JP2015130427A - Dry etching device and dry etching method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To use an etching gas with a low global warming coefficient in dry etching and to simplify facilities and processes.SOLUTION: An insulating film 20 on a substrate S is subjected to dry etching. The following steps are carried out: (a) a first step S100 of etching a part of the insulating film 20 not covered with a resist mask 10 by using a first mixture gas containing CHand COF, in which a mixing ratio of CHto COFin the first mixture gas is less than 0.60; (b) a second step S200 of forming a protective film 44 on a side wall 23 of the etched insulating film 20 by using a second mixture gas containing CHand COF, in which a mixing ratio of CHto COFin the second mixture gas is higher than 0.60; and (c) (S300) repeating the first step S100 and the second step S200.

Description

本発明は、ドライエッチング装置およびドライエッチング方法に関するものである。   The present invention relates to a dry etching apparatus and a dry etching method.

従来、半導体の製造の前工程における絶縁膜のドライエッチングにおいては、エッチングガスとしてCF4が用いられてきた。しかし、近年の地球温暖化対策のため、温暖化係数の高いCF4は、温暖化係数が低い代替ガスに置き換えられつつある。代替ガスとしては、Cxyであって、yに対するxの比が高く、その結果、C−F結合が少ないガス、たとえば、C46が使用される(特許文献1)。 Conventionally, CF 4 has been used as an etching gas in dry etching of an insulating film in a pre-process of semiconductor manufacturing. However, as a countermeasure against global warming in recent years, CF 4 having a high global warming potential is being replaced with an alternative gas having a low global warming potential. As an alternative gas, a gas having a high ratio of x to y and having a low C—F bond, for example, C 4 F 6 is used as C x F y (Patent Document 1).

特表2006−514783号公報JP-T-2006-514783 特開2010−73935号公報JP 2010-73935 A 特開第4090492号公報JP 4090492 A 特開2007−520080号公報JP 2007-520080 A 特開2007−528610号公報JP 2007-528610 A

しかし、C46は蒸気圧が高い。このため、C46をエッチングガスとして使用するに際しては、C46を気化させるための恒温設備が必要となる。また、Cxyであって、yに対するxの比が高いエッチングガスを使用すると、Cが処理チャンバの内壁に付着しやすくなる。このため、処理中にその付着物が剥離して半導体製品を汚損するおそれがあり、また、処理チャンバの内壁を頻繁にクリーニングする必要が生じる。 However, C 4 F 6 has a high vapor pressure. For this reason, when using C 4 F 6 as an etching gas, a constant temperature facility for vaporizing C 4 F 6 is required. Further, a C x F y, the ratio of x against y uses high etching gas, C is likely to adhere to the inner wall of the processing chamber. For this reason, there is a possibility that the deposits may be peeled off during the processing to contaminate the semiconductor product, and the inner wall of the processing chamber needs to be frequently cleaned.

一方、従来、深掘りエッチングを行うための手法として、パシべーションモードとエッチングモードを繰り返し行うBOSH法が行われている。パシべーションモードにおいては、エッチングガスとしてC48を用いて、構造の側壁に保護膜が形成される。一方、エッチングモードにおいては、エッチングガスとしてSF6を用いて、エッチングが行われ、構造の底面がエッチングされる。その際、側壁上の保護膜もエッチングされるが、構造の側壁自体は保護膜によって保護されている。その結果、構造の底面のみがエッチングされ、高アスペクト比のエッチングが達成される。 On the other hand, conventionally, as a technique for performing deep etching, a BOSH method in which a passivation mode and an etching mode are repeatedly performed has been performed. In the passivation mode, a protective film is formed on the side wall of the structure using C 4 F 8 as an etching gas. On the other hand, in the etching mode, etching is performed using SF 6 as an etching gas, and the bottom surface of the structure is etched. At this time, the protective film on the side wall is also etched, but the side wall of the structure itself is protected by the protective film. As a result, only the bottom surface of the structure is etched, and high aspect ratio etching is achieved.

しかし、上記の手法においては、パシべーションモードとエッチングモードにおいてガスを入れ替える必要があるため、製造リードタイムおよび製造コストの点で、改善の余地があった。   However, in the above method, there is room for improvement in terms of manufacturing lead time and manufacturing cost because it is necessary to exchange gases in the passivation mode and the etching mode.

このため、ドライエッチングにおいて、温暖化係数の低いエッチングガスの使用、ならびに設備および工程の簡略化が望まれていた。そのほか、従来のドライエッチングにおいては、処理装置の小型化や、低コスト化、省資源化、製造の容易化、使い勝手の向上等が望まれていた。   For this reason, in dry etching, it has been desired to use an etching gas having a low global warming potential and to simplify equipment and processes. In addition, in the conventional dry etching, it has been desired to reduce the size of the processing apparatus, to reduce the cost, to save resources, to facilitate manufacturing, and to improve usability.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.

(1)本発明の一形態によれば、基板上の絶縁膜に対してドライエッチングを行う方法が提供される。この方法は、(a)CH4とCOF2を含む第1種の混合ガスを用いて、前記絶縁膜のうちレジストマスクに覆われていない部分をエッチングする第1の工程であって、前記第1種の混合ガスにおいて、COF2に対するCH4の混合比が0.60より低い、第1の工程と;(b)CH4とCOF2を含む第2種の混合ガスを用いて、前記エッチングされた前記絶縁膜の側壁に保護膜を形成する第2の工程であって、前記第2種の混合ガスにおいて、COF2に対するCH4の混合比が0.60より高い、第2の工程と;(c)前記第1の工程と前記第2の工程を繰り返す工程と、を備える。このような態様とすれば、処理ガスとしてCF4を用いる態様に比べて、温暖化係数の低いエッチングガスを用いて、半導体基板上の絶縁膜についてドライエッチングを行うことができる。また、エッチングガスの恒温設備が不要であるため、処理ガスとしてC46を用いる態様に比べて、簡易な設備でエッチングを行うことができる。そして、側壁への保護膜の形成と、絶縁膜のエッチングとを繰り返すことにより、高アスペクト比のエッチングを行うことができる。さらに、第1の工程と第2の工程で使用するエッチングガスが共通であるため、第1の工程と第2の工程の切り替えが容易である。なお、「絶縁膜のうちレジストマスクに覆われていない部分」とは、絶縁膜のうち、絶縁膜とレジストマスクの積層方向について、レジストマスクに覆われていない部分を意味する。 (1) According to one aspect of the present invention, a method for performing dry etching on an insulating film on a substrate is provided. This method is (a) a first step of etching a portion of the insulating film not covered with a resist mask by using a first type mixed gas containing CH 4 and COF 2 . The first step in which the mixing ratio of CH 4 to COF 2 is lower than 0.60 in one kind of mixed gas; and (b) the etching using the second kind mixed gas containing CH 4 and COF 2. A second step of forming a protective film on the sidewall of the insulating film, wherein the mixing ratio of CH 4 to COF 2 is higher than 0.60 in the second type mixed gas; (C) including the step of repeating the first step and the second step. With such an embodiment, dry etching can be performed on the insulating film on the semiconductor substrate using an etching gas having a low warming coefficient as compared with an embodiment using CF 4 as the processing gas. In addition, since no constant temperature equipment for etching gas is required, etching can be performed with simple equipment as compared with an embodiment using C 4 F 6 as a processing gas. By repeating the formation of the protective film on the sidewall and the etching of the insulating film, the high aspect ratio etching can be performed. Furthermore, since the etching gas used in the first step and the second step is common, switching between the first step and the second step is easy. Note that “a portion of the insulating film not covered with the resist mask” means a portion of the insulating film that is not covered with the resist mask in the stacking direction of the insulating film and the resist mask.

