件にて、ポリシリコン膜204が露出し始めるまでシリコン窒化膜203がエッチングされる第一の工程が行われる。 In this case, at a speed higher condition to be etched, the first step of the silicon nitride film 203 to a polysilicon film 204 starts to exposure is etching is performed.

ここで、以下に示す表1は、第一の工程の条件を示す。 Here, Table 1 below shows the conditions of the first step.

第一の工程は、表1に示すように、CHF とSF からなる混合ガスを用いて行われる。 The first step, as shown in Table 1 is carried out using a mixed gas of CHF 3 and SF 6.

また、この第一の工程では、分光器124で計測されたプラズマからの発光強度の変化を用いる終点判定法により、ポリシリコン膜204の露出が開始したことを検出する。 Further, in the first step, the end point detection method using the change in the intensity of emission from measured by a spectroscope 124 plasma, detects that the exposure of the polysilicon film 204 is started. 表1の条件の場合、ウエハ112を用いて測定されたシリコン窒化膜203のエッチング速度は140.6nm/minであり、第一の工程ではシリコン窒化膜203を素早くエッチングできる。 For conditions in Table 1, the etching rate of the silicon nitride film 203 which is measured using a wafer 112 is 140.6nm / min, in a first step quickly etches silicon nitride film 203.

ここで、第一の工程のようにポリシリコン膜204が露出し始めるまでエッチングした場合、図3(c)に示すように、ポリシリコン膜204付近のシリコン窒化膜203は垂直ではなくBARC202から裾を引いた形状にエッチングされる。 Here, if the polysilicon film 204 as in the first step has been etched to begin to expose, as shown in FIG. 3 (c), the silicon nitride film 203 in the vicinity of the polysilicon film 204 is not vertical hem BARC202 It is etched in the shape minus.

第一の工程後、第二の工程にて、処理ガスをCH FとCO からなる混合ガスへ切り替え、切り替え後の処理ガスを用いて、この裾を引いた形状部分がエッチングされることで、ポリシリコン膜204に対するシリコン窒化膜203の形状を垂直にでき、異方性よくシリコン窒化膜203をエッチングできるようになる。 After the first step, in a second step, the process gas changeover to CH 3 F and a mixed gas consisting of CO 2, by using a processing gas after the switching, the shaped portion minus the skirt is etched in, can the shape of the silicon nitride film 203 for the polysilicon film 204 vertically, comprising a good anisotropy silicon nitride film 203 to be etched.

ここで、以下に示す表2は、第二の工程の条件を示す。 Here, Table 2 below shows the conditions of the second step.

第二の工程では、表2に示すようにCH FとCO からなる混合ガスを用いて、シリコン窒化膜203を有する試料に時間変調された高周波電力を供給しながら、シリコン窒化膜203がエッチングされ、これにより、ウエハ112は図3(d)の形状にエッチングされる。 In the second step, using a mixed gas of CH 3 F and CO 2 as shown in Table 2, while supplying high-frequency power modulated time samples having a silicon nitride film 203, the silicon nitride film 203 etched, thereby, the wafer 112 is etched in the shape of FIG. 3 (d).

なお、シリコン窒化膜203がエッチングされる際のレジスト201およびBARC202などの有機膜がエッチングされる量を減らすためには、混合ガスはO ガスよりも、表2に示すようにCO ガスを用いることが望ましい。 In order to reduce the amount of organic film such as a resist 201 and BARC202 when silicon nitride film 203 is etched is etched, the gas mixture than O 2 gas, a CO 2 gas as shown in Table 2 it is desirable to use. 有機膜のエッチングは有機膜中の炭素とプラズマにより生成された酸素ラジカルとが結合することにより進行する。 Etching of the organic film proceeds by binding the oxygen radicals generated by the carbon and the plasma in the organic film. ガスを添加したエッチングを行うと、過剰に酸素ラジカルが生成され有機膜のエッチングが進行する。 When etching is performed with the addition of O 2 gas, the etching of the excess oxygen radicals are produced organically film progresses. よって、炭素を含んだO ガスであるCO ガスを用いることにより、酸素ラジカルの発生を抑えるとともに、ガスそのものに炭素が含まれることにより有機膜中の炭素との結合を抑制できるようになる。 Therefore, the use of CO 2 gas is O 2 gas containing carbon, while suppressing the generation of oxygen radicals, it becomes possible to inhibit the binding of the carbon in the organic layer by containing the carbon in the gas itself .

