JP2874263B2 - Etching method of film to be etched composed of silicon compound - Google Patents

Etching method of film to be etched composed of silicon compound

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JP2874263B2
JP2874263B2 JP2075828A JP7582890A JP2874263B2 JP 2874263 B2 JP2874263 B2 JP 2874263B2 JP 2075828 A JP2075828 A JP 2075828A JP 7582890 A JP7582890 A JP 7582890A JP 2874263 B2 JP2874263 B2 JP 2874263B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はシリコン化合物系からなる被エッチング膜の
エッチング方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for etching a film to be etched made of a silicon compound.

[発明の概要] 本発明は、例えばシリコン(Si)基板のような基板上
に形成された酸化シリコン(SiO2)のようなシリコン化
合物系からなる被エッチング膜を異方性エッチングする
方法において、 少なくとも被エッチング膜がエッチングされて下地た
る基板が露出する直前で、CXF2X+2,CXF2X(X≧2の整
数)から選ばれるエッチングガスに、分子中にCとHと
を含むガスを添加して被エッチング膜をエッチングする
か、あるいはNF3とNH3を含むガスからなるダウンフロー
プラズマの照射で被エッチング膜上にエッチング用薄膜
を形成した後、このエッチング用薄膜に例えばレーザ光
のような短波長光を照射してエッチング用薄膜を昇華す
るとともに、エッチング用薄膜中の成分との化学反応で
被エッチング膜をエッチングするというように、イオン
の衝撃を招くことなく、化学的方法による異方性エッチ
ングで、被エッチング膜をエッチングすることにより、 エッチング速度と対Si選択比に支障を招くことなく、
基板損傷を実用上差し支えない程度に低減することがで
きるようにしたものである。
[Summary of the Invention] The present invention relates to a method for anisotropically etching a film to be etched made of a silicon compound such as silicon oxide (SiO 2 ) formed on a substrate such as a silicon (Si) substrate. At least immediately before the substrate to be etched is exposed by etching the film to be etched, C and H are added to the etching gas selected from C X F 2X + 2 and C X F 2X (an integer of X ≧ 2). After etching the film to be etched by adding a gas containing, or forming a thin film for etching on the film to be etched by irradiating a downflow plasma comprising a gas containing NF 3 and NH 3 , for example, Irradiating short wavelength light such as laser light to sublimate the etching thin film and etch the film to be etched by chemical reaction with components in the etching thin film. Without causing an impact of ions, anisotropic etching by chemical methods, by etching the film to be etched, without causing a trouble in an etching rate and to Si selectivity ratio,
The substrate damage can be reduced to such an extent that it does not hinder practical use.