(2)上記形態のドライエッチングを行う方法の前記第1の工程において、CH4とCOF2の混合比が0.45より低い態様とすることができる。このような態様とすれば、第1の工程において、より効率的に絶縁膜のエッチングを行うことができる。 (2) In the first step of the dry etching method of the above aspect, the CH 4 and COF 2 mixing ratio may be lower than 0.45. With such an embodiment, the insulating film can be etched more efficiently in the first step.

(3)上記形態のドライエッチングを行う方法の前記第2の工程において、CH4とCOF2の混合比が0.70より高い態様とすることができる。このような態様とすれば、第2の工程において、より効率的に保護膜を形成することができる。 (3) In the second step of the method for performing dry etching in the above form, the mixing ratio of CH 4 and COF 2 may be higher than 0.70. If it is set as such an aspect, a protective film can be formed more efficiently in a 2nd process.

(4)上記形態のドライエッチングを行う方法において、前記絶縁膜は、金属酸化物、SiO2、SiN、AlN、またはGaOとすることができる。それらの各態様において、上記形態のドライエッチングを行う方法は、効果を奏する。 (4) In the dry etching method of the above aspect, the insulating film can be made of a metal oxide, SiO 2 , SiN, AlN, or GaO. In each of these embodiments, the method of performing the dry etching in the above form is effective.

(5)本発明の一形態によれば、基板上の絶縁膜に対してドライエッチングを行う装置が提供される。この装置は、CH4とCOF2を含む第1種の混合ガスを用いて、前記絶縁膜のうちレジストマスクに覆われていない部分をエッチングする第1の処理部であって、前記第1種の混合ガスにおいて、COF2に対するCH4の混合比が0.60より低い、第1の処理部と;CH4とCOF2を含む第2種の混合ガスを用いて、前記エッチングされた前記絶縁膜の側壁に保護膜を形成する第2の処理部であって、前記第2種の混合ガスにおいて、COF2に対するCH4の混合比が0.60より高い、第2の処理部と;前記エッチングと前記保護膜の形成を繰り返し実行させる第3の処理部と、を備える。 (5) According to one embodiment of the present invention, an apparatus for performing dry etching on an insulating film on a substrate is provided. This apparatus is a first processing unit that etches a portion of the insulating film that is not covered with a resist mask by using a first type mixed gas containing CH 4 and COF 2 , wherein the first type in a mixed gas of the mixing ratio of CH 4 for COF 2 is less than 0.60, the first processing section; using a second type of mixed gas containing CH 4 and COF 2 the insulation was the etching A second processing unit for forming a protective film on a sidewall of the film, wherein the second processing unit has a CH 4 to COF 2 mixing ratio higher than 0.60 in the second type mixed gas; And a third processing unit that repeatedly performs etching and formation of the protective film.

上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。   A plurality of constituent elements of each aspect of the present invention described above are not indispensable, and some or all of the effects described in the present specification are to be solved to solve part or all of the above-described problems. In order to achieve the above, it is possible to appropriately change, delete, replace with another new component, and partially delete the limited contents of some of the plurality of components. In order to solve part or all of the above-described problems or to achieve part or all of the effects described in this specification, technical features included in one embodiment of the present invention described above. A part or all of the technical features included in the other aspects of the present invention described above may be combined to form an independent form of the present invention.

本発明は、方法、装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、半導体基板の製造方法や、ドライエッチングを行う装置の制御装置および制御方法、その制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。   The present invention can be implemented in various forms other than the method and the apparatus. For example, the present invention can be realized in the form of a semiconductor substrate manufacturing method, a control device and control method for a dry etching apparatus, a computer program for realizing the control method, a non-temporary recording medium on which the computer program is recorded, and the like. .

本発明の第1実施形態としてのドライエッチング・システムの説明図。Explanatory drawing of the dry etching system as 1st Embodiment of this invention. 図1のドライエッチング・システムを使用して行われるエッチングの処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process of the etching performed using the dry etching system of FIG. 基板Sの構成を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a substrate S. 1回目のステップS100の処理後の基板Sの構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the board | substrate S after the process of step S100 of the 1st time. 1回目のステップS200の処理後の基板Sの構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the board | substrate S after the process of step S200 of the 1st time. 実験の対象とした基板Sの顕微鏡写真。The microscope picture of the board | substrate S used as experiment object. 実験の結果を示すグラフ。The graph which shows the result of an experiment. COF2の流量に対するCH4の流量の混合比が0.20のときの処理後の基板Sの顕微鏡写真。Photomicrograph of the substrate S after processing when the flow mixing ratio of CH 4 to the flow rate of COF 2 is 0.20. COF2の流量に対するCH4の流量の混合比が0.28のときの処理後の基板Sの顕微鏡写真。Photomicrograph of the substrate S after processing when the flow mixing ratio of CH 4 to the flow rate of COF 2 is 0.28. COF2の流量に対するCH4の流量の混合比が0.70のときの処理後の基板Sの顕微鏡写真。Photomicrograph of the substrate S after processing when the flow mixing ratio of CH 4 to the flow rate of COF 2 is 0.70.

A.第1実施形態:
図1は、本発明の第1実施形態としてのドライエッチング・システムの説明図である。ドライエッチング・システムは、シリンダーキャビネット100と、処理ガス供給管200を介してシリンダーキャビネット100に接続されているドライエッチング装置300を、を備える。
A. First embodiment:
FIG. 1 is an explanatory diagram of a dry etching system as a first embodiment of the present invention. The dry etching system includes a cylinder cabinet 100 and a dry etching apparatus 300 connected to the cylinder cabinet 100 via a processing gas supply pipe 200.

シリンダーキャビネット100は、処理ガスとしてのCH4を収容している高圧タンク101と、高圧タンク101内の処理ガスの圧力を所定の圧力に低減しつつ外部に供給するための圧力調整器102と、を備える。また、シリンダーキャビネット100は、処理ガスとしてのCOF2を収容している高圧タンク103と、高圧タンク103内の処理ガスの圧力を所定の圧力に低減しつつ外部に供給するための圧力調整器104と、を備える。各タンク101,103内に収容されている処理ガスとしてのCOF2とCH4は、それぞれ圧力調整器102,104で圧力を低減された後、処理ガス供給管200を介して個別にドライエッチング装置300に供給される。なお、ここでは、CH4を供給する構成と、COF2を供給する構成と、について説明したが、シリンダーキャビネット100は、そのほか、Arを供給する同様の構成を備えていてもよい。 The cylinder cabinet 100 includes a high-pressure tank 101 containing CH 4 as a processing gas, a pressure regulator 102 for supplying the processing gas in the high-pressure tank 101 to the outside while reducing the pressure of the processing gas to a predetermined pressure, Is provided. The cylinder cabinet 100 also has a high-pressure tank 103 containing COF 2 as a processing gas, and a pressure regulator 104 for supplying the processing gas in the high-pressure tank 103 to the outside while reducing the pressure of the processing gas to a predetermined pressure. And comprising. The COF 2 and CH 4 as processing gases stored in the tanks 101 and 103 are individually reduced in pressure by the pressure regulators 102 and 104, and then individually dry etching apparatus via the processing gas supply pipe 200. 300. Here, configurations and supplying CH 4, constituting the supplying COF 2, has been described, the cylinder cabinet 100, other may be provided with a similar configuration to supply Ar.

