JP4854874B2 - Dry etching method - Google Patents
Dry etching method Download PDFInfo
- Publication number
- JP4854874B2 JP4854874B2 JP2001189579A JP2001189579A JP4854874B2 JP 4854874 B2 JP4854874 B2 JP 4854874B2 JP 2001189579 A JP2001189579 A JP 2001189579A JP 2001189579 A JP2001189579 A JP 2001189579A JP 4854874 B2 JP4854874 B2 JP 4854874B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- groove
- etching method
- dry etching
- gas
- taper angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Element Separation (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造におけるドライエッチング方法に係り、特に、シャロートレンチアイソレーション(STI)において単結晶シリコンをエッチングし、所望形状の溝(トレンチ)を形成するドライエッチング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体装置の製造分野においては、素子分離技術として、所謂シャロートレンチアイソレーション(shallow trench isolation(STI))が多用されている。
【0003】
このようなSTIにおいては、単結晶シリコンに、異方性エッチングにより溝(トレンチ)を形成するトレンチエッチング工程を必要とするが、かかるトレンチエッチング工程は、従来、Cl2 とO2 の混合ガスをエッチングガスとして使用したプラズマエッチング等によって行われている。
【0004】
また、例えば、かかるトレンチエッチング工程を、HBrとCl2 と酸素の混合ガス等からなるエッチングガスを用いたプラズマエッチングにより行うことも公知である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述したSTIにおいては、単結晶シリコンに形成した溝に、例えばSiO2 等の誘電材料を埋め込む必要がある。このため、かかる誘電材料の埋め込みを確実かつ容易にするため、溝の側壁を、溝底部から上側開口部に向けて徐々に広がるような所定角度のテーパ状に形成することが多い。
【0006】
しかしながら、溝の側壁形状は、例えば、一枚のウエハ内においても、中央部と周縁分等の位置の違いや、溝の幅の違い等によって、変化する傾向があり、全ての溝の側壁形状を所望の形状とすることは困難であるという問題があった。
【0007】
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので、溝の幅が相違する場合等においても、溝の側壁形状を所望の形状とすることができ、良好なエッチングを行うことのできるドライエッチング方法を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、シリコン単結晶に対して、窒化シリコンを含むマスク層を介して少なくとも第1の溝幅の第1の溝と前記第1の溝幅より広い第2の溝幅の第2の溝とを含む複数の溝を形成するドライエッチング方法であって、エッチング室内に設けられた一対の対向電極のうちの一方に基板を配置し、前記対向電極の双方に高周波電力を供給してプラズマによりエッチングを行う装置を用い、前記エッチング室内に少なくともClを含むガスと、Brを含むガスの混合ガスであるエッチングガスを導入し、前記基板が配置された側の前記対向電極に印加する高周波電力を0.157〜1.57W/cm 2 の範囲で調整することにより、前記第1の溝の側壁のテーパ角と前記第2の溝の側壁のテーパ角の差をなくすように制御することを特徴とする。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1記載のドライエッチング方法において、前記Clを含むガスは、Cl2 であることを特徴とする。
【0011】
請求項3の発明は、請求項1又は2記載のドライエッチング方法において、前記Brを含むガスは、HBrであることを特徴とする。
【0012】
請求項4の発明は、請求項1〜3いずれか1項記載のドライエッチング方法において、前記エッチングガスが酸素を含むことを特徴とする。
【0013】
請求項5の発明は、請求項1〜4いずれか1項記載のドライエッチング方法において、前記エッチングガスの総流量を調整して、前記第1の溝の側壁のテーパ角と前記第2の溝の側壁のテーパ角の差をなくすように制御することを特徴とする。
【0014】
請求項6の発明は、請求項1〜5いずれか1項記載のドライエッチング方法において、前記エッチングガスのうちのCl2 の量を調整して、前記第1の溝の側壁のテーパ角と前記第2の溝の側壁のテーパ角の差をなくすように制御することを特徴とする。
【0016】
請求項7の発明は、請求項1〜6いずれか1項記載のドライエッチング方法において、前記第1の溝幅が0.24μmであり、前記第2の溝幅が1.00μmであることを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を、図面を参照して実施の形態について説明する。