さらに、第二の工程では、混合ガスに含まれるCO の流量からCH Fの流量を除算したガス流量の比を1以下とすることが望ましい。 Furthermore, in the second step, the flow rate from CH 3 F gas flow rate ratio of the flow rate by dividing of CO 2 contained in the mixed gas is preferably 1 or less. すなわち、混合ガスには、CO ガスよりもCH Fガスが多く含まれることが望ましい。 That is, the mixed gas, it is preferable to CH 3 F gas is contained more than the CO 2 gas. 混合ガスにCH FガスよりもCO が多く含まれると、プラズマ中の酸素が増えてしまい、これにより、レジスト201やBARC202の消費が増えてしまい、マスクの形状が劣化し、垂直形状が得られなくなる。 When CO 2 contained more than CH 3 F gas to the mixed gas, will increasingly oxygen in the plasma, by which, will increasingly consumed resist 201 and BARC202, the shape of the mask is degraded, the vertical shape The resulting longer. また、CH Fガスをエッチングガスとして用いる場合、炭素を含んだ反応生成物がシリコン窒化膜203の側壁に付着し、側壁保護膜となり横方向のエッチングの進行を抑制している。 In the case of using a CH 3 F gas as the etching gas, the reaction product containing carbon adheres to the side wall of the silicon nitride film 203, and inhibiting the progression of lateral etching will sidewall protective film. CO 流量比を1よりも大きくしていった場合、側壁保護膜中の炭素とCO ガス中の酸素とが結合し揮発性の高いC (x、yは1以上の整数)を生成し、側壁保護膜が減少する。 CO 2 If the flow ratio began to greater than 1, higher bonded with oxygen atoms and CO 2 gas in the side wall protection film volatile C x O y (x, y is an integer of 1 or more) generates, sidewall protection film is decreased. その結果、シリコン窒化膜203の垂直形状が得られなくなる。 As a result, the vertical shape of the silicon nitride film 203 can not be obtained.

表2の高周波バイアス電流は、TMバイアスである。 Table 2 of the high frequency bias current is TM bias. TMバイアスを用いることでプラズマによる反応生成物の付着とエッチングのバランスを制御し、さらに、レジスト201やBARC202の消費を減らすことができる。 To control the balance of deposition and etching of the reaction products by plasma by using a TM bias can further reduce the consumption of the resist 201 and BARC202. 表2の200Wは、400kHzの正弦波の電力を示す。 200W Table 2 shows the power of a sine wave of 400kHz. また、表2の200Hzは、この400kHzの正弦波のオン/オフを周期的に繰り返させる変調周波数を示す。 Further, 200 Hz in Table 2 shows the modulation frequency for a sine wave on / off the 400kHz periodically repeated. また、表2の25%は、この変調周波数が1周期の間にオンとなっている割合(デューティ比)を示す。 Moreover, 25% Table 2 shows the ratio (duty ratio) of the modulation frequency is on during one period.