処理ガス供給管200は、シリンダーキャビネット100から供給されるCOF2、CH4などのガスを独立にドライエッチング装置300に供給することができる複数の管である。 The processing gas supply pipes 200 are a plurality of pipes that can supply gas such as COF 2 and CH 4 supplied from the cylinder cabinet 100 to the dry etching apparatus 300 independently.

ドライエッチング装置300は、誘導結合型(ICP:Inductive Coupled Plasma)プラズマエッチング装置である。ドライエッチング装置300は、処理容器308内において処理対象の基板Sを保持しかつ下部電極として機能するステージ301と、アンテナ302と、所定量に制御された処理ガスを処理容器308に供給するマスフローコントローラ303と、ステージ301に高周波電力を供給する第1の高周波電源304と、アンテナ302に高周波電力を供給する第2の高周波電源305と、それら各部を制御する制御部306と、を備える。なお、マスフローコントローラ303は、複数の管である処理ガス供給管200を介してシリンダーキャビネット100から独立に供給されるCOF2とCH4の質量流量を、独立に制御することができる。そして、ドライエッチング装置300は、各部を制御することにより、処理対象の基板Sの上にプラズマを生成して、処理対象の基板Sをエッチングすることができ、また、処理対象の基板Sに対して堆積(デポジション)を行うことができる。 The dry etching apparatus 300 is an inductive coupled plasma (ICP) plasma etching apparatus. The dry etching apparatus 300 includes a stage 301 that holds the substrate S to be processed in the processing container 308 and functions as a lower electrode, an antenna 302, and a mass flow controller that supplies a processing gas controlled to a predetermined amount to the processing container 308. 303, a first high-frequency power supply 304 that supplies high-frequency power to the stage 301, a second high-frequency power supply 305 that supplies high-frequency power to the antenna 302, and a control unit 306 that controls these units. Note that the mass flow controller 303 can independently control the mass flow rates of COF 2 and CH 4 that are independently supplied from the cylinder cabinet 100 via the processing gas supply pipes 200 that are a plurality of pipes. The dry etching apparatus 300 can control each unit to generate plasma on the substrate S to be processed and etch the substrate S to be processed. Thus, deposition can be performed.

図2は、図1のドライエッチング・システムを使用して行われるエッチングの処理を示すフローチャートである。図2の処理を行うにあたって、あらかじめステージ301上には、基板Sが設置されている(図1参照)。なお、基板Sは、その上面が水平方向と一致するように、ステージ301上に配される。その結果、基板Sが備える各層の積層方向は、鉛直方向と一致する。なお、ドライエッチング装置300においては、アンテナ302からステージ301に向かう向きが鉛直方向と一致する。   FIG. 2 is a flowchart showing an etching process performed using the dry etching system of FIG. In performing the process of FIG. 2, the substrate S is set on the stage 301 in advance (see FIG. 1). The substrate S is disposed on the stage 301 so that the upper surface thereof coincides with the horizontal direction. As a result, the stacking direction of the layers included in the substrate S coincides with the vertical direction. In the dry etching apparatus 300, the direction from the antenna 302 toward the stage 301 matches the vertical direction.

図3は、基板Sの構成を示す断面図である。なお、図3は、技術の理解を容易にするため、基板Sの構成の寸法を正確に反映してはいない。また、図3は、基板Sの構成の断面の一部を切り出して示しているものであり、図3の左右の両端および下端の形状は、基板Sの構成を反映するものではない。以下、図4、図5に示された基板Sの各部の寸法および左右の両端および下端の形状について、同様である。基板Sは、半導体基板30と、半導体基板上に形成されたSiO2の絶縁膜20と、絶縁膜20上に形成された高分子有機化合物のレジストマスク10と、を備える。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the substrate S. Note that FIG. 3 does not accurately reflect the dimensions of the configuration of the substrate S in order to facilitate understanding of the technology. FIG. 3 shows a part of the cross section of the configuration of the substrate S, and the shapes of the left and right ends and the lower end of FIG. 3 do not reflect the configuration of the substrate S. The same applies to the dimensions of each part of the substrate S shown in FIGS. 4 and 5 and the shapes of the left and right ends and the lower end. The substrate S includes a semiconductor substrate 30, a SiO 2 insulating film 20 formed on the semiconductor substrate, and a polymer organic compound resist mask 10 formed on the insulating film 20.

図2のステップS100においては、制御部306は、まず、第1の混合比を有するCOF2とCH4を含む混合ガスが処理容器308内に供給されるように、マスフローコントローラ303を制御する。そして、高周波電源304,305からアンテナ302とステージ301に高周波電力を供給して、プラズマ中のイオン種をステージ301、すなわち基板Sに向かって加速させて衝突させ、基板Sに対してエッチングを行う。ここでは、第1の混合比は、COF2の流量に対するCH4の流量の混合比が0.60より低い混合比である。なお、処理ガスの流量は、sccm(standard cc/min)、すなわち、大気圧 1013hPa、0℃のもとでのcc/minで評価される。以下、本明細書において「混合比」に言及する場合において、同様である。ステップS100の処理を行うことにより、絶縁膜20のうちレジストマスク10に覆われていない部分がエッチングされる。各部を制御してステップS100を実行する制御部306の機能部を、図1において第1の処理部311として示す。 In step S <b> 100 of FIG. 2, the control unit 306 first controls the mass flow controller 303 so that a mixed gas containing COF 2 and CH 4 having a first mixing ratio is supplied into the processing container 308. Then, high-frequency power is supplied from the high-frequency power sources 304 and 305 to the antenna 302 and the stage 301 to accelerate and collide ion species in the plasma toward the stage 301, that is, the substrate S, thereby etching the substrate S. . Here, the first mixing ratio is a mixing ratio in which the mixing ratio of the flow rate of CH 4 to the flow rate of COF 2 is lower than 0.60. The flow rate of the processing gas is evaluated by sccm (standard cc / min), that is, cc / min under an atmospheric pressure of 1013 hPa and 0 ° C. Hereinafter, the same applies when referring to the “mixing ratio” in the present specification. By performing the process of step S100, a portion of the insulating film 20 that is not covered with the resist mask 10 is etched. A functional unit of the control unit 306 that controls each unit and executes step S100 is shown as a first processing unit 311 in FIG.