【0018】
図1は、本発明の一実施形態を説明するため、半導体ウエハ(シリコン基板)の縦断面の一部を拡大して模式的に示すものである。
【0019】
同図(a)に示すとおり、半導体ウエハ(シリコン基板)101上には、厚さが例えば9nm程度の二酸化シリコン層102と、厚さが例えば160nm程度の窒化シリコン層103が形成されており、これらは、溝を形成するための開口部を有するように、所定形状にパターニングされ、所謂ハードマスクを構成している。
【0020】
そして、本実施形態においては、上記の窒化シリコン層103等からなるハードマスクを介して、単結晶シリコンからなる半導体ウエハ101を、エッチングガスとして少なくともCl2 とHBrとを含むガスを用いたプラズマエッチングによりエッチングし、同図(b)に示すとおり、半導体ウエハ101に、溝(トレンチ)104a,104bを形成する。
【0021】
上記の溝104a,104bは、夫々所定の幅になるよう形成されるが、図中左側に示す溝104aは、幅が例えば0.24μmとされ、図中右側に示す溝104bは、幅が例えば1.00μmとされ、その幅が異なっている。また、これらの溝104a,104bの側壁105a,105bは、夫々略同じテーバ角を有するように形成され、深さも略同じように形成される。
【0022】
図2は、本発明の実施形態に使用するプラズマ処理装置の構成の一例を模式的に示すものである。同図に示すように、プラズマ処理装置1は、電極板が上下平行に対向し、双方に高周波電源が接続された容量結合型平行平板エッチング装置として構成されている。
【0023】
このエッチング処理装置1は、例えば表面がアルマイト処理(陽極酸化処理)されたアルミニウムからなる円筒形状に成形されたチャンバー2を有しており、このチャンバー2は接地されている。チャンバー2内の底部にはセラミックなどの絶縁板3を介して、ウエハWを載置するための略円柱状のサセプタ支持台4が設けられており、さらにこのサセプタ支持台4の上には、下部電極を構成するサセプタ5が設けられている。このサセプタ5にはハイパスフィルター(HPF)6が接続されている。
【0024】
サセプタ支持台4の内部には、温度調節媒体室7が設けられており、導入管8を介して温度調節媒体室7に温度調節媒体が導入、循環され、サセプタ5を所望の温度に制御できるようになっている。
【0025】
サセプタ5は、その上中央部が凸状の円板状に成形され、その上にウエハWと略同形の静電チャック11が設けられている。静電チャック11は、絶縁材の間に電極12が介在された構成となっており、電極12に接続された直流電源13から例えば1.5kVの直流電圧が印加されることにより、クーロン力によってウエハWを静電吸着する。
【0026】
そして、絶縁板3、サセプタ支持台4、サセプタ5、さらには静電チャック11には、被処理体であるウエハWの裏面に、伝熱媒体、例えばHeガスなどを供給するためのガス通路14が形成されており、この伝熱媒体を介してサセプタ5とウエハWとの間の熱伝達がなされ、ウエハWが所定の温度に維持されるようになっている。
【0027】
サセプタ5の上端周縁部には、静電チャック11上に載置されたウエハWを囲むように、環状のフォーカスリング15が配置されている。このフォーカスリング15はセラミックス或いは石英などの絶縁性材料からなり、エッチングの均一性を向上させるようになっている。
【0028】
また、サセプタ5の上方には、このサセプタ5と平行に対向して上部電極21が設けられている。この上部電極21は、絶縁材22を介して、チャンバー2の上部に支持されており、サセプタ5との対向面を構成し、多数の吐出孔23を有する例えば石英からなる電極板24と、この電極24を支持する導電性材料例えば表面がアルマイト処理されたアルミニウムからなる電極支持体25とによって構成されている。なお、サセプタ5と上部電極21との間隔は、調節可能とされている。
【0029】
上部電極21における電極支持体25の中央にはガス導入口26が設けられ、さらにこのガス導入口26には、ガス供給管27が接続されており、さらにこのガス供給管27には、バルブ28、並びにマスフローコントローラ29を介して、処理ガス供給器30が接続され、この処理ガス供給器30から、プラズマエッチングのためのエッチングガスが供給されるようになっている。なお、図2には、上記の処理ガス供給器30等からなる処理ガス供給系を1つのみ図示しているが、これらの処理ガス供給系は複数設けられており、例えば、HBr、Cl2 、O2 等のガスを夫々独立に流量制御して、チャンバー2内に供給できるよう構成されている。
【0030】
一方、チャンバー2の底部には排気管31が接続されており、この排気管31には排気装置35が接続されている。排気装置35はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、これによりチャンバー2内を所定の減圧雰囲気、例えば1Pa以下の所定の圧力まで真空引き可能なように構成されている。また、チャンバー2の側壁にはゲートバルブ32が設けられており、このゲートバルブ32を開にした状態でウエハWが隣接するロードロック室(図示せず)との間で搬送されるようになっている。
【0031】
上部電極21には、第1の高周波電源40が接続されており、その給電線には整合器41が介挿されている。また、上部電極21にはローパスフィルター(LPF)42が接続されている。この第1の高周波電源40は、50〜150MHzの範囲の周波数を有しており、このように高い周波数を印加することによりチャンバー2内に好ましい解離状態でかつ高密度のプラズマを形成することができ、従来より低圧条件下のプラズマ処理が可能となる。この第1の高周波電源40の周波数は、50〜80MHzが好ましく、典型的には図示した60MHzまたはその近傍の条件が採用される。