[従来の技術] ULSI,VLSI等の製造プロセスのエッチングにおいて
は、基板の大径化やデザインルールの微細化が進むに伴
って、基板処理面内の均一性のため、装置がバッチ式か
ら枚葉式に変わりつつある。この場合、バッチ式と同様
の生産性(スループット)を維持するには、1度の処理
枚数が少ない分、エッチング速度を高くしなければなら
ず、従来のRIEよりも高密度なプラズマを形成する手段
として、ECR放電を利用したμ波プラズマエッチング装
置やマグネトロンRIE装置が開発され、実用化されてき
ている。例えば、シリコン基板のような基板上にシリコ
ン化合物からなる被エッチング膜としてSiO2膜を形成
し、これを上記マグネトロンRIE装置で、、原料ガスと
してC3F8なる高次フロンガスを46SCCM供給し、その圧力
を2Paに設定してエッチングを行ったところ、第2図に
示すように、パワー密度を上げると、エッチング速度も
上がる特性を示した。ここで、SiO2膜なる被エッチング
膜を下地たる基板が露出するまでエッチングし、C,F系
のポリマーの堆積物を除去した後、基板にArレーザを照
射して励起し、熱波が起きている基板にHeレーザを照射
し、このHeレーザの反射率を調べることにより、基板表
面のダメージ(基板損傷)を測定したところ、第2図に
示すサーマルウエイブシグナル(Thermal Wave Signa
l)を得た。このサーマルウエイブシグナルは、Therma
−Wave Inc.のTHERMA−PROBE TP−2000システムによる
測定値であって、精製して以降のプロセスを経ないシリ
コン基板で25程度を示し、100以下なら半導体装置とし
て使用しても良いものとして設定してある。この第2図
からは、C3F8ガスを用いたマグネトロンRIEでは、パワ
ー密度を上げてエッチング速度を上げ、パワー密度が1W
/cm2以上になると、サーマルウエイブシグナルが100以
上となり、実用に供し得ない基板損傷を生じることがわ
かった。
[Prior art] In the etching of ULSI, VLSI, etc. manufacturing processes, as the diameter of a substrate increases and the design rules become finer, the equipment must be changed from a batch type to a uniform one in the processing surface of the substrate. It is changing to a leaf type. In this case, in order to maintain the same productivity (throughput) as that of the batch type, the etching rate must be increased by the small number of processings at one time, and a higher density plasma is formed than in the conventional RIE. As means, a microwave plasma etching apparatus and a magnetron RIE apparatus using an ECR discharge have been developed and put into practical use. For example, an SiO 2 film is formed as a film to be etched made of a silicon compound on a substrate such as a silicon substrate, and the above magnetron RIE apparatus supplies 46 SCCM of a high-order Freon gas of C 3 F 8 as a raw material gas. Etching was performed with the pressure set to 2 Pa. As shown in FIG. 2, when the power density was increased, the etching rate was increased. Here, the SiO 2 film to be etched is etched until the underlying substrate is exposed, C and F polymer deposits are removed, and the substrate is excited by irradiating the substrate with an Ar laser to generate a heat wave. The substrate was irradiated with a He laser, and the reflectance of the He laser was examined to measure the damage on the substrate surface (substrate damage). The thermal wave signal (Thermal Wave Signa) shown in FIG.
l) got. This thermal wave signal is
-Measured by the Wave Inc. THERMA-PROBE TP-2000 system, indicating about 25 silicon substrates that have not been refined and have not undergone any subsequent processing. I have. From FIG. 2, it can be seen that in the magnetron RIE using C 3 F 8 gas, the power density was increased to increase the etching rate, and the power density was 1 W
It was found that when it was at least / cm 2 , the thermal wave signal was at least 100, which caused substrate damage that could not be put to practical use.

また、上記マグネトロンRIEにおいて、原料ガスとし
てCHF3ガスを用いた場合には、Fラジカルが多すぎてシ
リコン基板との選択比(対Si選択比)が低く、しかも、
CFx+イオンが少なすぎてバッチ式に見合うエッチング速
度を望めなかった。
Further, in the above magnetron RIE, when CHF 3 gas is used as a source gas, the F radical is too much, and the selectivity with respect to the silicon substrate (to Si selectivity) is low.
The amount of CFx + ions was too small to obtain an etching rate suitable for the batch method.

さらに、上記マグネトロンRIEにおいて、原料ガスと
して、CHF3ガスにC2H4ガスを添加して、C2H4ガスの供給
量に対するサーマルウエイブシグナルと対Si選択比(Si
O2/Si選択比)とを測定したところ、第6図に示す結果
を得た。この第6図からは、CHF3ガスにC2H4なる堆積性
のガスを加えることで、高い対Si選択比を得ることはで
きるものの、基板損傷に相当するサーマルウエイブシグ
ナルが100以上に上昇していることがわかる。一方、こ
のエッチング方法でSiO2膜から露出した基板を透過電子
顕微鏡で観察したところ、第7図に示すように、基板表
面から40nmの範囲が高密度な欠陥層になっていた。
Furthermore, in the magnetron RIE, as a source gas, CHF 3 gas was added to C 2 H 4 gas, thermal Wave signals and to Si selectivity to supply the amount of C 2 H 4 gas (Si
O 2 / Si selectivity), the results shown in FIG. 6 were obtained. From this Figure 6, the addition of deposition gas into CHF 3 gas comprising C 2 H 4, although it is possible to obtain a high-to-Si selective ratio, increase the thermal Wave signal 100 or more which corresponds to the substrate damage You can see that it is doing. On the other hand, when the substrate exposed from the SiO 2 film by this etching method was observed with a transmission electron microscope, as shown in FIG. 7, a high-density defect layer was formed in a range of 40 nm from the substrate surface.