図4は、1回目のステップS100の処理後の基板Sの構成を示す断面図である。図4においては、図2のステップS100でイオン種が基板Sに衝突する方向を、矢印P1で示す。ステップS100において、イオン種は、アンテナ302がある側からステージ301に向かう向き、すなわち、ステージ301の上面および基板Sの上面に垂直に加速される(図1参照)。このため、基板Sのうち、絶縁膜20の上面21とレジストマスク10の上面11とが主として、エッチングされる(図3参照)。ただし、レジストマスク10は、絶縁膜20にくらべてエッチングされにくい材料で形成されている。このため、レジストマスク10は、絶縁膜20ほどにはエッチングされない。その結果、ステップS100では、絶縁膜20のうちレジストマスク10に覆われていない部分が主としてエッチングされる。なお、「絶縁膜のうちレジストマスクに覆われていない部分」とは、絶縁膜のうち、絶縁膜とレジストマスクの積層方向(図4P1参照)について、レジストマスクに覆われていない部分を意味する。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the substrate S after the first step S100. In FIG. 4, the direction in which the ion species collides with the substrate S in step S100 of FIG. 2 is indicated by an arrow P1. In step S100, the ion species is accelerated in a direction from the side where the antenna 302 exists toward the stage 301, that is, perpendicularly to the upper surface of the stage 301 and the upper surface of the substrate S (see FIG. 1). For this reason, in the substrate S, the upper surface 21 of the insulating film 20 and the upper surface 11 of the resist mask 10 are mainly etched (see FIG. 3). However, the resist mask 10 is made of a material that is harder to etch than the insulating film 20. For this reason, the resist mask 10 is not etched as much as the insulating film 20. As a result, in step S100, a portion of the insulating film 20 that is not covered with the resist mask 10 is mainly etched. Note that “a portion of the insulating film that is not covered with the resist mask” means a portion of the insulating film that is not covered with the resist mask in the stacking direction of the insulating film and the resist mask (see FIG. 4P1). .

そして、絶縁膜20の上面に対してほぼ垂直な絶縁膜20の側面23が露出する。絶縁膜20のうちレジストマスク10に覆われていない部分がエッチングされて露出した絶縁膜20の上面を図4において上面22として示す。絶縁膜20のうちレジストマスク10に覆われていない部分がエッチングされて露出した絶縁膜20の側面を図4において側面23として示す。   Then, the side surface 23 of the insulating film 20 that is substantially perpendicular to the upper surface of the insulating film 20 is exposed. The upper surface of the insulating film 20 exposed by etching the portion of the insulating film 20 that is not covered with the resist mask 10 is shown as an upper surface 22 in FIG. A side surface of the insulating film 20 exposed by etching a portion of the insulating film 20 not covered with the resist mask 10 is shown as a side surface 23 in FIG.

図2のステップS200においては、制御部306は、第2の混合比を有するCOF2とCH4を含む混合ガスが処理容器308内に供給されるように、マスフローコントローラ303を制御する。そして、高周波電源304,305からアンテナ302とステージ301に高周波電力を供給して、プラズマ中のイオン種をステージ301、すなわち基板Sに向かって加速させて衝突させる。その結果、基板Sの表面にフッ素化合物の堆積物40が堆積する(図5参照)。ここでは、第2の混合比は、COF2の流量に対するCH4の流量の混合比が0.60より高い混合比である。ステップS200の処理を行うことで、絶縁膜20の表面およびレジストマスク10の表面が堆積物40によって覆われる。各部を制御してステップS200を実行する制御部306の機能部を、図1において第2の処理部312として示す。 In step S <b> 200 of FIG. 2, the control unit 306 controls the mass flow controller 303 so that a mixed gas containing COF 2 and CH 4 having a second mixing ratio is supplied into the processing container 308. Then, high-frequency power is supplied from the high-frequency power sources 304 and 305 to the antenna 302 and the stage 301 to accelerate and collide ion species in the plasma toward the stage 301, that is, the substrate S. As a result, a fluorine compound deposit 40 is deposited on the surface of the substrate S (see FIG. 5). Here, the second mixing ratio is a mixing ratio in which the mixing ratio of the CH 4 flow rate to the COF 2 flow rate is higher than 0.60. By performing the process of step S200, the surface of the insulating film 20 and the surface of the resist mask 10 are covered with the deposit 40. A functional unit of the control unit 306 that controls each unit and executes step S200 is illustrated as a second processing unit 312 in FIG.

図5は、1回目のステップS200の処理後の基板Sの構成を示す断面図である。図5においては、図2のステップS200でイオン種が基板Sに衝突する方向を、矢印P2で示す。図5に示すように、図2のステップS200においては、ステップS100でエッチングされた絶縁膜20の上面22およびレジストマスク10の上面11に加えて、レジストマスク10の側面12と、エッチングされたことによって露出した絶縁膜20の側面23も、堆積物40によって覆われる。これらの堆積物40は、後に行われるエッチングにおいて、保護膜として機能する。なお、図5においては、絶縁膜20の上面22に堆積した堆積物40を、保護膜41として示す。レジストマスク10の上面11に堆積した堆積物40を、保護膜42として示す。レジストマスク10の側面12に堆積した堆積物40を、保護膜43として示す。絶縁膜20の側面23に堆積した堆積物40を、保護膜44として示す。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the substrate S after the first processing in step S200. In FIG. 5, the direction in which the ion species collides with the substrate S in step S200 of FIG. 2 is indicated by an arrow P2. As shown in FIG. 5, in step S200 of FIG. 2, in addition to the upper surface 22 of the insulating film 20 and the upper surface 11 of the resist mask 10 etched in step S100, the side surface 12 of the resist mask 10 is etched. The side surface 23 of the insulating film 20 exposed by the above is also covered with the deposit 40. These deposits 40 function as a protective film in etching performed later. In FIG. 5, the deposit 40 deposited on the upper surface 22 of the insulating film 20 is shown as a protective film 41. A deposit 40 deposited on the upper surface 11 of the resist mask 10 is shown as a protective film 42. A deposit 40 deposited on the side surface 12 of the resist mask 10 is shown as a protective film 43. The deposit 40 deposited on the side surface 23 of the insulating film 20 is shown as a protective film 44.

図2のステップS300においては、ステップS100,S200がN回(Nは2以上の整数)繰り返されたか否かが判定される。ステップS100,S200の繰り返し回数がN回である場合には、処理は終了する。ステップS100,S200の繰り返し回数がN回未満である場合には、処理は、ステップS100に戻る。なお、Nは、予め定められた数である。Nは、基板S対してエッチングを行うことによって形成する構造の形状や寸法に応じて定めることができる。   In step S300 of FIG. 2, it is determined whether or not steps S100 and S200 are repeated N times (N is an integer of 2 or more). If the number of repetitions of steps S100 and S200 is N, the process ends. If the number of repetitions of steps S100 and S200 is less than N, the process returns to step S100. N is a predetermined number. N can be determined according to the shape and size of the structure formed by etching the substrate S.

図2のステップS100では、表面が堆積物40によって覆われた基板S(図5参照)に対して、エッチングが行われる。その際、主として、アンテナ302からステージ301に向かう向きにエッチングが進行する(図4の矢印P1参照)。このため、絶縁膜20の上面22に堆積した保護膜41、およびレジストマスク10上面11に堆積した保護膜42が主としてエッチングされる(図5参照)。その後、絶縁膜20の上面22、およびレジストマスク10の上面11も、エッチングされる(図4参照)。レジストマスク10は、絶縁膜20にくらべてエッチングされにくい材料で形成されているため、絶縁膜20ほどにはエッチングされない。   In step S100 of FIG. 2, etching is performed on the substrate S (see FIG. 5) whose surface is covered with the deposit 40. At that time, etching proceeds mainly in the direction from the antenna 302 toward the stage 301 (see arrow P1 in FIG. 4). For this reason, the protective film 41 deposited on the upper surface 22 of the insulating film 20 and the protective film 42 deposited on the upper surface 11 of the resist mask 10 are mainly etched (see FIG. 5). Thereafter, the upper surface 22 of the insulating film 20 and the upper surface 11 of the resist mask 10 are also etched (see FIG. 4). The resist mask 10 is not etched as much as the insulating film 20 because the resist mask 10 is formed of a material that is less easily etched than the insulating film 20.