表2の条件でウエハ112をエッチングした場合のシリコン窒化膜203のエッチング速度は17.5nm/minであるのに対し、ポリシリコン膜204のエッチング速度は1.5nm/minとなり、約12の選択比が得られる。 Selection whereas the etching rate of the silicon nitride film 203 when the wafer 112 is etched is 17.5 nm / min, the etching rate of the polysilicon film 204 is 1.5 nm / min, and the approximately 12 under the conditions of Table 2 the ratio is obtained. この第二の工程を用いたエッチングにより、ポリシリコン膜204に対するシリコン窒化膜203の形状を垂直にでき、異方性よくシリコン窒化膜203をエッチングできるようになる。 By etching using the second step, can the shape of the silicon nitride film 203 for the polysilicon film 204 vertically, comprising a good anisotropy silicon nitride film 203 to be etched.

<実施の形態1の効果> <The effect of the first embodiment>
以上のように、本実施の形態1によれば、ポリシリコン膜204が露出し始めるまでシリコン窒化膜203をエッチングする第一の工程と、CH FガスとCO ガスとの混合ガスを用いて第一の工程後のシリコン窒化膜203をエッチングする第二の工程とを有し、第二の工程は、CH Fガス流量に対するCO ガス流量の比を1以下とすることで、シリコン窒化膜203を選択的に素早くエッチングできるとともに、異方性よくエッチングできるようになる。 As described above, according to the first embodiment, a first step of etching the silicon nitride film 203 to a polysilicon film 204 begins to expose a gas mixture of CH 3 F gas and CO 2 gas used and a second step of etching the first step the silicon nitride film 203 after Te, the second step, the ratio of CO 2 gas flow rate to CH 3 F gas flow by 1 or less, silicon with the nitride film 203 can be selectively and quickly etched, it becomes possible to good anisotropy etching.

[実施の形態2] [Embodiment 2]
本発明の実施の形態2を、図4および図5を用いて説明する。 The second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

<詳細構成例> <Detailed configuration example>
図4は、本発明の実施の形態2における、プラズマエッチング方法において、プラズマエッチング処理がされる前のウエハの構成例の概要を示す図である。 4, in the second embodiment of the present invention, in the plasma etching process is a diagram showing an outline of a configuration example of a wafer before the plasma etching process is.

図4において、ウエハ306は、複数の層からなり、トランジスタのゲート電極となるポリシリコン膜305と予めリソグラフィによるパターンが形成されたレジスト301との間に、ポリシリコン膜305の上に配置されたシリコン酸化膜304と、このシリコン酸化膜304の上に配置されたシリコン窒化膜303と、このシリコン窒化膜303の上に配置されたBARC302とを有する。 4, the wafer 306 includes a plurality of layers, between the resist 301 on which a pattern is formed by pre-lithographic polysilicon film 305 serving as a gate electrode of the transistor, is disposed on the polysilicon film 305 having a silicon oxide film 304, the silicon nitride film 303 disposed on the silicon oxide film 304, and a BARC302 disposed on the silicon nitride film 303.

<プラズマエッチング処理> <Plasma etching treatment>
図5(a)〜(d)は、本発明の実施の形態2におけるプラズマエッチング方法において、プラズマエッチング処理を説明するための図である。 Figure 5 (a) ~ (d), in the plasma etching method according to the second embodiment of the present invention, is a diagram for explaining a plasma etching process.

まず、Hbr、O および、N からなる混合ガスを用いて図5(a)のBARC302がエッチングされ、ウエハ306は図5(b)の形状にエッチングされる。 First, Hbr, O 2 and, Figure 5 BARC 302 of (a) using a mixed gas of N 2 is etched, the wafer 306 is etched in the shape of FIG. 5 (b).

次に、レジスト301とBARC302とをマスクとして図5(b)のシリコン窒化膜303がエッチングされ、ウエハ306は、図5(c)の形状にエッチングされる。 Next, the silicon nitride film 303 shown in FIG. 5 (b) and resist 301 and BARC302 as mask is etched, the wafer 306 is etched in the shape of FIG. 5 (c). この場合、エッチングされる速度が高い条件にて、シリコン酸化膜304が露出し始めるまでシリコン窒化膜303がエッチングされる第一の工程が行われる。 In this case, at a speed higher condition to be etched, the first step of the silicon nitride film 303 is etched until the silicon oxide film 304 starts to exposure is performed.