【0032】
下部電極としてのサセプタ5には、第2の高周波電源50が接続されており、その給電線には整合器51が介挿されている。この第2の高周波電源50は数百〜十数MHzの範囲の周波数を有しており、このような範囲の周波数を印加することにより、被処理体であるウエハWに対してダメージを与えることなく適切なイオン作用を与えることができる。第2の高周波電源50の周波数は、典型的には図示した13.56MHzまたは800KHz等の条件が採用される。
【0033】
次に、上記構成のプラズマ処理装置1によって、シリコン単結晶からなるウエハWをエッチングし、溝(トレンチ)を形成する工程について説明する。
【0034】
まず、前述したように、二酸化シリコン層102、窒化シリコン層103からなるマスク層が形成されたウエハWを、ゲートバルブ32を開放して、図示しないロードロック室からチャンバー2内へ搬入し、静電チャック11上に載置する。そして、高圧直流電源13から直流電圧を印加することによって、ウエハWを静電チャック11上に静電吸着する。
【0035】
次いで、ゲートバルブ32を閉じ、排気機構35によって、チャンバー2内を所定の真空度まで真空引した後、バルブ28を開放し、処理ガス供給器30からメインエッチング用のエッチングガス、例えば、HBrとCl2 、又はHBrとCl2 とO2 を、マスフローコントローラ29によってその流量を調整しつつ、処理ガス供給管27、ガス導入口26、上部電極21の中空部、電極板24の吐出孔23を通じて、図2の矢印に示すように、ウエハWに対して均一に吐出させる。
【0036】
これとともに、チャンバー2内の圧力が、所定の圧力、例えば、13.3Pa程度の圧力に維持され、第1の高周波電源40及び第2の高周波電源50から、上部電極21及び下部電極としてのサセプタ5に高周波電圧を印加し、エッチングガスをプラズマ化して、ウエハWのエッチングを行う。
【0037】
図3,4のグラフは、縦軸をテーパ角、横軸を下部電力(下部電極への供給電力)として、上記エッチング処理装置1を用いた8インチ径のウエハWのエッチングにおいて、第2の高周波電源50から下部電極としてのサセプタ5に供給する電力と、溝の側壁のテーパ角の関係を示すもので、図3は、溝幅が0.24μmの場合、図4は溝幅が1.00μmの場合を示している。
【0038】
また、図3,4において、実線A,CはウエハWの中央部分、点線B,DはウエハWの周辺部分の溝におけるテーパ角を示している。
【0039】
なお、エッチング条件は、
である。
【0040】
図3のグラフに示されるとおり、溝幅が0.24μmの狭い溝104aの場合、下部電力の上昇に伴って、テーパ角が直線的にに増大する傾向を示す。一方、図4のグラフに示されるとおり、溝幅が1.00μmの広い溝104bの場合、下部電力を変化させても、テーパ角は、ほとんど変化しない。
【0041】
このため、図3,4に示す例では、下部電力を100W(0.314W/cm2 )とするこより、溝幅が狭い溝104aと、溝幅が広い溝104bの双方のテーパ角を略同一に制御することができる。
【0042】
なお、図5,6のグラフは、縦軸をテーパ角、横軸を上部電力(上部電極への供給電力)として、上記エッチング処理装置1を用いた8インチ径のウエハWのエッチングにおいて、第1の高周波電源40から上部電極21に供給する電力と、溝の側壁のテーパ角の関係を示すもので、図5は、溝幅が0.24μmの場合、図6は溝幅が1.00μmの場合を示している。
【0043】
また、図5,6において、実線E,GはウエハWの中央部分、点線F,HはウエハWの周辺部分の溝におけるテーパ角を示している。
【0044】
これらの図5,6のグラフに示されるとおり、上部電力を変更しても、テーパ角の顕著な変化は見られず、従って、テーパ角を制御する場合、上述したとおり、下部電力を調整することによって、その制御を行うことが有効であることが分かる。
【0045】
なお、下部電力をあまり多くすると、エッチング速度が上昇するとともに、マスク層である窒化シリコン等との選択比が低下するので、最大で500W程度とすることが好ましい。また、上述した100Wを大きく下回り、50W未満となると、エッチング速度が低下してしまうので、下部電力は、8インチ径のウエハに対して、50〜500W程度、したがって、単位面積当たりの電力としては、0.157〜1.57W/cm2 の範囲とすることが好ましい。
【0046】
図7のグラフは、縦軸をエッチング深さ(従って実質的にエッチング速度)、横軸をエッチングガス中のCl2 の比(Cl2 流量/総流量)として、上記エッチング処理装置1を用いた8インチ径のウエハWのエッチングにおいて、エッチング深さとCl2 の比の関係を示すもので、実線Iが、溝幅が0.24μmの場合、点線Jが、溝幅が1.00μmの場合を示している。
【0047】
また、図8のグラフは、縦軸をテーパ角、横軸をエッチングガス中のCl2 の比(Cl2 流量/総流量)として、上記エッチング処理装置1を用いた8インチ径のウエハWのエッチングにおいて、テーパ角とCl2 の比の関係を示すもので、実線Kが、溝幅が0.24μmの場合、点線Lが、溝幅が1.00μmの場合を示している。
【0048】
なお、エッチング条件は、
である。
【0049】
これらの図7,8のグラフに示されるとおり、エッチングガス中のCl2 の比を変更することによって、エッチング速度が変化し、また、テーパ角度も変化する。さらに、図8のグラフに示されるとおり、テーパ角度の変化は、溝幅が0.24μmの場合(実線K)と、溝幅が1.00μmの場合(点線L)とでは、一様ではない。