一方、レジストマスク10の側面12に堆積した保護膜43、およびレジストマスク10の側面12と、絶縁膜20の側面23に堆積した保護膜44、および絶縁膜20の側面23とは、イオン種が衝突する向きとは垂直な向きに配されているため、絶縁膜20の上面22に比べてエッチングされない(図5参照)。その結果、エッチングされて露出した絶縁膜20の上面22のエッチングが進行する。そして、他の部分のエッチングは、絶縁膜20の上面22に比べて進行しない。   On the other hand, the protective film 43 deposited on the side surface 12 of the resist mask 10 and the side surface 12 of the resist mask 10, the protective film 44 deposited on the side surface 23 of the insulating film 20, and the side surface 23 of the insulating film 20 have ionic species. Since it is arranged in a direction perpendicular to the collision direction, it is not etched as compared with the upper surface 22 of the insulating film 20 (see FIG. 5). As a result, etching of the upper surface 22 of the insulating film 20 exposed by etching proceeds. Etching of other portions does not proceed as compared with the upper surface 22 of the insulating film 20.

その後、ステップS200の処理が行われる。そして、ステップS100,S200の繰り返し回数がN回に達するまで(図2のステップS300)、ステップS100,S200の処理が繰り返し行われる。各部を制御してステップS300の処理を行い、所定回数ステップS100,S200の処理を実行させる制御部306の機能部を、図1において第3の処理部313として示す。   Thereafter, the process of step S200 is performed. Then, the processes of steps S100 and S200 are repeatedly performed until the number of repetitions of steps S100 and S200 reaches N (step S300 in FIG. 2). A functional unit of the control unit 306 that controls each unit to perform the process of step S300 and executes the processes of steps S100 and S200 a predetermined number of times is shown as a third processing unit 313 in FIG.

図2のような処理を行うことで、絶縁膜20の上面22がもっとも多くエッチングされ(図4および図5参照)、その結果、絶縁膜20に対して、表面に垂直な方向に深いエッチングが行われる。   2 is performed, the upper surface 22 of the insulating film 20 is most etched (see FIGS. 4 and 5). As a result, deep etching is performed on the insulating film 20 in a direction perpendicular to the surface. Done.

表1に、本実施形態において処理ガスとして使用されるCH4とCOF2、ならびに他のガスの温暖化係数を示す。
Table 1 shows the warming coefficients of CH 4 and COF 2 used as process gases in this embodiment, and other gases.

表1から明らかなように、本実施形態において処理ガスとして使用されるCH4とCOF2は、他のガスに比べて、温暖化係数が1/10〜1/10000程度である。このため、本実施形態によれば、処理ガスとしてCF4やC26を用いる態様に比べて、地球の温暖化を促進しにくいガスを用いて、半導体基板上の絶縁膜についてドライエッチングを行うことができる。 As is apparent from Table 1, CH 4 and COF 2 used as processing gases in this embodiment have a warming coefficient of about 1/10 to 1/10000 compared to other gases. For this reason, according to the present embodiment, dry etching is performed on the insulating film on the semiconductor substrate using a gas that does not easily promote global warming as compared with an embodiment in which CF 4 or C 2 F 6 is used as a processing gas. It can be carried out.

また、CH4とCOF2は、C46等に比べて蒸気圧が低い。このため、処理ガスとして使用するに際して、C46とは異なり、対象を加熱して気化させ保温するための恒温設備が不要である。よって、処理ガスとしてC46等を用いる態様に比べて、簡易な設備でエッチングを行うことができる。 Further, CH 4 and COF 2 have a lower vapor pressure than C 4 F 6 or the like. For this reason, unlike C 4 F 6 , there is no need for a thermostatic facility for heating and vaporizing the target to keep it warm. Therefore, etching can be performed with simple equipment as compared with an embodiment using C 4 F 6 or the like as the processing gas.

さらに、本実施形態においては、ステップS100とステップS200で使用するエッチングガスが共通である。このため、ステップS100とステップS200を繰り返すに際して、処理容器308内の処理ガスを完全に入れ替える必要がない。そして、ガス毎の流量を制御することによって、エッチングと堆積を繰り返し行うことができる。すなわち、エッチング処理と堆積処理の切り替え、さらにはそれらの繰り返しが容易である。その結果、容易にアスペクト比の高いエッチングを行うことができる。   Furthermore, in this embodiment, the etching gas used in step S100 and step S200 is common. For this reason, when repeating Step S100 and Step S200, it is not necessary to completely replace the processing gas in the processing container 308. Etching and deposition can be repeated by controlling the flow rate for each gas. That is, it is easy to switch between the etching process and the deposition process, and to repeat them. As a result, etching with a high aspect ratio can be easily performed.

B.実施例:
CH4とCOF2の流量比を様々に変更して、SiO2の絶縁膜20と、レジストマスク10とを有する基板S(図3参照)に対して、ICP−RIEエッチングを実施した。処理条件は以下のとおりである。
使用機器:サムコ株式会社製、RIE−200iP
ICP=1.7W/cm2(RF=13.56MHz)
Bias=0.8W/cm2
圧力=0.5Pa
エッチング処理時間=1分
堆積処理時間=1分
繰り返し回数N=5回 (総処理時間=10分)
B. Example:
ICP-RIE etching was performed on the substrate S (see FIG. 3) having the SiO 2 insulating film 20 and the resist mask 10 by changing the flow rate ratio of CH 4 and COF 2 in various ways. The processing conditions are as follows.
Equipment used: RIE-200iP, manufactured by Samco Corporation
ICP = 1.7 W / cm 2 (RF = 13.56 MHz)
Bias = 0.8 W / cm 2
Pressure = 0.5Pa
Etching time = 1 minute Deposition time = 1 minute Number of repetitions N = 5 (Total time = 10 minutes)

図6は、実験の対象とした基板Sの顕微鏡写真である(図3参照)。基板Sの組成および構成は、以下のとおりである。なお、レジストマスク10としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを35〜60重量%、酢酸−n−ブチルを15〜25%、クレゾールを1〜5%、ノボラック樹脂を25〜45%含む材料で構成された下記レジストマスクを使用した。このレジストマスク10は、パターンの解像度が2μmのもの、すなわち、2μm幅のマスクが2μmの間隔をあけて配されているものである。サンプルは、各条件について10個づつ用意した。
半導体基板
組成:Si
絶縁膜
組成:SiO2
厚さ:1.0μm
レジストマスク
メーカ名:東京応化工業株式会社
製品名:TCIR−ZR8800PB
厚さ:1.8μm
解像度:2μm
FIG. 6 is a photomicrograph of the substrate S that was the subject of the experiment (see FIG. 3). The composition and configuration of the substrate S are as follows. The resist mask 10 is made of a material containing 35 to 60% by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate, 15 to 25% of n-butyl acetate, 1 to 5% of cresol, and 25 to 45% of novolak resin. The following resist mask was used. The resist mask 10 has a pattern resolution of 2 μm, that is, a mask having a width of 2 μm is arranged with an interval of 2 μm. Ten samples were prepared for each condition.
Semiconductor substrate Composition: Si
Insulating film Composition: SiO 2
Thickness: 1.0μm
Resist mask Manufacturer name: Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Product name: TCIR-ZR8800PB
Thickness: 1.8μm
Resolution: 2μm