その後、第二の工程にて、シリコン窒化膜303がエッチングされ、これにより、ウエハ306は図5(d)の形状にエッチングされる。 Thereafter, in a second step, the silicon nitride film 303 is etched, thereby, the wafer 306 is etched in the shape of FIG. 5 (d). この場合、ストッパ層であるシリコン酸化膜304がポリシリコン膜305の上に配置することにより、ポリシリコン膜305が、ほぼエッチングされることなく、シリコン窒化膜303をエッチングできる。 In this case, by a silicon oxide film 304 is the stopper layer is disposed on the polysilicon film 305, polysilicon film 305, without being substantially etched, can etch the silicon nitride film 303. つまり、ポリシリコン膜305に対するシリコン窒化膜303の選択比を極めて大きな値として得ることができ、異方性よくシリコン窒化膜303をエッチングできるようになる。 In other words, it is possible to obtain a selectivity of the silicon nitride film 303 for the polysilicon film 305 as a very large value, becomes a good anisotropy silicon nitride film 303 to be etched.

<実施の形態2の効果> <Effects of the second embodiment>
以上のように、本実施の形態2によれば、ポリシリコン膜305の上に配置されたシリコン酸化膜304が露出し始めるまでシリコン窒化膜303をエッチングすることで、ポリシリコン膜305が、ほぼエッチングされることなく、シリコン窒化膜303をエッチングできるようになる。 As described above, according to the second embodiment, since the silicon oxide film 304 disposed on the polysilicon film 305 is etched using the silicon nitride film 303 to begin to expose the polysilicon film 305 is approximately without being etched, comprising a silicon nitride film 303 to be etched.

以上、本発明によってなされた発明を実施の形態1および実施の形態2に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態1および実施の形態2に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 Although the invention made by the present invention has been concretely described based on the embodiment 2 of Embodiment 1 and Embodiment, the present invention is not limited to the embodiment 2 of the first embodiment and the embodiment, the gist but it can be variously changed without departing from the.

たとえば、CH Fの解離や解離の分布を調整するためにArガス、Krガス、Xeガスなどの希ガスを混合ガスに添付することによりシリコン窒化膜203,303のエッチング速度やウエハ112,306のエッチング速度分布を調整するようにしてもよい。 For example, CH 3 F Ar gas in order to adjust the distribution of dissociation or dissociation of, Kr gas, the etching rate and the wafer of the silicon nitride film 203, 303 by attaching to the mixed gas a rare gas such as Xe gas 112,306 etch rate distribution may be adjusted.

また、電子サイクロトロン共鳴を用いたプラズマ生成方法を用いたプラズマ処理装置以外にも、例えば、誘導結合型プラズマ(Inductively Coupled Plasma)処理装置や、容量結合型プラズマ(Ca−pacitively Coupled Plasma)処理装置である実施形態もある。 Besides plasma processing apparatus using plasma generation method using the electron cyclotron resonance is also, for example, inductively coupled plasma (Inductively Coupled Plasma) apparatus, a capacitive coupled plasma (Ca-pacitively Coupled Plasma) apparatus there is also an embodiment.