【0050】
したがって、例えば、必要とするエッチング速度とテーパ角が得られるように、エッチングガス中のCl2 の比を変更した場合、溝幅が狭い溝と、溝幅が広い溝とでは、異なったテーパ角となる可能性が高くなる。このような場合、前述したとおり、下部電圧を調整することによって、かかるテーパ角の差をなくすように制御することができる。
【0051】
図9のグラフは、縦軸をエッチング深さ(従って実質的にエッチング速度)、横軸をエッチングガスの総流量として、上記エッチング処理装置1を用いた8インチ径のウエハWのエッチングにおいて、エッチング深さとエッチングガスの総流量との関係を示すもので、実線Mが、溝幅が0.24μmの場合、点線Nが、溝幅が1.00μmの場合を示している。
【0052】
また、図10のグラフは、縦軸をテーパ角、横軸をエッチングガスの総流量として、上記エッチング処理装置1を用いた8インチ径のウエハWのエッチングにおいて、テーパ角とエッチングガスの総流量との関係を示すもので、実線Oが、溝幅が0.24μmの場合、点線Pが、溝幅が1.00μmの場合を示している。
なお、エッチング条件は、
である。
【0053】
これらの図9,10のグラフに示されるとおり、エッチングガスの総流量を変更することによって、エッチング速度が変化し、また、テーパ角度も変化する。
さらに、図10のグラフに示されるとおり、テーパ角度の変化は、溝幅が0.24μmの場合(実線K)と、溝幅が1.00μmの場合(点線L)とでは、一様ではない。
【0054】
したがって、例えば、必要とするエッチング速度とテーパ角が得られるように、エッチングガスの総流量を変更した場合、溝幅が狭い溝と、溝幅が広い溝とでは、異なったテーパ角となる可能性が高くなる。このような場合、前述したとおり、下部電圧を調整することによって、かかるテーパ角の差をなくすように制御することができる。
【0055】
以上のとおり、本発明のドライエッチング方法では、エッチングガスの総流量、エッチングガス中のCl2 の量(比)等とともに、下部電力を調整することによって、溝幅の異なる溝が混在するような場合においても、これらの溝の側壁形状を、所望のテーパ角を有するように、所定形状とすることができる。
【0056】
したがって、その後の誘電体の埋め込みを良好に行うことができ、STIによる素子分離を良好に行うことが可能となる。
【0057】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明のドライエッチング方法によれば、溝の幅が相違する場合等においても、溝の側壁形状を所望の形状とすることができ、良好なエッチングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を説明するためのウエハ断面の構成を模式的に示す図。
【図2】本発明の一実施形態に使用する装置の構成の例を示す図。
【図3】下部電力と溝幅が0.24μmの溝のテーパ角度の関係を示すグラフ。
【図4】下部電力と溝幅が1.00μmの溝のテーパ角度の関係を示すグラフ。
【図5】上部電力と溝幅が0.24μmの溝のテーパ角度の関係を示すグラフ。
【図6】上部電力と溝幅が1.00μmの溝のテーパ角度の関係を示すグラフ。
【図7】エッチング深さとCl2 の比の関係を示すグラフ。
【図8】テーパ角とCl2 の比の関係を示すグラフ。
【図9】エッチング深さとエッチングガスの総流量との関係を示すグラフ。
【図10】テーパ角とエッチングガスの総流量との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
101……基板(単結晶シリコン)、102……二酸化シリコン層、103……窒化シリコン層、104a,104b……溝(トレンチ)、105a,105b……側壁。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dry etching method in manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a dry etching method for etching a single crystal silicon in shallow trench isolation (STI) to form a groove (trench) having a desired shape.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in the field of manufacturing semiconductor devices, so-called shallow trench isolation (STI) is frequently used as an element isolation technique.
[0003]
Such STI requires a trench etching process for forming a groove (trench) in single crystal silicon by anisotropic etching. This trench etching process conventionally uses a mixed gas of Cl 2 and O 2. This is performed by plasma etching or the like used as an etching gas.