上記の条件の下、CH4とCOF2の流量比を様々に変更して、CH4とCOF2とArを処理容器308に供給して、ICP−RIEエッチングを実施し、絶縁膜20と、レジストマスク10のエッチングレートを測定した。たとえば、混合比が0.20の場合は、COF2とCH4とArの流量比は、25:5:5であった。実験の結果を表2に示す。なお、表2において、「CH4/COF2」の欄は、COF2の流量に対するCH4の流量の混合比を示す。「SiO2」の欄は、絶縁膜20のエッチングレート(nm/min)を示す。「PR」の欄は、レジストマスク10のエッチングレート(nm/min)を示す。「選択性」の欄は、レジストマスク10のエッチングレートに対する絶縁膜20のエッチングレートの比を示す。なお、表2の値は10個のサンプルの平均値である。 Under the above conditions, and various changes in flow ratio of CH 4 and COF 2, and supplies the CH 4 and COF 2 and Ar into the processing chamber 308, and out the ICP-RIE etching, the insulating film 20, The etching rate of the resist mask 10 was measured. For example, when the mixing ratio was 0.20, the flow rate ratio of COF 2 , CH 4, and Ar was 25: 5: 5. The results of the experiment are shown in Table 2. In Table 2, the column “CH 4 / COF 2 ” indicates the mixing ratio of the flow rate of CH 4 to the flow rate of COF 2 . The column “SiO 2 ” indicates the etching rate (nm / min) of the insulating film 20. The column “PR” indicates the etching rate (nm / min) of the resist mask 10. The column “selectivity” indicates the ratio of the etching rate of the insulating film 20 to the etching rate of the resist mask 10. The values in Table 2 are average values of 10 samples.

図7は、上記実験の結果を示すグラフである。図7のグラフにおいて、横軸が、COF2の流量に対するCH4の流量の混合比を表し、縦軸がエッチングレートを表す。グラフG10が、レジストマスク10のエッチングレートを表す。グラフG20が、絶縁膜20のエッチングレートを表す。 FIG. 7 is a graph showing the results of the experiment. In the graph of FIG. 7, the horizontal axis represents the mixing ratio of the flow rate of CH 4 to the flow rate of COF 2 , and the vertical axis represents the etching rate. A graph G10 represents the etching rate of the resist mask 10. A graph G20 represents the etching rate of the insulating film 20.

表2および図7より、COF2の流量に対するCH4の流量の混合比が0.60より小さい領域で、絶縁膜20(SiO2)がエッチングされることが分かる。また、絶縁膜20がエッチングされる領域においては、表2の「選択性」の値が1以上であり、レジストマスク10に対して絶縁膜20がより多くエッチングされることが分かる。よって、図2のステップS100においては、COF2の流量に対するCH4の流量の混合比が0.60より低い混合比を設定することにより、エッチングが行われることが分かる。 From Table 2 and FIG. 7, it can be seen that the insulating film 20 (SiO 2 ) is etched in a region where the mixing ratio of the flow rate of CH 4 to the flow rate of COF 2 is less than 0.60. Further, in the region where the insulating film 20 is etched, the value of “selectivity” in Table 2 is 1 or more, and it can be seen that the insulating film 20 is etched more than the resist mask 10. Therefore, in step S100 of FIG. 2, it can be seen that the etching is performed by setting the mixing ratio of the flow rate of CH 4 to the flow rate of COF 2 lower than 0.60.

また、表2の結果より、COF2の流量に対するCH4の流量の混合比は、エッチングの選択性の観点から、0.50より小さいことが好ましく、0.45より小さいことがより好ましい。そして、COF2の流量に対するCH4の流量の混合比は、エッチングの選択性の観点から、0.20以上であることが好ましく、0.25以上であることがより好ましく、0.35以上であることがさらに好ましい。 From the results in Table 2, the mixing ratio of the CH 4 flow rate to the COF 2 flow rate is preferably less than 0.50 and more preferably less than 0.45 from the viewpoint of etching selectivity. The mixing ratio of the flow rate of CH 4 to the flow rate of COF 2 is preferably 0.20 or more, more preferably 0.25 or more, and 0.35 or more from the viewpoint of etching selectivity. More preferably it is.

図8は、COF2の流量に対するCH4の流量の混合比が0.20のときの処理後の基板Sの顕微鏡写真である。図9は、COF2の流量に対するCH4の流量の混合比が0.28のときの処理後の基板Sの顕微鏡写真である。図8および図9より、COF2の流量に対するCH4の流量の混合比を制御することで、エッチングの側壁の角度を制御できることが分かる。より具体的には、COF2の流量に対するCH4の流量の混合比が小さい方(図8参照)が、レジストマスク10(特に側面12)がより多くエッチングされ、エッチングされた絶縁膜20の側面23の絶縁膜20表面(水平面)に対する内角が小さくなることが分かる。 FIG. 8 is a photomicrograph of the substrate S after processing when the mixing ratio of the flow rate of CH 4 to the flow rate of COF 2 is 0.20. FIG. 9 is a photomicrograph of the substrate S after processing when the mixing ratio of the flow rate of CH 4 to the flow rate of COF 2 is 0.28. 8 and 9, it can be seen that the angle of the etching sidewall can be controlled by controlling the mixing ratio of the CH 4 flow rate to the COF 2 flow rate. More specifically, when the mixing ratio of the flow rate of CH 4 to the flow rate of COF 2 is smaller (see FIG. 8), the resist mask 10 (especially the side surface 12) is more etched, and the side surface of the etched insulating film 20 It can be seen that the inner angle of the surface 23 with respect to the surface of the insulating film 20 (horizontal plane) becomes small.

図10は、COF2の流量に対するCH4の流量の混合比が0.70のときの処理後の基板Sの顕微鏡写真である。図10において、技術の理解を容易にするために、レジストマスク10を強調して示す。上記実験において、表2において絶縁膜20のエッチングレートが0である、混合比が0.64以上の条件下では、絶縁膜20上に堆積物が確認された。たとえば、図10より、COF2の流量に対するCH4の流量の混合比が0.70の条件下では、レジストマスク10の側面12および上面11に堆積物40が堆積していることがわかる。レジストマスク10の側面12に上面11よりも多く堆積物40が堆積している。 FIG. 10 is a micrograph of the substrate S after processing when the mixing ratio of the flow rate of CH 4 to the flow rate of COF 2 is 0.70. In FIG. 10, the resist mask 10 is highlighted to facilitate understanding of the technique. In the above experiment, deposits were confirmed on the insulating film 20 under the condition that the etching rate of the insulating film 20 in Table 2 is 0 and the mixing ratio is 0.64 or more. For example, FIG. 10 shows that the deposit 40 is deposited on the side surface 12 and the upper surface 11 of the resist mask 10 under the condition that the mixing ratio of the flow rate of CH 4 to the flow rate of COF 2 is 0.70. More deposit 40 is deposited on the side surface 12 of the resist mask 10 than on the upper surface 11.