101 真空容器102 シャワープレート103 誘電体窓104 処理室105 ガス供給装置106 真空排気口107 導波管108 空洞共振器109 電磁波発生用電源110 磁場発生コイル111 ウエハ載置用電極112,306 ウエハ113 マッチング回路114 高周波電源115 高周波フィルター116 静電吸着用直流電源117 冷媒用流路118 温調器119 ヒータ120 ヒータ制御器121 温度センサ122 観測窓123 光ファイバ124 分光器201,301 レジスト202,302 BARC 101 vacuum chamber 102 shower plate 103 dielectric window 104 the process chamber 105 gas supply device 106 vacuum outlet 107 waveguide 108 cavity 109 electromagnetic wave generation power source 110 magnetic field generating coil 111 wafer placing electrodes 112,306 wafer 113 matching circuit 114 high-frequency power source 115 frequency filter 116 for electrostatic adsorption DC power supply 117 coolant channel 118 temperature controller 119 heater 120 heater controller 121 temperature sensor 122 monitoring window 123 an optical fiber 124 spectrometer 201 and 301 resist 202, 302 BARC
203,303 シリコン窒化膜204,305 ポリシリコン膜304 シリコン酸化膜 203, 303 silicon nitride film 204,305 polysilicon film 304 a silicon oxide film

Claims (5)

  1. レジストをマスクとしてポリシリコン膜の上に配置されたシリコン窒化膜をプラズマエッチングするプラズマエッチング方法において、 The arrangement silicon nitride film on the polysilicon film using the resist as a mask in a plasma etching method for plasma etching,
    前記ポリシリコン膜が露出し始めるまで前記シリコン窒化膜をエッチングする第一の工程と、 A first step of etching the silicon nitride film to the polysilicon film starts to expose,
    CH FガスとCO ガスとの混合ガスを用いて前記第一の工程後の前記シリコン窒化膜をエッチングする第二の工程とを有し、 And a second step of etching the silicon nitride film after said first step by using a mixed gas of CH 3 F gas and CO 2 gas,
    前記第二の工程は、前記CH Fガス流量に対する前記CO ガス流量の比を1以下とすることを特徴とする、プラズマエッチング方法。 The second step is the CH 3, characterized in that the ratio of the CO 2 gas flow rate to F gas flow rate less than 1, the plasma etching method.
  2. レジストをマスクとしてシリコン酸化膜の上に配置されたシリコン窒化膜をプラズマエッチングするプラズマエッチング方法において、 The arrangement silicon nitride film on the silicon oxide film using the resist as a mask in a plasma etching method for plasma etching,
    前記シリコン酸化膜が露出し始めるまで前記シリコン窒化膜をエッチングする第一の工程と、 A first step of etching the silicon nitride film to the silicon oxide film starts to expose,
    CH FガスとCO ガスとの混合ガスを用いて前記第一の工程後の前記シリコン窒化膜をエッチングする第二の工程とを有し、 And a second step of etching the silicon nitride film after said first step by using a mixed gas of CH 3 F gas and CO 2 gas,
    前記第二の工程は、前記CH Fガス流量に対する前記CO ガス流量の比を1以下とすることを特徴とする、プラズマエッチング方法。 The second step is the CH 3, characterized in that the ratio of the CO 2 gas flow rate to F gas flow rate less than 1, the plasma etching method.
  3. 請求項1または請求項2に記載のプラズマエッチング方法において、 The plasma etching method according to claim 1 or claim 2,
    前記第二の工程は、前記ポリシリコン膜を有する試料に時間変調された高周波電力を供給しながらエッチングすることを特徴とする、プラズマエッチング方法。 The second step is the while supplying high-frequency power modulated time samples having a polysilicon film, characterized in that etching, plasma etching method.
  4. 請求項1または請求項2に記載のプラズマエッチング方法において、 The plasma etching method according to claim 1 or claim 2,
    前記CH Fガスと前記CO ガスとの混合ガスは、さらに希ガスを含むことを特徴とする、プラズマエッチング方法。 Mixed gas of the CO 2 gas and the CH 3 F gas, characterized in that it comprises a further rare gas, plasma etching method.
  5. 請求項3に記載のプラズマエッチング方法において、 The plasma etching method according to claim 3,
    前記第一の工程は、前記CHF ガスとSF ガスとの混合ガスを用いてエッチングすることを特徴とする、プラズマエッチング方法。 The first step is characterized by etching using a mixed gas of the CHF 3 gas and SF 6 gas, a plasma etching method.
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