[発明が解決しようとする課題] 前述した各種のマグネトロンRIEでは、被エッチング
膜のエッチングが進行して、基板が露出すると、イオン
衝撃による基板損傷を生じるため、エッチング完了後
に、被エッチング膜より露出する基板に形成されている
拡散層表面を、基板損傷が入った深さだけ除去してい
る。しかし、デザインルールの微細化が進むに連れて、
拡散層の深さは浅くなるので、エッチング速度と対Si選
択比に支障を招くことなく、基板損傷を阻止できる異方
性エッチングが望まれている。
[Problems to be Solved by the Invention] In the various magnetron RIEs described above, when the etching of the film to be etched proceeds and the substrate is exposed, the substrate is damaged by ion bombardment. The surface of the diffusion layer formed on the substrate to be removed is removed to a depth at which the substrate is damaged. However, as design rules have become more refined,
Since the depth of the diffusion layer becomes shallow, anisotropic etching capable of preventing substrate damage without affecting the etching rate and the selectivity to Si is desired.

[課題を解決するための手段] そこで第1の発明は、基板上に形成されたシリコン化
合物系からなる被エッチング膜を異方性エッチングする
方法において、CXF2X+2,CXF2X(X≧2の整数)から選
ばれる少なくとも一種を含む第1ガスにより、被エッチ
ング膜を基板が露出する直前までエッチングし、次に、
上記第1ガスに少なくとも分子中にCとHとを含むガス
を添加してなる第2ガスにより、上記被エッチング膜の
残部をエッチングする。
[Means for Solving the Problems] Accordingly, a first invention is a method for anisotropically etching a silicon compound-based film formed on a substrate, comprising: C X F 2X + 2 , C X F 2X A first gas containing at least one selected from (X ≧ 2) is used to etch the film to be etched until immediately before the substrate is exposed;
The remainder of the film to be etched is etched by a second gas obtained by adding a gas containing at least C and H in molecules to the first gas.

第2の発明は、基板上に形成されたシリコン化合物系
からなる被エッチング膜を異方性エッチングする方法に
おいて、NF3とNH3とを含むガスからなるダウンフロープ
ラズマの照射で被エッチング用薄膜を形成する第1工程
と、この第1工程で形成されたエッチング用薄膜に光照
射を行ってエッチング用薄膜を昇華するとともに被エッ
チング膜をエッチングする第2工程とを、交互に行う。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for anisotropically etching a silicon compound-based film formed on a substrate, wherein the thin film to be etched is irradiated with downflow plasma comprising a gas containing NF 3 and NH 3. And a second step of sublimating the etching thin film by irradiating light to the etching thin film formed in the first step and etching the film to be etched.

[作用] 少なくとも、被エッチング膜のエッチングが進行し
て、被エッチング膜から基板が露出する直前において、
被エッチング膜に対してはエッチング性が有りかつ基板
に対しては堆積性の有るCとHとを含むガスの添加の下
に、低パワー密度で被エッチング膜のエッチングを行う
か、あるいは第1工程で形成したエッチング用膜薄にレ
ーザのような短波長光を照射して、エッチング用薄膜を
昇華するとともに、この昇華するエッチング用薄膜中の
成分で被エッチング膜のエッチングを行うことにより、
エッチング速度と対Si選択比とに支障を招くことなく、
基板へのイオン衝撃が非常に少ない異方性エッチング
で、被エッチング膜をエッチングして基板を露出する。
[Operation] At least immediately before the etching of the film to be etched proceeds and the substrate is exposed from the film to be etched,
The film to be etched is etched at a low power density under the addition of a gas containing C and H, which has an etching property for the film to be etched and has a deposition property for the substrate, or By irradiating the thin film for etching formed in the process with short-wavelength light such as a laser to sublimate the thin film for etching and etching the film to be etched with the components in the thin film for etching sublimating,
Without affecting the etching rate and the selectivity to Si,
The film to be etched is etched by anisotropic etching with very little ion bombardment on the substrate to expose the substrate.