堆積物40の堆積は、以下のような反応を経て生じると推測される。すなわち、高周波電圧の印加により、COF2とCH4が励起され、レジストマスク10や絶縁膜20(SiO2)に、CH系やCF、CF2モノマーが吸着される。これらのモノマーに対し、CH4の励起によるH*が重合反応を起こしてCF系のポリマーを形成し、保護膜40となる。このため、H*を供給するCH4の量が増えるほど、保護膜40は生成されやすくなる。 The deposition of the deposit 40 is presumed to occur through the following reaction. That is, by applying a high frequency voltage, COF 2 and CH 4 are excited, and CH-based, CF, and CF 2 monomers are adsorbed on the resist mask 10 and the insulating film 20 (SiO 2 ). With respect to these monomers, H * by excitation of CH 4 causes a polymerization reaction to form a CF-based polymer, which becomes the protective film 40. Therefore, the protective film 40 is more easily generated as the amount of CH 4 that supplies H * increases.

よって、保護膜40の成長レートは、主に、COF2の流量に対するCH4の流量の混合比によって制御可能である。すなわち、CH4/COF2が大きくなると成長レートは増加し、CH4/COF2が0.60を超えると、保護膜40の成長レートがエッチングレートを超えるため、エッチングが生じなくなる(表2参照)。このことから、図2のステップS200においては、COF2の流量に対するCH4の流量の混合比が0.60より高い混合比を設定することにより、堆積物40の堆積が行われることが分かる。また、COF2の流量に対するCH4の流量の混合比が0.60を超えてより高い値になるほど、堆積物40の堆積がより多くなることが分かる。たとえば、COF2の流量に対するCH4の流量の混合比を0.70より高い値にして、保護膜形成工程を実施することが好ましく、0.80より高い値にして、保護膜形成工程を実施することがより好ましく、0.90より高い値にして、保護膜形成工程を実施することがさらに好ましい。 Therefore, the growth rate of the protective film 40 can be controlled mainly by the mixing ratio of the flow rate of CH 4 to the flow rate of COF 2 . That is, as CH 4 / COF 2 increases, the growth rate increases. When CH 4 / COF 2 exceeds 0.60, the growth rate of the protective film 40 exceeds the etching rate, so that etching does not occur (see Table 2). ). From this, it can be seen that in step S200 of FIG. 2, the deposit 40 is deposited by setting the mixing ratio of the flow rate of CH 4 to the flow rate of COF 2 higher than 0.60. It can also be seen that the deposit 40 is deposited more as the mixing ratio of the CH 4 flow rate to the COF 2 flow rate exceeds 0.60 and becomes higher. For example, the protective film forming step is preferably performed by setting the mixing ratio of the flow rate of CH 4 to the flow rate of COF 2 to a value higher than 0.70, and the protective film forming step is performed at a value higher than 0.80. More preferably, the protective film forming step is more preferably performed at a value higher than 0.90.

C.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
C. Variation:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

C1.変形例1:
上記実施形態においては、ステップS100,S200の処理ガスとして、CH4とCOF2を所定の比率で含む混合ガスが使用される。しかし、COF2に代えてCHF3を使用することもできる。
C1. Modification 1:
In the above embodiment, a mixed gas containing CH 4 and COF 2 at a predetermined ratio is used as the processing gas in steps S100 and S200. However, CHF 3 can be used instead of COF 2 .

C2.変形例2:
上記実施例においては、絶縁膜20はSiO2で設けられていた。しかし、絶縁膜が他の素材で構成されても、上記実施形態の処理によって、アスペクト比の高いエッチングを行うことができる。絶縁膜は、SiO2のほか、たとえば、AlN、GaO、SiNとすることができる。そして、絶縁膜は、金属酸化物とすることができる。なお、絶縁膜は、反応してフッ化物ができたときに、気化しやすい素材で構成されることが好ましい。
また、半導体基板30は、GaNやSiC、Si、AlN、GaOなどで構成することができる。
C2. Modification 2:
In the above embodiment, the insulating film 20 is made of SiO 2 . However, even when the insulating film is made of another material, etching with a high aspect ratio can be performed by the processing of the above embodiment. In addition to SiO 2 , the insulating film can be, for example, AlN, GaO, or SiN. The insulating film can be a metal oxide. Note that the insulating film is preferably made of a material that easily vaporizes when a fluoride is formed by reaction.
The semiconductor substrate 30 can be composed of GaN, SiC, Si, AlN, GaO, or the like.

絶縁体の材料としてAlN、GaOを採用する場合には、キャリアを発生する不純物を含まない1μm以下のAlN、GaOの薄膜を、(パワー)トランジスタのゲート絶縁膜や、素子(トランジスタやダイオードなど)の保護膜として使用することができる。また、ゲート絶縁膜の材料としてAlN、GaOを採用する場合には、必要に応じて、AlONやGaONのようなオキシナイトライドの態様で採用することもできる。一方、基板(半導体)の材料としてAlN、GaOを採用する場合には、キャリアを発生する不純物がドーピング(1014〜1020cm-3)されたAlN、GaOを採用することができる。なお、基板(半導体)の材料としてAlN、GaOを採用する場合には、支持基板として扱いやすい100μm以上の厚さを持つ態様とすることが好ましい。 When AlN or GaO is used as an insulator material, an AlN or GaO thin film of 1 μm or less that does not contain impurities that generate carriers is used as a gate insulating film of a (power) transistor or an element (such as a transistor or a diode). It can be used as a protective film. Further, when AlN or GaO is adopted as the material of the gate insulating film, it can be adopted in the form of oxynitride such as AlON or GaON, if necessary. On the other hand, when AlN and GaO are employed as the material of the substrate (semiconductor), AlN and GaO doped with impurities that generate carriers (1014 to 1020 cm −3 ) can be employed. When AlN or GaO is used as the material of the substrate (semiconductor), it is preferable that the substrate has a thickness of 100 μm or more that is easy to handle as a support substrate.

また、上記実施例では、レジストマスク10として東京応化工業株式会社製のTCIR−ZR8800PBを使用した。しかし、東京応化工業株式会社製のTCIR−ZR8800PBを使用する場合に限らず、絶縁膜20に応じて適切にレジストマスク10を選択することで、上記実施態様によって同様の効果が達成され得る。   In the above embodiment, TCIR-ZR8800PB manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. was used as the resist mask 10. However, not only when using TCIR-ZR8800PB manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., but by selecting the resist mask 10 appropriately according to the insulating film 20, the same effect can be achieved by the above embodiment.

C3.変形例3:
上記実施形態においては、N回、ステップS100のエッチングと、ステップS200の堆積処理が繰り返される。しかし、エッチングと堆積処理の繰り返し回数は、他の方法で定めることもできる。たとえば、エッチングによって形成される絶縁膜の凹部の深さや絶縁膜の凹部の底の厚みをモニタし、それらが所定の寸法になった際に、エッチングと堆積処理の繰り返しを終了することもできる。すなわち、エッチングと堆積処理は、何らかの基準に沿って、繰り返し実行されることができる。
C3. Modification 3:
In the above embodiment, the etching in step S100 and the deposition process in step S200 are repeated N times. However, the number of repetitions of the etching and deposition processes can be determined by other methods. For example, the depth of the concave portion of the insulating film formed by etching or the thickness of the bottom of the concave portion of the insulating film can be monitored, and the repetition of the etching and deposition processing can be terminated when they become a predetermined size. That is, the etching and deposition processes can be performed repeatedly according to some criteria.