[0004]
In addition, for example, it is also known to perform such a trench etching process by plasma etching using an etching gas made of a mixed gas of HBr, Cl 2 and oxygen.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described STI, it is necessary to embed a dielectric material such as SiO 2 in a groove formed in single crystal silicon. For this reason, in order to reliably and easily embed such a dielectric material, the side wall of the groove is often formed in a tapered shape having a predetermined angle so as to gradually spread from the groove bottom toward the upper opening.
[0006]
However, the groove sidewall shape tends to change, for example, even within a single wafer due to differences in the position of the central portion and the periphery, the difference in groove width, and the like. There is a problem that it is difficult to make the desired shape.
[0007]
The present invention has been made in response to such a conventional situation, and even when the width of the groove is different, the side wall shape of the groove can be set to a desired shape, and good etching can be performed. An object of the present invention is to provide a dry etching method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a first groove having at least a first groove width and a second groove width wider than the first groove width are provided for a silicon single crystal through a mask layer containing silicon nitride . A dry etching method for forming a plurality of grooves including two grooves, wherein a substrate is disposed on one of a pair of counter electrodes provided in an etching chamber, and high-frequency power is supplied to both of the counter electrodes. Then , an etching gas that is a mixed gas of at least Cl and a gas containing Br is introduced into the etching chamber and applied to the counter electrode on the side where the substrate is disposed. By adjusting the high frequency power in the range of 0.157 to 1.57 W / cm 2 , the difference between the taper angle of the side wall of the first groove and the taper angle of the side wall of the second groove is controlled. Special To.
[0010]
The invention of claim 2 is the dry etching method of claim 1, wherein gas containing Cl is characterized by a Cl 2.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the dry etching method according to the first or second aspect, the gas containing Br is HBr.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the dry etching method according to any one of the first to third aspects, the etching gas contains oxygen.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, in the dry etching method according to any one of the first to fourth aspects, the total flow rate of the etching gas is adjusted to adjust the taper angle of the side wall of the first groove and the second groove. Control is performed so as to eliminate the difference in the taper angle of the side wall.
[0014]
The invention of
[0016]
The invention according to
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The details of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 schematically shows an enlarged part of a longitudinal section of a semiconductor wafer (silicon substrate) for explaining an embodiment of the present invention.
[0019]
As shown in FIG. 2A, a
[0020]
In this embodiment, plasma etching using a gas containing at least Cl 2 and HBr as an etching gas is performed on the
[0021]
The grooves 104a and 104b are each formed to have a predetermined width. The groove 104a shown on the left side in the figure has a width of, for example, 0.24 μm, and the groove 104b shown on the right side in the figure has a width of, for example, The width is 1.00 μm. Further, the side walls 105a and 105b of the grooves 104a and 104b are formed so as to have substantially the same Taber angle, and the depths thereof are also formed substantially the same.
[0022]
FIG. 2 schematically shows an example of the configuration of the plasma processing apparatus used in the embodiment of the present invention. As shown in the figure, the plasma processing apparatus 1 is configured as a capacitively coupled parallel plate etching apparatus in which electrode plates face each other in parallel in the vertical direction and a high frequency power source is connected to both.
[0023]
This etching processing apparatus 1 has a chamber 2 formed into a cylindrical shape made of aluminum whose surface is anodized (anodized), for example, and this chamber 2 is grounded. A substantially cylindrical susceptor support 4 for mounting the wafer W is provided on the bottom of the chamber 2 via an
[0024]
A temperature control
[0025]
The upper center portion of the
[0026]
The insulating
[0027]
An
[0028]
An
[0029]
A
[0030]
On the other hand, an
[0031]
A first high
[0032]
A second high-
[0033]
Next, a process of forming a groove (trench) by etching the wafer W made of silicon single crystal by the plasma processing apparatus 1 having the above configuration will be described.
[0034]
First, as described above, the wafer W on which the mask layer composed of the
[0035]
Next, after the
[0036]
At the same time, the pressure in the chamber 2 is maintained at a predetermined pressure, for example, about 13.3 Pa. From the first high
[0037]
3 and 4, the vertical axis represents the taper angle, and the horizontal axis represents the lower power (power supplied to the lower electrode). In the etching of the 8-inch diameter wafer W using the etching processing apparatus 1, FIG. 3 shows the relationship between the power supplied from the high
[0038]
3 and 4, solid lines A and C indicate the central portion of the wafer W, and dotted lines B and D indicate the taper angle in the groove in the peripheral portion of the wafer W.
[0039]
Etching conditions are as follows:
It is.
[0040]
As shown in the graph of FIG. 3, in the case of the narrow groove 104a having a groove width of 0.24 μm, the taper angle tends to increase linearly as the lower power increases. On the other hand, as shown in the graph of FIG. 4, in the case of the wide groove 104b having a groove width of 1.00 μm, the taper angle hardly changes even when the lower power is changed.