[実施例] 第1実施例(第1の発明の一実施例に相当する。第1
〜4図参照) 先ず、第1図(A)に示すように、拡散層2が形成さ
れているシリコン基板のような基板1上全面に、シリコ
ン化合物系からなる被エッチング膜としてのSiO2膜3を
形成し、この被エッチング膜3の上に、フォトリソグラ
フィの技法で、基板1の拡散層2と対応する部分に開口
4aを有するレジストパターン4を形成する。
Example 1 Example 1 (corresponds to an example of the first invention.
First, as shown in FIG. 1A, an SiO 2 film as a film to be etched made of a silicon compound is formed on the entire surface of a substrate 1 such as a silicon substrate on which a diffusion layer 2 is formed. An opening 3 is formed on the film 3 to be etched by photolithography at a portion corresponding to the diffusion layer 2 of the substrate 1.
A resist pattern 4 having 4a is formed.

次に、マグネトロンRIEにより、第1ステップのエ
ッチングと、第2ステップのエッチングとを行う。
Next, the first step etching and the second step etching are performed by magnetron RIE.

第1ステップのエッチングでは、CXF2X+2,CXF
2X(X≧2の整数)から選ばれる少なくとも一種を含む
第1ガスなる高次のフロンガスを原料ガスとして、パワ
ー密度を1.3W/cm2以上に設定し、第1図(B)に示すよ
うに、レジストパターン4をマスクとして、被エッチン
グ膜3を基板1の拡散層2が露出する直前までエッチン
グして、被エッチング膜3に孔5を形成する。具体的に
は、この第1ステップのエッチングにおいては、被エッ
チング膜3に、エッチング深さのばらつき±3〜5%を
加味しつつ、被エッチング膜3の例えば5000Åの厚さの
90〜98%の深さを有する孔5を形成した。この第1ステ
ップのエッチングの具体的な条件は、 原料ガス ;C3F8 46SCCM 圧 力;2Pa パワー密度;2.76W/cm2 磁 場;100G(基板1上で) とした。この第1ステップのエッチングでは、第2図に
示すように、原料ガスとパワー密度とからして、高速異
方性のエッチングである。
In the first etching step, C X F 2X + 2 , C X F
The power density is set to 1.3 W / cm 2 or more using a high-order fluorocarbon gas as the first gas containing at least one selected from 2X (an integer of X ≧ 2) as shown in FIG. 1 (B). Then, using the resist pattern 4 as a mask, the film 3 to be etched is etched until just before the diffusion layer 2 of the substrate 1 is exposed, thereby forming a hole 5 in the film 3 to be etched. More specifically, in the etching of the first step, the thickness of the film 3 to be etched is, for example, 5000 ° while the variation of the etching depth ± 3 to 5% is taken into consideration.
Holes 5 having a depth of 90-98% were formed. Specific conditions for etching of the first step, the raw material gas; was 100G (on the substrate 1); C 3 F 8 46 SCCM Pressure: 2 Pa Power density; 2.76W / cm 2 magnetic field. In the etching of the first step, as shown in FIG. 2, high-speed anisotropic etching is performed based on the source gas and the power density.

第2ステップのエッチングでは、上記第1ステップの
エッチングにロードロックを保持しつつ、上記第1ガス
に少なくとも分子中にCとHとを含むガスを添加してな
る第2ガスを原料ガスとして、パワー密度を1.3W/cm2
下に設定し、第1図(C)に示すように、レジストパタ
ーン4をマスクとして被エッチング膜3の孔5底部に残
った部分(残部)3aを、基板1の拡散層2が露出するま
でオーバーエッチングを含むエッチングを行って、被エ
ッチング膜3にコンタクトホール6を形成する。この第
2ステップのエッチングの具体的な条件は、 原料ガス ;C3F8/C2H4 46/7SCCM 圧 力;2Pa パワー密度;0.88W/cm2 磁 場;100G(基板1上で) とした。
In the etching in the second step, while maintaining a load lock in the etching in the first step, a second gas obtained by adding a gas containing at least C and H in molecules to the first gas is used as a source gas. The power density was set to 1.3 W / cm 2 or less, and as shown in FIG. 1 (C), a portion (remaining portion) 3a remaining at the bottom of the hole 5 of the film 3 to be etched was formed using the resist pattern 4 as a mask. Etching including over-etching is performed until the diffusion layer 2 is exposed to form a contact hole 6 in the film 3 to be etched. Specific conditions for the etching in the second step are as follows: source gas; C 3 F 8 / C 2 H 4 46/7 SCCM pressure; 2 Pa power density; 0.88 W / cm 2 magnetic field; ).

ここで、第2図は第1ステップのエッチングにおける
パワー密度に対するエッチング速度とサーマルウエイブ
シグナルとを示す測定結果である。第3図は第2ステッ
プのエッチングにおけるC2H4の添加割合に対するサーマ
ルウエイブシグナルと対Si選択比とを示す測定結果であ
る。第4図は第2ステップのエッチングにおいて、コン
タクトホール6の底部に露出した基板1の透過電子顕微
鏡での観察結果である。
Here, FIG. 2 is a measurement result showing the etching rate and the thermal wave signal with respect to the power density in the etching of the first step. FIG. 3 is a measurement result showing the thermal wave signal and the selectivity to Si with respect to the addition ratio of C 2 H 4 in the etching in the second step. FIG. 4 shows the results of observation of the substrate 1 exposed at the bottom of the contact hole 6 with a transmission electron microscope in the etching in the second step.

これら第2図,第3図,第4図の測定結果にもとづい
て、上記第1ステップと第2ステップとのエッチングに
ついて考察すると、第1ステップのエッチングではエッ
チング速度が900nm/分以上であり、第2ステップのエッ
チングでは対Si選択比が15以上で、しかも基板損傷を相
当するサーマルウエイブシグナルが90以下であることが
わかる。また、第2図からは、パワー密度が0.88〜1.33
W/cm2の間に、サーマルウエイブシグナルとのパワー密
度依存性の傾向が変わるところがあることがわかる。第
3図からは、C2H4ガスの添加が総ガス流量の1〜15%の
範囲であると、C2H4ガスのSiO2ではエッチング、Siでは
デポである性質により、サーマルウエイブシグナルの上
昇を起こさずに、対Si選択比のみが向上することがわか
る。第4図からは、基板面内均一性が確保されていると
ともに、基板損傷もないことが確認できる。
Considering the etching of the first step and the second step based on the measurement results of FIGS. 2, 3 and 4, the etching rate of the first step is 900 nm / min or more. In the etching of the second step, it is found that the selectivity to Si is 15 or more and the thermal wave signal corresponding to substrate damage is 90 or less. From FIG. 2, the power density is 0.88 to 1.33.
It can be seen that there is a portion where the tendency of the power density dependence with the thermal wave signal changes between W / cm 2 . From FIG. 3, it can be seen that when the addition of C 2 H 4 gas is in the range of 1 to 15% of the total gas flow rate, the thermal wave signal is generated due to the etching property of SiO 2 of C 2 H 4 gas and the deposition property of Si. It can be seen that only the selectivity with respect to Si is improved without causing an increase in the ratio. From FIG. 4, it can be confirmed that the in-plane uniformity of the substrate is ensured and the substrate is not damaged.

なお、この第1実施例における第1ステップのエッチ
ングの原料ガスは、C3F8以外の、例えばC2F6,C4F8,C4F
10等のガスでも良い。また、第2ステップのエッチング
での添加ガスは、C2H4以外の、例えばエチレン,アセチ
レン,メタン,エタン,メタノール等のガスでも可能で
あり、特に、Cの間に多重結合を含む不飽和系のガスで
あれば好ましい。さらに、被エッチング膜3は、PSG,B
S,SOGあるいはSiN系でも適用可能である。
The source gas for the first step etching in the first embodiment is other than C 3 F 8 , for example, C 2 F 6 , C 4 F 8 , C 4 F
A gas such as 10 may be used. The additional gas used in the etching in the second step may be a gas other than C 2 H 4 , for example, a gas such as ethylene, acetylene, methane, ethane, or methanol. A system gas is preferable. Further, the film to be etched 3 is made of PSG, B
It can be applied to S, SOG or SiN.

第2実施例(第2の発明の一実施例に相当する。第5
図参照) 先ず、第5図(A)に示すように、拡散層2が形成さ
れているシリコン基板のような基板1上全面に、シリコ
ン化合物系からなる被エッチング膜としてのSiO2膜3を
形成し、この被エッチング膜3の上に、フォトリソグラ
フィの技法で、基板1の拡散層2と対応する部分に開口
4aを有するレジストパターン4を形成した後、このレジ
ストパターン4と被エッチング膜3とを含む基板1に、
酸化を遮断した状態で、NF3とNH3とを含むガスからなる
ダウンフロープラズマを照射する第1工程により、(NH
42SiF6なる被エッチング用薄膜10を形成する。
Second Embodiment (corresponding to one embodiment of the second invention. Fifth Embodiment
First, as shown in FIG. 5A, an SiO2 film 3 as a film to be etched made of a silicon compound is formed on the entire surface of a substrate 1 such as a silicon substrate on which a diffusion layer 2 is formed. Then, an opening is formed on the portion of the substrate 1 corresponding to the diffusion layer 2 by photolithography on the film 3 to be etched.
After forming the resist pattern 4 having 4a, the substrate 1 including the resist pattern 4 and the film 3 to be etched is formed on the substrate 1.
In the first step of irradiating a down-flow plasma composed of a gas containing NF 3 and NH 3 with the oxidation blocked, (NH
4 ) Form a thin film 10 to be etched of 2 SiF 6 .

次に、上記第1工程で形成されたエッチング用薄膜10
に、真空中で、エキシマレーザのような短波長光11を照
射する第2工程により、エッチング用薄膜10を100℃程
度に加熱する。すると、エッチング薄膜10のレージスト
パターン4上の部分が昇華するとともに、エッチング薄
膜10の開口4aの底部に位置する被エッチング膜3上の部
分が昇華すると同時に被エッチング膜3を構成するSiO2
を化学的にエッチングし、被エッチング膜3にレジスト
パターン4をマスクとする孔12を形成する(このエッチ
ングのメガニズムは、例えば、信学技法;SDM89−48;第3
6,36頁参照。ただし、この参考文献のエッチングは等方
性である)。この第2工程においては、エッチング用薄
膜10のレジストパターン4の開口4aの孔壁面を覆ってい
る部分全部は、昇華温度まで十分に上昇しないので、そ
の表面側が昇華するが、開口4aの孔壁面側の部分がサイ
ドウオール13として残った状態となる。
Next, the etching thin film 10 formed in the first step is formed.
Then, in a second step of irradiating short-wavelength light 11 such as an excimer laser in a vacuum, the etching thin film 10 is heated to about 100 ° C. Then, the portion of the etching thin film 10 on the ragist pattern 4 is sublimated, and the portion of the etching thin film 10 on the etching target film 3 located at the bottom of the opening 4a is sublimated, and at the same time, SiO 2 constituting the etching target film 3 is sublimated.
Is chemically etched to form a hole 12 in the film 3 to be etched using the resist pattern 4 as a mask (for example, the meganism of this etching is described in, for example, IEICE; SDM89-48;
See page 6,36. However, the etching in this reference is isotropic). In the second step, the entire surface of the etching thin film 10 covering the hole wall surface of the opening 4a of the resist pattern 4 does not sufficiently rise to the sublimation temperature. The side portion remains as the side wall 13.

そして、再び、上記第1工程を行うことより、レジス
トパターン4とサイドウオール13と孔12の底部の被エッ
チング膜3との上に、(NH42SiF6なるエッチング用薄
膜10を形成した後、第2工程を行うことより、エッチン
グ用薄膜10を昇華するとともに被エッチング膜3を化学
的にエッチングして被エッチング膜3に前回よりも深さ
の深くなった孔12Aを形成するというように、基板1の
拡散層2が露出するまで上記第1工程と第2工程とを交
互に行って、被エッチング膜3にコンタクトホール6
(第1図(C)参照)を形成する。この第2工程におい
ても、エッチング用薄膜1のサイドウオール13と孔12の
孔壁面とを覆っている部分全部は、昇華温度まで十分に
上昇しないので、その表面側が昇華するが、サイドウオ
ール13側と孔12の孔壁面側との部分がサイドウオール14
として残った状態となる。よって、上記第1工程と第2
工程とを交互に行うエッチングは、異方性エッチングで
あり、しかも、エッチング用薄膜10が加熱されて昇華す
ると同時にSiO2と化学的に反応するが基板1のSiと反応
しないという対Si選択性を有するエッチングであるの
で、被エッチング膜3のエッチングが進行して基板1の
拡散層2が露出しても基板損傷を阻止できる。
By performing the first step again, the etching thin film 10 of (NH 4 ) 2 SiF 6 was formed on the resist pattern 4, the sidewalls 13, and the film 3 to be etched at the bottom of the hole 12. After that, by performing the second step, the etching thin film 10 is sublimated and the film 3 to be etched is chemically etched to form a hole 12A in the film 3 to be etched which is deeper than the previous time. The first and second steps are alternately performed until the diffusion layer 2 of the substrate 1 is exposed, so that the contact hole 6 is formed in the film 3 to be etched.
(See FIG. 1C). Also in the second step, the entire portion of the etching thin film 1 covering the side wall 13 and the hole wall surface of the hole 12 does not sufficiently rise to the sublimation temperature. The part of the hole 12 with the hole wall side is the side wall 14.
Will be left. Therefore, the first step and the second step
The etching in which the process and the process are alternately performed is anisotropic etching, and furthermore, the etching thin film 10 is heated and sublimated, and at the same time, reacts chemically with SiO 2 but does not react with Si of the substrate 1. Therefore, even if the etching of the film-to-be-etched 3 proceeds and the diffusion layer 2 of the substrate 1 is exposed, substrate damage can be prevented.

この第2実施例においては、第2工程での照射光11を
エキシマレーザで行っているので、エキシマレーザの交
互に繰り返す照射と停止との時間を制御し、その停止中
に第1工程を行ってエッチング用薄膜10を形成すること
もできる。
In the second embodiment, since the irradiation light 11 in the second step is performed by an excimer laser, the time of alternately repeating irradiation and stop of the excimer laser is controlled, and the first step is performed during the stop. The etching thin film 10 can also be formed.

なお、この第2実施例における被エッチング膜3は、
PSG,BSG等不純物を含むものでも良い。また、照射光11
はエキシマレーザ以外のレーザあるいは重水素ランプ,
キセノン水銀ランプ,高圧水銀ランプ等の短波長光でも
適用可能である。さらに、基板1が露出する直前まで
は、第1実施例のような高速異方性を主としたエッチン
グを行った後、第1図(B)に示す被エッチング膜3の
孔5底部の残部3aに、第1工程と第2工程とを交互に行
うことも可能である。
The film 3 to be etched in the second embodiment is
It may be one containing impurities such as PSG and BSG. In addition, irradiation light 11
Is a laser other than an excimer laser or a deuterium lamp,
It can be applied to short wavelength light such as a xenon mercury lamp and a high pressure mercury lamp. Further, until just before the substrate 1 is exposed, etching mainly with high-speed anisotropy as in the first embodiment is performed, and then the remaining portion at the bottom of the hole 5 of the film 3 to be etched shown in FIG. 3a, the first step and the second step can be performed alternately.