上記実施形態においては、各処理ガスは、複数の管である処理ガス供給管200を介して独立にシリンダーキャビネット100からドライエッチング装置300に供給される。しかし、2以上の処理ガスが、共通の管で、シリンダーキャビネットからドライエッチング装置に供給される態様とすることもできる。そして、ドライエッチング装置に供給されるべきすべてのガスが、共通の管で、シリンダーキャビネットからドライエッチング装置に供給される態様とすることもできる。   In the above-described embodiment, each processing gas is independently supplied from the cylinder cabinet 100 to the dry etching apparatus 300 via the processing gas supply pipes 200 that are a plurality of pipes. However, it is also possible to adopt a mode in which two or more process gases are supplied from the cylinder cabinet to the dry etching apparatus using a common pipe. And all the gas which should be supplied to a dry etching apparatus can also be set as the aspect supplied to a dry etching apparatus from a cylinder cabinet by a common pipe | tube.

上記実施例においては、誘導結合型プラズマ反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching:RIE)が行われた。しかし、エッチングは、容量結合型RIE(Capacitive Coupled Plasma-RIE:CCP−RIE)、ECR−RIE(Electron Cyclotron Resonance-RIE)、マグネトロンRIEなど、他の反応性イオンエッチングによって行うこともできる。また、エッチングは、反応性イオンエッチングに限らず、イオンミリングなど、他の方法で実行することもできる。   In the above embodiment, inductively coupled plasma reactive ion etching (RIE) was performed. However, the etching can also be performed by other reactive ion etching such as capacitively coupled plasma-RIE (CCP-RIE), ECR-RIE (Electron Cyclotron Resonance-RIE), or magnetron RIE. Etching is not limited to reactive ion etching, and can be performed by other methods such as ion milling.

100…シリンダーキャビネット
101…高圧タンク
102…圧力調整器
103…高圧タンク
104…圧力調整器
200…処理ガス供給管
300…ドライエッチング装置
301…ステージ
302…アンテナ
303…マスフローコントローラ
304…第1の高周波電源
305…第2の高周波電源
306…制御部
10…レジストマスク
11…レジストマスク10の上面
12…レジストマスク10の側面
20…絶縁膜
21…絶縁膜20の上面
22…露出した絶縁膜20の上面
23…露出した絶縁膜20の側面
30…半導体基板
40…堆積物
41…絶縁膜20の上面22に堆積した保護膜
42…レジストマスク10の上面11に堆積した保護膜
43…レジストマスク10の側面12に堆積した保護膜
44…絶縁膜20の側面23に堆積した保護膜
S…基板
G10…レジストマスク10のエッチングレートを表すグラフ
G20…絶縁膜20のエッチングレートを表すグラフ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Cylinder cabinet 101 ... High pressure tank 102 ... Pressure regulator 103 ... High pressure tank 104 ... Pressure regulator 200 ... Processing gas supply pipe 300 ... Dry etching apparatus 301 ... Stage 302 ... Antenna 303 ... Mass flow controller 304 ... 1st high frequency power supply 305 ... Second high frequency power supply 306 ... Control unit 10 ... Resist mask 11 ... Upper surface of resist mask 10 12 ... Side surface of resist mask 10 20 ... Insulating film 21 ... Upper surface of insulating film 20 22 ... Upper surface of exposed insulating film 20 The exposed side surface 30 of the insulating film 30 The semiconductor substrate 40 The deposit 41 The protective film deposited on the upper surface 22 of the insulating film 20 The protective film deposited on the upper surface 11 of the resist mask 10 43 The side surface 12 of the resist mask 10 Protective film 44 deposited on the side surface 23 of the insulating film 20 Stacked protective film S ... Substrate G10 ... Graph showing the etching rate of the resist mask 10 G20 ... Graph showing the etching rate of the insulating film 20

Claims (5)

基板上の絶縁膜に対してドライエッチングを行う方法であって、
(a)CH4とCOF2を含む第1種の混合ガスを用いて、前記絶縁膜のうちレジストマスクに覆われていない部分をエッチングする第1の工程であって、前記第1種の混合ガスにおいて、COF2に対するCH4の混合比が0.60より低い、第1の工程と、
(b)CH4とCOF2を含む第2種の混合ガスを用いて、前記エッチングされた前記絶縁膜の側壁に保護膜を形成する第2の工程であって、前記第2種の混合ガスにおいて、COF2に対するCH4の混合比が0.60より高い、第2の工程と、
(c)前記第1の工程と前記第2の工程を繰り返す工程と、を備える、方法。
A method of performing dry etching on an insulating film on a substrate,
(A) a first step of etching a portion of the insulating film not covered with a resist mask using a first type mixed gas containing CH 4 and COF 2 , wherein the first type mixed A first step in which the mixing ratio of CH 4 to COF 2 is less than 0.60 in the gas;
(B) a second step of forming a protective film on the side wall of the etched insulating film using a second type mixed gas containing CH 4 and COF 2 , wherein the second type mixed gas; A second step wherein the mixing ratio of CH 4 to COF 2 is higher than 0.60;
(C) A method comprising: repeating the first step and the second step.
請求項1記載の方法であって、
前記第1の工程において、CH4とCOF2の混合比が0.45より低い、方法。
The method of claim 1, comprising:
In the first step, the mixing ratio of CH 4 and COF 2 is lower than 0.45.
請求項1または2記載の方法であって、
前記第2の工程において、CH4とCOF2の混合比が0.70より高い、方法。
The method according to claim 1 or 2, comprising:
A method wherein the mixing ratio of CH 4 and COF 2 is higher than 0.70 in the second step.
請求項1から3のいずれかに記載の方法であって、
前記絶縁膜は、金属酸化物、SiO2、SiN、AlN、またはGaOである、方法。
A method according to any one of claims 1 to 3,
The method, wherein the insulating film is a metal oxide, SiO 2 , SiN, AlN, or GaO.
基板上の絶縁膜に対してドライエッチングを行う装置であって、
CH4とCOF2を含む第1種の混合ガスを用いて、前記絶縁膜のうちレジストマスクに覆われていない部分をエッチングする第1の処理部であって、前記第1種の混合ガスにおいて、COF2に対するCH4の混合比が0.60より低い、第1の処理部と、
CH4とCOF2を含む第2種の混合ガスを用いて、前記エッチングされた前記絶縁膜の側壁に保護膜を形成する第2の処理部であって、前記第2種の混合ガスにおいて、COF2に対するCH4の混合比が0.60より高い、第2の処理部と、
前記エッチングと前記保護膜の形成を繰り返し実行させる第3の処理部と、を備える、装置。
An apparatus for performing dry etching on an insulating film on a substrate,
A first processing unit that etches a portion of the insulating film that is not covered with a resist mask using a first type mixed gas containing CH 4 and COF 2 . A first processing section, wherein the mixing ratio of CH 4 to COF 2 is lower than 0.60;
A second processing unit that forms a protective film on a side wall of the etched insulating film using a second type mixed gas containing CH 4 and COF 2 , wherein in the second type mixed gas, A second processing section, wherein the mixing ratio of CH 4 to COF 2 is higher than 0.60;
A third processing unit that repeatedly executes the etching and the formation of the protective film.
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