[0041]
For this reason, in the example shown in FIGS. 3 and 4, by setting the lower power to 100 W (0.314 W / cm 2 ), the taper angles of both the narrow groove 104a and the wide groove 104b are approximately the same. Can be controlled.
[0042]
5 and 6, the vertical axis represents the taper angle and the horizontal axis represents the upper power (power supplied to the upper electrode). In the etching of the 8-inch wafer W using the etching processing apparatus 1, FIG. 5 shows the relationship between the power supplied to the
[0043]
5 and 6, solid lines E and G indicate the central portion of the wafer W, and dotted lines F and H indicate the taper angles in the grooves in the peripheral portion of the wafer W.
[0044]
As shown in the graphs of FIGS. 5 and 6, even when the upper power is changed, the taper angle is not significantly changed. Therefore, when the taper angle is controlled, the lower power is adjusted as described above. It can be seen that it is effective to perform the control.
[0045]
If the lower power is excessively increased, the etching rate is increased and the selectivity with respect to silicon nitride or the like serving as a mask layer is decreased. In addition, since the etching rate decreases when the power is significantly lower than the above-described 100 W and less than 50 W, the lower power is about 50 to 500 W with respect to an 8-inch diameter wafer. Therefore, the power per unit area is as follows. , 0.157 to 1.57 W / cm 2 is preferable.
[0046]
In the graph of FIG. 7, the etching processing apparatus 1 was used with the vertical axis representing the etching depth (and hence the etching rate) and the horizontal axis representing the ratio of Cl 2 in the etching gas (Cl 2 flow rate / total flow rate). In the etching of an 8-inch wafer W, the relationship between the etching depth and the Cl 2 ratio is shown. When the solid line I has a groove width of 0.24 μm, the dotted line J has a groove width of 1.00 μm. Show.
[0047]
In the graph of FIG. 8, the vertical axis represents the taper angle, and the horizontal axis represents the ratio of Cl 2 in the etching gas (Cl 2 flow rate / total flow rate). In the etching, the relationship between the taper angle and the Cl 2 ratio is shown. The solid line K indicates the case where the groove width is 0.24 μm, and the dotted line L indicates the case where the groove width is 1.00 μm.
[0048]
Etching conditions are as follows:
It is.
[0049]
As shown in the graphs of FIGS. 7 and 8, by changing the ratio of Cl 2 in the etching gas, the etching rate changes and the taper angle also changes. Further, as shown in the graph of FIG. 8, the change in taper angle is not uniform when the groove width is 0.24 μm (solid line K) and when the groove width is 1.00 μm (dotted line L). .
[0050]
Therefore, for example, when the ratio of Cl 2 in the etching gas is changed so that the required etching rate and taper angle can be obtained, different taper angles are used for grooves having a narrow groove width and grooves having a large groove width. Is likely to be. In such a case, as described above, the taper angle difference can be controlled by adjusting the lower voltage.
[0051]
In the graph of FIG. 9, the vertical axis represents the etching depth (and hence the etching rate), and the horizontal axis represents the total flow rate of the etching gas. The relationship between the depth and the total flow rate of the etching gas is shown. A solid line M indicates a case where the groove width is 0.24 μm, and a dotted line N indicates a case where the groove width is 1.00 μm.
[0052]
Further, the graph of FIG. 10 shows the taper angle and the total flow rate of the etching gas in the etching of the 8-inch wafer W using the etching processing apparatus 1 with the vertical axis indicating the taper angle and the horizontal axis indicating the total flow rate of the etching gas. The solid line O indicates the case where the groove width is 0.24 μm, and the dotted line P indicates the case where the groove width is 1.00 μm.
Etching conditions are as follows:
It is.
[0053]
As shown in the graphs of FIGS. 9 and 10, by changing the total flow rate of the etching gas, the etching rate changes and the taper angle also changes.
Furthermore, as shown in the graph of FIG. 10, the change in taper angle is not uniform when the groove width is 0.24 μm (solid line K) and when the groove width is 1.00 μm (dotted line L). .
[0054]
Therefore, for example, when the total etching gas flow rate is changed so that the required etching rate and taper angle can be obtained, the taper angle can be different between a groove having a narrow groove width and a groove having a wide groove width. Increases nature. In such a case, as described above, the taper angle difference can be controlled by adjusting the lower voltage.
[0055]
As described above, in the dry etching method of the present invention, grooves having different groove widths are mixed by adjusting the lower power together with the total flow rate of the etching gas, the amount (ratio) of Cl 2 in the etching gas, and the like. Even in such a case, the shape of the side walls of these grooves can be a predetermined shape so as to have a desired taper angle.
[0056]
Therefore, subsequent dielectric embedding can be performed satisfactorily, and element isolation by STI can be performed satisfactorily.