[発明の効果] 以上のように本発明によれば、少なくとも、被エッチ
ング膜より基板が露出する直前から、基板へのイオン衝
撃が非常に少ない状態で異方性エッチングを行って基板
を露出するので、エッチング速度と対Si選択比とに支障
を招くことなく、基板損傷を阻止することができる。し
かも、エッチング完了後における基板表面の基板損傷除
去処理を省略でき、生産性を向上することもできる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, at least immediately before the substrate is exposed from the film to be etched, the substrate is exposed by performing anisotropic etching with very little ion bombardment on the substrate. Therefore, damage to the substrate can be prevented without affecting the etching rate and the selectivity to Si. In addition, the substrate damage removal processing on the substrate surface after the completion of the etching can be omitted, and the productivity can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(A),(B),(C)は第1の本発明に相当す
る第1実施例の工程図、第2図は同第1実施例の第1ス
テップのエッチングにおけるパワー密度に対するSiO2
エッチング速度とサーマルウエイブシグナルとの測定結
果を示す特性図、第3図は同第1実施例の第2ステップ
のエッチングにおける添加ガスの添加割合に対するサー
マルウエイブシグナルと対Si選択比との測定結果を示す
特性図、第4図は同第1実施例におけるエッチング後の
基板の透過電子顕微鏡写真を忠実にトレースした測定結
果図、第5図(A),(B),(C),(D)は第2の
本発明に相当する第2実施例の工程図、第6図は従来の
原料ガスとしてCHF3ガスにC2H4ガスを添加したガスを用
いたマグネトロンRIEにおける添加ガスの割合に対する
サーマルウエイブシグナルと対Si選択比との測定結果を
示す特性図、第7図は同従来のCHF3/C2H4なる原料ガス
を用いたマグネトロンRIEでエッチングした基板の透過
電子顕微鏡写真を忠実にトレースした測定結果図であ
る。 1……基板、3……被エッチング膜、4……レジストパ
ターン、5,12,12A……孔、6……コンタクトホール、10
……エッチング用薄膜、11……レーザ光(短波長光、あ
るいは照射光)、13,14……サイドウオール。
1 (A), 1 (B) and 1 (C) are process diagrams of a first embodiment corresponding to the first invention, and FIG. 2 is a graph showing power density in a first step of etching of the first embodiment. FIG. 3 is a characteristic diagram showing the measurement results of the etching rate of SiO 2 and the thermal wave signal, and FIG. 3 shows the relationship between the thermal wave signal and the selectivity to Si with respect to the addition ratio of the additive gas in the etching in the second step of the first embodiment. FIG. 4 is a characteristic diagram showing measurement results, FIG. 4 is a measurement result diagram obtained by faithfully tracing a transmission electron micrograph of the substrate after etching in the first embodiment, and FIGS. 5 (A), (B), (C), and FIG. (D) is a process diagram of a second embodiment corresponding to the second invention, and FIG. 6 is an additional gas in a magnetron RIE using a gas obtained by adding C 2 H 4 gas to CHF 3 gas as a conventional source gas. Thermal sig for percentage of Fig. 7 is a characteristic diagram showing the measurement results of the null and the selectivity to Si. Fig. 7 is a faithful trace of a transmission electron micrograph of a substrate etched by magnetron RIE using the same source gas as CHF 3 / C 2 H 4. It is the measurement result figure which performed. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 3 ... Etched film, 4 ... Resist pattern, 5, 12, 12A ... Hole, 6 ... Contact hole, 10
…… etching thin film, 11… laser light (short wavelength light or irradiation light), 13,14 …… side wall.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板上に形成されたシリコン化合物系から
なる被エッチング膜を異方性エッチングする方法におい
て、 CXF2X+2,CXF2X(X≧2の整数)から選ばれる少なくと
も一種を含む第1ガスにより、被エッチング膜を基板が
露出する直前までエッチングし、 次に、上記第1ガスに少なくとも分子中にCとHとを含
むガスを添加してなる第2ガスにより、上記被エッチン
グ膜の残部をエッチングすることを特徴とする、 シリコン化合物系からなる被エッチング膜のエッチング
方法。
In a method for anisotropically etching a silicon compound-based film formed on a substrate, at least one selected from C X F 2X + 2 and C X F 2X (X ≧ 2). The film to be etched is etched with a first gas containing one kind until just before the substrate is exposed. Next, a second gas obtained by adding a gas containing at least C and H in molecules to the first gas is used. A method for etching a film to be etched comprising a silicon compound, comprising etching the remaining portion of the film to be etched.
【請求項2】基板上に形成されたシリコン化合物系から
なる被エッチング膜を異方性エッチングする方法におい
て、 NF3とNH3とを含むガスからなるダウンフロープラズマの
照射で被エッチング用薄膜を形成する第1工程と、 この第1工程で形成されたエッチング用薄膜に光照射を
行ってエッチング用薄膜を昇華するとともに被エッチン
グ膜をエッチングする第2工程とを、 交互に行うことを特徴とする、 シリコン化合物系からなる被エッチング膜のエッチング
方法。
2. A method for anisotropically etching a silicon compound-based film to be etched formed on a substrate, comprising: irradiating a thin film to be etched by irradiation with a downflow plasma comprising a gas containing NF 3 and NH 3. The first step of forming and the second step of sublimating the thin film for etching by irradiating light to the thin film for etching formed in the first step and etching the film to be etched are performed alternately. A method of etching a film to be etched comprising a silicon compound.
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