[0057]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the dry etching method of the present invention, even when the groove widths are different, the side wall shape of the groove can be made a desired shape, and good etching can be performed. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a wafer cross section for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of an apparatus used in an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a lower power and a taper angle of a groove having a groove width of 0.24 μm.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the lower power and the taper angle of a groove having a groove width of 1.00 μm.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the upper power and the taper angle of a groove having a groove width of 0.24 μm.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the upper power and the taper angle of a groove having a groove width of 1.00 μm.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the etching depth and the ratio of Cl 2 .
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the taper angle and the Cl 2 ratio.
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the etching depth and the total flow rate of the etching gas.
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the taper angle and the total flow rate of the etching gas.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (7)
エッチング室内に設けられた一対の対向電極のうちの一方に基板を配置し、前記対向電極の双方に高周波電力を供給してプラズマによりエッチングを行う装置を用い、前記エッチング室内に少なくともClを含むガスと、Brを含むガスの混合ガスであるエッチングガスを導入し、前記基板が配置された側の前記対向電極に印加する高周波電力を0.157〜1.57W/cm 2 の範囲で調整することにより、前記第1の溝の側壁のテーパ角と前記第2の溝の側壁のテーパ角の差をなくすように制御することを特徴とするドライエッチング方法。A plurality of silicon single crystals including a first groove having at least a first groove width and a second groove having a second groove width wider than the first groove width through a mask layer containing silicon nitride. A dry etching method for forming a groove of
A gas containing at least Cl in the etching chamber is used by using a device in which a substrate is disposed on one of a pair of counter electrodes provided in the etching chamber and high-frequency power is supplied to both of the counter electrodes to perform etching using plasma. And an etching gas which is a mixed gas of Br containing gas, and the high frequency power applied to the counter electrode on the side where the substrate is disposed is adjusted in a range of 0.157 to 1.57 W / cm 2. Thus, the dry etching method is characterized in that the difference between the taper angle of the side wall of the first groove and the taper angle of the side wall of the second groove is eliminated.
前記Clを含むガスは、Cl2 であることを特徴とするドライエッチング方法。The dry etching method according to claim 1 ,
The dry etching method, wherein the gas containing Cl is Cl 2 .
前記Brを含むガスは、HBrであることを特徴とするドライエッチング方法。The dry etching method according to claim 1 or 2,
The dry etching method, wherein the gas containing Br is HBr.
前記エッチングガスが酸素を含むことを特徴とするドライエッチング方法。The dry etching method according to any one of claims 1 to 3 ,
A dry etching method, wherein the etching gas contains oxygen.
前記エッチングガスの総流量を調整して、前記第1の溝の側壁のテーパ角と前記第2の溝の側壁のテーパ角の差をなくすように制御することを特徴とするドライエッチング方法。In the dry etching method according to any one of claims 1 to 4 ,
A dry etching method characterized by controlling the total flow rate of the etching gas so as to eliminate the difference between the taper angle of the side wall of the first groove and the taper angle of the side wall of the second groove.
前記エッチングガスのうちのCl2 の量を調整して、前記第1の溝の側壁のテーパ角と前記第2の溝の側壁のテーパ角の差をなくすように制御することを特徴とするドライエッチング方法。In the dry etching method according to any one of claims 1 to 5 ,
The dry gas is controlled by adjusting the amount of Cl 2 in the etching gas so as to eliminate the difference between the taper angle of the side wall of the first groove and the taper angle of the side wall of the second groove. Etching method.
前記第1の溝幅が0.24μmであり、前記第2の溝幅が1.00μmであることを特徴とするドライエッチング方法。In the dry etching method according to any one of claims 1 to 6 ,
The dry etching method, wherein the first groove width is 0.24 μm and the second groove width is 1.00 μm.
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001189579A JP4854874B2 (en) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | Dry etching method |
US10/481,645 US7183217B2 (en) | 2001-06-22 | 2002-06-07 | Dry-etching method |
CNB028124936A CN100336180C (en) | 2001-06-22 | 2002-06-07 | Dry-etching method |
KR1020067004635A KR100702723B1 (en) | 2001-06-22 | 2002-06-07 | Dry-etching method |
KR1020037016663A KR100595065B1 (en) | 2001-06-22 | 2002-06-07 | Dry-etching method |
PCT/JP2002/005636 WO2003001577A1 (en) | 2001-06-22 | 2002-06-07 | Dry-etching method |
CNB2006100826286A CN100403494C (en) | 2001-06-22 | 2002-06-07 | Dry-etching method |
TW091112669A TWI364789B (en) | 2001-06-22 | 2002-06-11 | |
US11/392,506 US7531460B2 (en) | 2001-06-22 | 2006-03-30 | Dry-etching method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001189579A JP4854874B2 (en) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | Dry etching method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003007679A JP2003007679A (en) | 2003-01-10 |
JP4854874B2 true JP4854874B2 (en) | 2012-01-18 |
Family
ID=19028478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001189579A Expired - Fee Related JP4854874B2 (en) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | Dry etching method |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4854874B2 (en) |
CN (1) | CN100403494C (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4722550B2 (en) * | 2004-06-16 | 2011-07-13 | 東京エレクトロン株式会社 | Manufacturing method of semiconductor device |
JP2009259863A (en) * | 2008-04-11 | 2009-11-05 | Tokyo Electron Ltd | Dry etching processing device, and dry etching method |
JP2013131587A (en) | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Hitachi High-Technologies Corp | Plasma processing method |
JP6393574B2 (en) * | 2014-10-09 | 2018-09-19 | 東京エレクトロン株式会社 | Etching method |
KR20170023654A (en) * | 2015-08-24 | 2017-03-06 | 에스케이하이닉스 주식회사 | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
JP6643950B2 (en) * | 2016-05-23 | 2020-02-12 | 東京エレクトロン株式会社 | Plasma processing method |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5812347B2 (en) * | 1981-02-09 | 1983-03-08 | 日本電信電話株式会社 | plasma etching equipment |
JPH0214548A (en) * | 1988-07-01 | 1990-01-18 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and its manufacture |
JPH02260424A (en) * | 1989-03-30 | 1990-10-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Dry etching |
JP2995762B2 (en) * | 1989-10-26 | 1999-12-27 | ソニー株式会社 | Method for manufacturing semiconductor device |
JP2939783B2 (en) * | 1993-09-29 | 1999-08-25 | 松下電器産業株式会社 | Method for manufacturing thin film transistor |
JP3694083B2 (en) * | 1996-01-25 | 2005-09-14 | 三菱電機株式会社 | Ruthenium film etching method |
JP3883144B2 (en) * | 1997-09-30 | 2007-02-21 | 富士通株式会社 | Manufacturing method of semiconductor device |
US6124212A (en) * | 1997-10-08 | 2000-09-26 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. | High density plasma (HDP) etch method for suppressing micro-loading effects when etching polysilicon layers |
JPH11145113A (en) * | 1997-11-13 | 1999-05-28 | Nec Corp | Etching method |
JPH11243080A (en) * | 1998-02-25 | 1999-09-07 | Nec Corp | Etching method of semiconductor substrate |
JP3003998B2 (en) * | 1998-03-18 | 2000-01-31 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | Dry etching method and method of manufacturing TFT using the method |
JPH11288923A (en) * | 1998-04-03 | 1999-10-19 | Sony Corp | Trench forming method and manufacture thereof |
JP2000294626A (en) * | 1999-04-07 | 2000-10-20 | Sony Corp | Manufacture of semiconductor device |
JP2001035808A (en) * | 1999-07-22 | 2001-02-09 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Wiring and its creating method, semiconductor device having this wiring, and dry-etching method therefor |
US6235643B1 (en) * | 1999-08-10 | 2001-05-22 | Applied Materials, Inc. | Method for etching a trench having rounded top and bottom corners in a silicon substrate |
JP2001118829A (en) * | 1999-10-19 | 2001-04-27 | Matsushita Electronics Industry Corp | Formation of metallic pattern |
-
2001
- 2001-06-22 JP JP2001189579A patent/JP4854874B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-06-07 CN CNB2006100826286A patent/CN100403494C/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003007679A (en) | 2003-01-10 |
CN100403494C (en) | 2008-07-16 |
CN1855385A (en) | 2006-11-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4230029B2 (en) | Plasma processing apparatus and etching method | |
US7531460B2 (en) | Dry-etching method | |
JP4133810B2 (en) | Dry etching method | |
TWI480948B (en) | Methods and apparatus for selective pre-coating of a plasma processing chamber | |
JP3535309B2 (en) | Decompression processing equipment | |
JP2006203035A (en) | Plasma etching method | |
TWI533396B (en) | Plasma processing apparatus | |
JPS63238288A (en) | Dry etching method | |
JP3121524B2 (en) | Etching equipment | |
US20030155078A1 (en) | Plasma processing apparatus, and electrode plate, electrode supporting body, and shield ring thereof | |
JP2002110650A (en) | Plasma etching method and plasma etching apparatus | |
JP4854874B2 (en) | Dry etching method | |
JP4775834B2 (en) | Etching method | |
JP4749683B2 (en) | Etching method | |
JP4546667B2 (en) | Dry etching method | |
JP3986808B2 (en) | Dry etching method | |
US6482744B1 (en) | Two step plasma etch using variable electrode spacing | |
JP2002319569A (en) | Dry etching method | |
JP4615290B2 (en) | Plasma etching method | |
JP3597721B2 (en) | Etching method and method of manufacturing semiconductor device | |
JP2003068709A (en) | Dry etching method | |
JP2002164329A (en) | Plasma treatment apparatus | |
JPH08130211A (en) | Etching method | |
TWI809496B (en) | High conductance process kit | |
JP4583543B2 (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080620 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110125 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110323 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110621 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110810 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111025 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111026 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141104 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |