JP4865951B2 - Plasma etching method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反応ガスのプラズマを使用して、二酸化シリコン膜等の被エッチング体をエッチングする方法に関する
【0002】
【従来の技術】
半導体製造技術において、シリコンウエハ等の半導体基板上に配線を形成する場合には、一般には、基板上に形成された二酸化シリコン膜にコンタクトホールやスルーホール等の配線孔を形成する必要がある。このように配線孔の形成ために、精度の良い孔が能率的に形成できるプラズマエッチング技術が最近ではほとんど使用されている。この技術は、処理室内に配置され電極を兼ねたサセプタの上に基板を配置し、エッチングガスを反応ガスとして処理室内に供給すると共に、前記サセプタに高周波電圧を印加することにより、反応ガスのプラズマを処理室内に発生させて、このプラズマにより生成されたラジカル、イオン等によりエッチングを果たす技術である。このときに使用される反応ガスとしては、被エッチング材に応じて種々のもので選定されている。例えば、二酸化シリコン膜をエッチングする場合には、CHF、CF等のハロゲン化合物のガスが使用されている。そして、一般的には、これらガスが単独で使用されることはほとんどなく、希釈ガスとしてアルゴン(Ar)ガス等の不活性ガスに反応性ガスを添加した状態として使用されている。また、このようなアルゴンガスを使用したプラズマエッチング技術において、プロセス制御は、一般に、下方の電極であるサセプタと上方の電極との間の距離や下方の電極に印加させる高周波バイアス電圧を調節することにより行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、アルゴンガスを希釈ガスとして使用した場合には、被エッチング膜の中心部が周辺部に比較してエッチングレートが高くなること、即ち、エッチンクレートの面内均一性が悪いことが知られている。このように、面内均一性は、基板が小さいときには、さして問題にはならなかったが、最近のようにウエハが大型かつ微細化するのに伴って、製造歩留りの点等で重要な問題になっている。また、上記のようにプロセス制御を電極間距離や高周波バイアス電圧で行うのは面倒である欠点もある。
【0004】
本発明は、上記状況を鑑みてなされたものであり、第1の目的は、プロセス制御が容易で、エッチングレートの面内均一性の優れたプラズマエッチング方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第1の態様に係わるプラズマエッチング方法は、処理室と、上部電極と、この上部電極に対向して設けられ、上に被エッチング体が支持される下部電極と、この支持された被エッチング体の周りに配置されたフォーカスリングとを具備し、前記上部電極は、電極板と、この電極板を処理室に支持させる支持体と、プラズマを閉じ込めるためのシールドリングとを有し、前記下部電極は、下部電極上に被エッチング体を吸着により固定する静電チャックを有し、
前記シールドリングと電極板とは、シリコンにより形成されている、プラズマエッチング装置を使用して、
処理室内でエッチングガスと希釈ガスとのプラズマを前記上部電極と下部電極とにより発生させて、このプラズマでのイオンと中性粒子との電荷交換反応により中性粒子をイオン化して、前記被エッチング体に入射させて、フォーカスリングにより囲まれ、静電チャックにより固定された被エッチング体をエッチングするのに際して、前記希釈ガスとしてヘリウムガスとアルゴンガスとをその混合比を選定して、前記フォーカスリング近くの被エッチング体の周辺部のエッチングレートを上げる場合にはヘリウムの比率をより大きい設定で使用することを特徴とする。
【0006】
本発明者達は、プラズマエッチングで、アルゴンガスのような希釈ガスを使用した場合のエッチングメカニズムを研究した結果、このメカニズムは、プラズマにより発生されるイオンと中性粒子との間の相互作用によることが大きく影響していることを見出だした。この現象は次の通りである。プラズマによりエッチングガス(反応ガス)から多数のイオンと中性粒子と電子とが生成される。そして、この生成されたイオンと中性粒子とは、プラズマ中で激しく衝突して、イオンは中性粒子に電荷を渡し、電荷を失ったイオンは高速中性粒子となり、また、電荷をもらった中性粒子は、イオン化する。この結果、イオン化した中性粒子は、被エッチングン体の表面に形成されているシース電界により加速されて被エッチング体へと輸送される。このような反応(電荷交換反応)により、高速中性粒子によるイオンアシスト効果を失わずに、エッチャントを高速で被エッチング体に供給して、エッチングする。このときの、電荷交換衝突の確率は、アルゴンガスでは約50%であるが、ヘリウムは約90%であり、はるかに、ヘリウムガスの方が大きい。この結果、ヘリウムガスを希釈ガスとして使用することにより、エッチングレートが高くなると共に、外部の環境(例えば、シールドリング)に左右され易い被エッチング体周辺部のエッチングレートの低下を少なくすることができる。このために、本発明では、エッチングレートを全体的に高くすることができると共に、被エッチング体周辺部のエッチングレートの低下を抑えて、エッチングレートの面内均一性を高めることができる。即ち、ヘリウムのアルゴンに対する混合比率を高くすることにより、被エッチング体周辺部のエッチングレートを高めることができる。これは、ヘリウムの質量が4であるのに対してアルゴンの質量は40であり、ヘリウムの質量はアルゴンの1/10の質量であり、拡散係数は、質量(質量数)に比例するために、拡散し易いヘリウムでは、特に、被エッチング体周辺部の拡散に影響を与えるためである。
【0007】
また、希釈ガスとして、ヘリウムガスとアルゴンガスとの混合ガスを使用し、これらガスの混合比(流量比)を選択することにより、電極間距離や高周波バイアス電圧に頼らずにプロセス制御をすることができるので、この制御が容易となる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施の形態に係わるプラズマエッチング方法を、添付図面を参照して説明する。
まず、本方法に使用され得るプラズマエッチング装置の概略を図1を参照して説明する。
プラズマ装置1の接地された処理室2内の底部には、絶縁支持板3が敷かれており、この支持板3上には、支持台4を介してサセプタ5が設けられている。このサセプタ5は、下部電極を構成し、上には、被処理基板(被エッチング体)、例えば8インチウエハWを吸着保持するための静電チャック11が設けられている。また、このサセプタ5は、接地されたハイパスフィルター(HPF)6に接続されると共に、整合器51を介して高周波(例えは、2MHz)のバイアス電圧印加用の第1の高周波電源50が接続されている。前記静電チャック11は、薄膜電極12を絶縁膜によって挟持した構成を有し、例えば、1.5kVの直流電源13に接続されている。
【0009】
前記支持台4の内部には、熱交換室7が設けられ、熱交換媒体が導入管8および排出管9を介して循環し、サセプタ5を介して半導体ウエハWを所定温度に維持可能になっている。この温度制御は、半導体ウエハWの裏面にHeガス等の電熱媒体を供給するガス通路14を設けることにより、精度の向上が図られている。
【0010】
前記サセプタ5の上面には、前記静電チャック11を囲むようにして、ほぼ環状のフォーカスリング16が設けられている。このフォーカスリング16は、例えば、導電性のシリコンにより形成され、プラズマ中のイオンを効果的に半導体ウエハWに入射させる機能を有している。
【0011】
前記処理室2内の上部には、絶縁部材25およびシールドリング55を介して、上部電極21が、支持されている。この上部電極21は、表面がアルマイト処理されたアルミニウムにより形成され、ガス室が内部に規定された電極支持体22と、ウエハWと所定間隔(この好ましい実施の形態では電極5,21間距離は17mmに設定されている)を有して平行に対面し、多数の吐出孔24を有した電極板23とにより構成されている。前記シールドリング55は、プラズマを閉じ込めて、均一化を図ることにより、処理の微細化、処理速度の向上、処理の均一性の要求に対応するようにしたものである。このシールドリング55と前記電極板23とは、シリコンにより形成されている。このようなシールドリング55は、プラズマの均一化には効果があるが、プラズマにより表面が浸食され易く、使用している間に除々に薄くなって、エッチングレートの面内均一性に悪影響を及ぼすことが、本発明者達に確認されている。シールドリングの好ましい例は、特願2000−279453に記載されており、本発明のエッチング方法においても、この先願に記載されたようなシールドリングを使用することが可能である。
【0012】
前記電極支持体22には、前記ガス室に連通したガス導入口26が形成され、ガス供給管27の一端側に接続されている。このガス供給菅27には、バルブ28並びにマスフローコントローラ29が設けられ、これの他端側が処理ガス供給源30に接続されている。この処理ガス供給源30は、フロロカーボンガス(CxFy,例えばC4F8ガス)やハイドロフロロカーボンガス(CpHqFr)等のエッチングガス(反応ガス)を供給する反応ガス供給源と、希釈ガスを供給するヘリウムガス供給源並びにアルゴンガス供給源と、他の必要なガス源、例えば酸素ガス源とを有し、これらガス源からのガスの供給流量が調節可能となっている。
【0013】
前記処理室2の下部には、排気装置35に通じる排気管31が接続されている。この排気装置35は、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプを備えており、処理室2内は、例えば、10mTorrないし1000mTorrの任意の圧力に減圧可能となっている。また、この処理室2の側壁には、ゲートバルブ32が設けられ、処理室に対しての半導体ウエハの出し入れが可能となっている。
【0014】
前記上部電極21は、給電棒33並びに整合器41を介して第2の高周波電源40に接続されると共に、ローパスフィルター(LPF)42に接続されている。
【0015】
次に、上記構成のエッチング装置を使用して、半導体ウエハ、より正確には、半導体ウエハの上面に形成された二酸化シリコン膜のプラズマエッチング方法と、この方法を実際に行って得られた、エッチングレートの内均一性に関する測定データとを説明する。
【0016】
処理室2内の静電チャック11に半導体ウエハWを吸着させた状態で、処理室2内が20mTorrとなるように、処理ガス供給源30から供給されるガスの流量と、排気装置35の排気速度と調節した。そして、第1の高周波電源50により下部電極5に第1の高周波パワーを印加した。この実施の形態では、この第1の高周波パワーは、2MHzの周波数で、処理中はVpp電圧が1.5kvで一定となるように電力を調整した。第2の高周波電源40により上部電極21に第2の高周波パワーを印加した。この第2の高周波パワーは、60MHzで、2500Wである。このように高周波電力を各電極に印加することにより、電極間に、供給ガスによるプラズマを発生させて、このプラズマにより生成された中性粒子とイオンとにもとづいて二酸化シリコン膜のエッチングを行わせた。
【0017】
このようなエッチングを、アルゴンガスとヘリウムガスとの流量を夫々異ならせて行い、エッチングレートの面内均一性を測定した結果を図2に示す。この図において、縦軸は、半導体ウエハ(二酸化シリコン膜)の中心を1として規格化したエッチングレートを示し、横軸は、上記中心からの位置(距離)を示し、また、線a(実線)は、処理室にアルゴンガスのみを300sccmの流量で供給した場合を、線b(破線)は、アルゴンガスが200sccm、ヘリウムガスが100sccmの場合を、線c(点線)は、アルゴンガスとヘリウムガスとが夫々150sccmの場合を、線d(一点破線)は、アルゴンガスが100sccm、ヘリウムガスが200sccmの場合を、そして、線e(二点破線)は、ヘリウムガスのみが300sccmの場合を、夫々示す。
【0018】
この図2により判るように、アルゴンガスのみを使用した従来技術に対応する例(実線)では、エッチングレートが全体的に低く、中心部が周辺部に比較してかなり高くなっている。即ち、面内均一性が悪くなっている。一方、ヘリウムガスを使用した例(二点破線)では、全体的にエッチングレートが高くなっているばかりではなく、中心から50mmの範囲では面内均一性が優れている。そして、アルゴンガスとヘリウムガスとを併用した例では、ヘリウムガスの流量を多くするのに従って周辺部のエッチングレートが高くなっている。このために、ヘリウムガスとアルゴンガスとの流量比を適宜選択することにより、所望の面内均一性を有するエッチングを、電極間距離や高周波バイアス電圧を制御しないで行わせることができる。
【0019】
図3は、他の条件でエッチングを行った場合の図2と同様の参考の結果を示す。ただし、この例では、希釈ガスの流量比は変化させず、厚さ7mmのシールドリング55が新規な場合(線f)と、100時間経過後でシールドリンの厚さが5mmになった場合(線g)との測定結果である。ここで、処理室内圧力は、40mmTorr、下部電極に印加の高周波パワーは、800kHz、1500W、上部電極に印加の高周波パワーは、27MHz、2200W、電極間距離は、27mmで、Cガスが20sccm、COガスが40sccm、Arガスが500sccm、Oガスが10sccmであった。この測定結果から、希釈ガスとしてアルゴンガスを使用した場合には、時間がたつのに従って、即ち、シールドリングが薄くなるのに従って、ウエハの周辺部のエッチングレートが低くなることが判る。このように、シールドリングの厚さにより部分的にエッチングレートが変わる場合には、シールドリングの厚さ、即、使用期間に応じて、アルゴンガスにヘリウムガスを加え、両者の混合比を変えることにより、面内均一性を制御することができる。
【0020】
以上説明したように、本発明のプラズマエッチング方法においては、反応ガスと希釈ガスとのプラズマを発生させて電荷交換反応を生じさせる稀釈ガスとしてヘリウムガス単独か、所定の混合比のヘリウムガスとアルゴンガスとを使用することにより、プロセス制御が容易に、エッチングレートを高め、かつ面内均一性を向上させることができる。また、シールドリングの使用期間に応じて変化するエッチングレートの面内均一性の低下は、使用期間に応じてヘリウムガスとアルゴンガスとの混合比を変えることにより補うことができる。
【0021】
尚、上記実施の形態では、本発明のプラズマエッチング方法を実施するために、図1に示したように平行平板型のプラズマエッチング装置を使用したが、この分野で良く知られている他の形式の装置でも良い。即、本発明は、プラズマエッチング装置の形式には、規定されない。また、被エッチング体として二酸化シリコン膜が形成されたシリコンウエハをエッチングする場合について説明したけれども、他の被膜並びに他の半導体もしくは基板のエッチングにも適用され得る。さらに、被エッチング体の材質に応じて反応ガスも適宜選定され得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明のプラズマエッチング方法に使用され得るエッチング装置を概略的に示す図である。
【図2】図2は、本発明のプラズマエッチング方法と従来の方法とで夫々エッチングした場合のエッチングレートの面内均一性の測定結果を示す図である。
【図3】エッチングレートの面内均一性とシールドリングとの関係を測定した図である。
【符号の説明】
1…プラズマ装置、2…処理室、5…サセプタ(下部電極)、21…上部分極、30…処理ガス供給源、40…第2の高周波電源、50…第1の高周波電源、55…シールドリング。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for etching an object to be etched such as a silicon dioxide film by using plasma of a reactive gas.
[Prior art]
In the semiconductor manufacturing technology, when wiring is formed on a semiconductor substrate such as a silicon wafer, it is generally necessary to form wiring holes such as contact holes and through holes in a silicon dioxide film formed on the substrate. In order to form wiring holes in this way, plasma etching technology that can efficiently form holes with high accuracy has been used almost recently. In this technique, a substrate is placed on a susceptor that is also disposed in a processing chamber and also serves as an electrode, and an etching gas is supplied into the processing chamber as a reaction gas, and a high-frequency voltage is applied to the susceptor, thereby generating a plasma of the reaction gas. Is generated in the processing chamber, and etching is performed by radicals, ions, and the like generated by this plasma. As the reaction gas used at this time, various gases are selected according to the material to be etched. For example, when etching a silicon dioxide film, a halogen compound gas such as CHF 3 or CF 4 is used. In general, these gases are rarely used alone, and are used in a state in which a reactive gas is added to an inert gas such as argon (Ar) gas as a dilution gas. In the plasma etching technique using such argon gas, process control generally adjusts the distance between the lower electrode susceptor and the upper electrode and the high-frequency bias voltage applied to the lower electrode. It is done by.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when argon gas is used as a dilution gas, it is known that the etching rate at the center of the film to be etched is higher than that at the periphery, that is, the in-plane uniformity of the etching crate is poor. Yes. As described above, in-plane uniformity is not a problem when the substrate is small. However, as the wafer becomes larger and finer as in recent years, it becomes an important problem in terms of manufacturing yield. It has become. In addition, there is a disadvantage that it is troublesome to perform the process control with the inter-electrode distance or the high frequency bias voltage as described above.
[0004]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object thereof is to provide a plasma etching method that is easy to control the process and has excellent in-plane uniformity of etching rate.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a plasma etching method according to a first aspect of the present invention includes a processing chamber, an upper electrode, a lower portion provided opposite to the upper electrode, and an object to be etched supported thereon. An electrode, and a focus ring disposed around the supported object to be etched. The upper electrode includes an electrode plate, a support member for supporting the electrode plate in a processing chamber, and a plasma confinement device. The lower electrode has an electrostatic chuck that fixes the object to be etched on the lower electrode by adsorption ,
The shield ring and the electrode plate are formed of silicon , using a plasma etching apparatus,
A plasma of an etching gas and a dilution gas is generated by the upper electrode and the lower electrode in a processing chamber, and neutral particles are ionized by a charge exchange reaction between the ions and the neutral particles in the plasma. When the object to be etched, which is incident on the body and surrounded by the focus ring and is fixed by the electrostatic chuck, is etched, the mixing ratio of helium gas and argon gas is selected as the dilution gas, and the focus ring In the case of increasing the etching rate of the peripheral portion of a nearby object to be etched, the ratio of helium is used at a larger setting.
[0006]
The inventors of the present invention have studied the etching mechanism when a dilution gas such as argon gas is used in plasma etching, and this mechanism is based on the interaction between ions generated by the plasma and neutral particles. I found out that this has a big influence. This phenomenon is as follows. A large number of ions, neutral particles, and electrons are generated from the etching gas (reactive gas) by the plasma. The generated ions and the neutral particles collided violently in the plasma, and the ions gave charge to the neutral particles, and the ions that lost the charge became high-speed neutral particles and also received charges. Neutral particles are ionized. As a result, the ionized neutral particles are accelerated by the sheath electric field formed on the surface of the object to be etched and transported to the object to be etched. By such a reaction (charge exchange reaction), the etchant is supplied to the object to be etched at a high speed without losing the ion assist effect by the high speed neutral particles, and is etched. The probability of charge exchange collision at this time is about 50% for argon gas, but about 90% for helium, which is much larger for helium gas. As a result, by using helium gas as a dilution gas, the etching rate is increased, and a decrease in the etching rate at the periphery of the object to be etched, which is easily influenced by the external environment (for example, a shield ring), can be reduced. . For this reason, in the present invention, the etching rate can be increased as a whole, and a decrease in the etching rate in the periphery of the object to be etched can be suppressed, and the in-plane uniformity of the etching rate can be improved. In other words, by increasing the mixing ratio of helium to argon, the etching rate in the periphery of the object to be etched can be increased. This is because the mass of helium is 4, whereas the mass of argon is 40, the mass of helium is 1/10 that of argon, and the diffusion coefficient is proportional to the mass (mass number). This is because helium which is easily diffused particularly affects the diffusion around the etched body.
[0007]
In addition, by using a mixed gas of helium gas and argon gas as the dilution gas, and selecting the mixing ratio (flow rate ratio) of these gases, the process can be controlled without depending on the distance between electrodes or the high frequency bias voltage. Therefore, this control becomes easy.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a plasma etching method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First, an outline of a plasma etching apparatus that can be used in the present method will be described with reference to FIG.
An insulating support plate 3 is laid on the bottom of the grounded processing chamber 2 of the plasma apparatus 1, and a susceptor 5 is provided on the support plate 3 via a support base 4. The susceptor 5 constitutes a lower electrode, and an electrostatic chuck 11 for adsorbing and holding a substrate to be processed (an object to be etched), for example, an 8-inch wafer W, is provided on the susceptor 5. The susceptor 5 is connected to a grounded high-pass filter (HPF) 6, and is connected to a first high-frequency power source 50 for applying a high-frequency (for example, 2 MHz) bias voltage via a matching unit 51. ing. The electrostatic chuck 11 has a configuration in which the thin film electrode 12 is sandwiched between insulating films, and is connected to a DC power source 13 of 1.5 kV, for example.
[0009]
A heat exchange chamber 7 is provided inside the support 4, and the heat exchange medium circulates through the introduction pipe 8 and the discharge pipe 9, and the semiconductor wafer W can be maintained at a predetermined temperature via the susceptor 5. ing. This temperature control is improved in accuracy by providing a gas passage 14 for supplying an electric heating medium such as He gas on the back surface of the semiconductor wafer W.
[0010]
A substantially annular focus ring 16 is provided on the upper surface of the susceptor 5 so as to surround the electrostatic chuck 11. The focus ring 16 is formed of, for example, conductive silicon, and has a function of effectively making ions in plasma enter the semiconductor wafer W.
[0011]
An upper electrode 21 is supported on the upper portion of the processing chamber 2 via an insulating member 25 and a shield ring 55. The upper electrode 21 is formed of aluminum whose surface is anodized and has a gas chamber defined therein and a predetermined distance from the wafer W (in this preferred embodiment, the distance between the electrodes 5 and 21 is The electrode plate 23 having a large number of discharge holes 24 facing each other in parallel. The shield ring 55 is adapted to meet the demands of processing miniaturization, improvement of processing speed, and processing uniformity by confining plasma and making it uniform. The shield ring 55 and the front Symbol electrode plate 23 is more formed on silicon. Although such a shield ring 55 is effective in making the plasma uniform, the surface is easily eroded by the plasma and gradually becomes thinner during use, which adversely affects the in-plane uniformity of the etching rate. This has been confirmed by the present inventors. A preferred example of the shield ring is described in Japanese Patent Application No. 2000-279453. In the etching method of the present invention, the shield ring as described in this prior application can be used.
[0012]
The electrode support 22 is formed with a gas inlet 26 communicating with the gas chamber and connected to one end of a gas supply pipe 27. The gas supply rod 27 is provided with a valve 28 and a mass flow controller 29, and the other end thereof is connected to a processing gas supply source 30. The processing gas supply source 30 includes a reaction gas supply source that supplies an etching gas (reaction gas) such as a fluorocarbon gas (CxFy, for example, C4F8 gas) or a hydrofluorocarbon gas (CpHqFr), and a helium gas supply source that supplies a dilution gas. In addition, an argon gas supply source and other necessary gas sources such as an oxygen gas source are provided, and the supply flow rate of gas from these gas sources can be adjusted.
[0013]
An exhaust pipe 31 leading to the exhaust device 35 is connected to the lower portion of the processing chamber 2. The exhaust device 35 includes a vacuum pump such as a turbo molecular pump, and the inside of the processing chamber 2 can be reduced to an arbitrary pressure of, for example, 10 mTorr to 1000 mTorr. A gate valve 32 is provided on the side wall of the processing chamber 2 so that a semiconductor wafer can be taken in and out of the processing chamber.
[0014]
The upper electrode 21 is connected to a second high-frequency power source 40 through a power feed rod 33 and a matching unit 41 and is also connected to a low-pass filter (LPF) 42.
[0015]
Next, using the etching apparatus configured as described above, a semiconductor wafer, more precisely, a plasma etching method of a silicon dioxide film formed on the upper surface of the semiconductor wafer, and an etching obtained by actually carrying out this method The measurement data regarding the in- film uniformity of the rate will be described.
[0016]
The flow rate of the gas supplied from the processing gas supply source 30 and the exhaust of the exhaust device 35 so that the inside of the processing chamber 2 becomes 20 mTorr while the semiconductor wafer W is attracted to the electrostatic chuck 11 in the processing chamber 2. Adjusted with speed. Then, a first high frequency power was applied to the lower electrode 5 by the first high frequency power supply 50. In this embodiment, the first high-frequency power is a frequency of 2 MHz, and the power is adjusted so that the Vpp voltage is constant at 1.5 kv during processing. A second high frequency power was applied to the upper electrode 21 by the second high frequency power supply 40. This second high frequency power is 2500 W at 60 MHz. By applying high-frequency power to each electrode in this way, plasma is generated between the electrodes by the supply gas, and the silicon dioxide film is etched based on the neutral particles and ions generated by this plasma. It was.
[0017]
FIG. 2 shows the results obtained by performing such etching with different flow rates of argon gas and helium gas and measuring the in-plane uniformity of the etching rate. In this figure, the vertical axis shows the etching rate normalized with the center of the semiconductor wafer (silicon dioxide film) as 1, the horizontal axis shows the position (distance) from the center, and the line a (solid line) Shows a case where only argon gas is supplied to the processing chamber at a flow rate of 300 sccm, a line b (broken line) indicates a case where argon gas is 200 sccm and a helium gas is 100 sccm, and a line c (dotted line) indicates argon gas and helium gas. And d (one-dot broken line) are for argon gas at 100 sccm and helium gas at 200 sccm, and line e (two-dot broken line) is for only helium gas at 300 sccm. Show.
[0018]
As can be seen from FIG. 2, in the example corresponding to the prior art using only argon gas (solid line), the etching rate is generally low, and the central part is considerably higher than the peripheral part. That is, the in-plane uniformity is deteriorated. On the other hand, in the example using helium gas (two-dot broken line), not only the etching rate is increased as a whole, but also in-plane uniformity is excellent in the range of 50 mm from the center. And in the example which used argon gas and helium gas together, the etching rate of a peripheral part becomes high as the flow rate of helium gas is increased. For this reason, by appropriately selecting the flow ratio of helium gas and argon gas, etching having desired in-plane uniformity can be performed without controlling the inter-electrode distance and the high-frequency bias voltage.
[0019]
FIG. 3 shows the same reference results as in FIG. 2 when etching is performed under other conditions. However, in this example, the flow rate ratio of the dilution gas is not changed, and the shield ring 55 with a thickness of 7 mm is new (line f) and the shield phosphorus thickness becomes 5 mm after 100 hours ( It is a measurement result with line g). Here, the processing chamber pressure is 40 mmTorr, the high frequency power applied to the lower electrode is 800 kHz, 1500 W, the high frequency power applied to the upper electrode is 27 MHz, 2200 W, the interelectrode distance is 27 mm, and C 4 F 8 gas is used. 20 sccm, CO 2 gas was 40 sccm, Ar gas was 500 sccm, and O 2 gas was 10 sccm. From this measurement result, it can be seen that when argon gas is used as the dilution gas, the etching rate at the peripheral portion of the wafer decreases as time passes, that is, as the shield ring becomes thinner. In this way, when the etching rate partially changes depending on the thickness of the shield ring, helium gas is added to the argon gas and the mixing ratio of both is changed according to the thickness of the shield ring and immediately depending on the period of use. Thus, in-plane uniformity can be controlled.
[0020]
As described above, in the plasma etching method of the present invention, helium gas alone or a helium gas with a predetermined mixing ratio and argon is used as a dilution gas for generating a charge exchange reaction by generating a plasma of a reaction gas and a dilution gas. By using the gas, the process control can be easily performed, the etching rate can be increased, and the in-plane uniformity can be improved. Further, the reduction in the in-plane uniformity of the etching rate that changes according to the use period of the shield ring can be compensated by changing the mixing ratio of helium gas and argon gas according to the use period.
[0021]
In the above embodiment, in order to carry out the plasma etching method of the present invention, a parallel plate type plasma etching apparatus is used as shown in FIG. 1, but other types well known in this field are used. The device may be used. Immediately, the present invention is not defined in the type of plasma etching apparatus. Moreover, although the case where the silicon wafer in which the silicon dioxide film was formed as an to-be-etched body was etched was demonstrated, it can be applied also to the etching of another film and another semiconductor or a board | substrate. Further, the reaction gas can be appropriately selected according to the material of the object to be etched.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an etching apparatus that can be used in a plasma etching method of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the measurement results of the in-plane uniformity of the etching rate when etching is performed by the plasma etching method of the present invention and the conventional method, respectively.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the in-plane uniformity of the etching rate and the shield ring.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plasma apparatus, 2 ... Processing chamber, 5 ... Susceptor (lower electrode), 21 ... Upper polarization, 30 ... Processing gas supply source, 40 ... 2nd high frequency power supply, 50 ... 1st high frequency power supply, 55 ... Shield ring.

Claims (2)

処理室と、上部電極と、この上部電極に対向して設けられ、上に被エッチング体が支持される下部電極と、この支持された被エッチング体の周りに配置されたフォーカスリングとを具備し、前記上部電極は、電極板と、この電極板を処理室に支持させる支持体と、プラズマを閉じ込めるためのシールドリングとを有し、前記下部電極は、下部電極上に被エッチング体を吸着により固定する静電チャックを有し、
前記シールドリングと電極板とは、シリコンにより形成されている、プラズマエッチング装置を使用して、
処理室内でエッチングガスと希釈ガスとのプラズマを前記上部電極と下部電極とにより発生させて、このプラズマでのイオンと中性粒子との電荷交換反応により中性粒子をイオン化して、前記被エッチング体に入射させて、フォーカスリングにより囲まれ、静電チャックにより固定された被エッチング体をエッチングするのに際して、前記希釈ガスとしてヘリウムガスとアルゴンガスとをその混合比を選定して、前記フォーカスリング近くの被エッチング体の周辺部のエッチングレートを上げる場合にはヘリウムの比率をより大きい設定で使用することを特徴とするプラズマエッチグ方法。
A processing chamber, an upper electrode, a lower electrode provided opposite to the upper electrode and on which the object to be etched is supported, and a focus ring disposed around the supported object to be etched. The upper electrode includes an electrode plate, a support for supporting the electrode plate in a processing chamber, and a shield ring for confining plasma, and the lower electrode absorbs an object to be etched on the lower electrode. Having an electrostatic chuck to fix,
The shield ring and the electrode plate are formed of silicon, using a plasma etching apparatus,
A plasma of an etching gas and a dilution gas is generated by the upper electrode and the lower electrode in a processing chamber, and neutral particles are ionized by a charge exchange reaction between the ions and the neutral particles in the plasma. When the object to be etched, which is incident on the body and surrounded by the focus ring and is fixed by the electrostatic chuck, is etched, the mixing ratio of helium gas and argon gas is selected as the dilution gas, and the focus ring plasma etch in g wherein the use a larger set the proportion of helium in the case of increasing the etching rate of the peripheral portion of the near object to be etched.
処理室と、上部電極と、この上部電極に対向して設けられ、上に被エッチング体が支持される下部電極と、この支持された被エッチング体の周りに配置されたフォーカスリングとを具備し、前記上部電極は、電極板と、この電極板を処理室に支持させる支持体と、前記電極板の周りに設けられ、プラズマを閉じ込めるためのシールドリングとを有し、前記下部電極は、下部電極上に被エッチング体を吸着により固定する静電チャックを有し、
前記シールドリングと電極板とは、シリコンにより形成されている、プラズマエッチング装置を使用して、
処理室内でエッチングガスと希釈ガスとのプラズマを前記シールドリングとフォーカスリングとにより閉じ込められた状態で、上部電極と下部電極との間に発生させて、このプラズマでのイオンと中性粒子との電荷交換反応により中性粒子をイオン化して被エッチング体に入射させて被エッチング体をエッチングするのに際して、プラズマの均一性を高めるために前記シールドリングの使用状態に応じて、前記希釈ガスとして使用するヘリウムガスとアルゴンガスとの混合比を変えて使用することを特徴とするプラズマエッチグ方法。
A processing chamber, an upper electrode, a lower electrode provided opposite to the upper electrode and on which the object to be etched is supported, and a focus ring disposed around the supported object to be etched. The upper electrode includes an electrode plate, a support for supporting the electrode plate in a processing chamber, and a shield ring provided around the electrode plate for confining plasma. An electrostatic chuck for fixing the object to be etched on the electrode by adsorption;
The shield ring and the electrode plates, that is formed by silicon, using up plasma etching apparatus,
A plasma of an etching gas and a dilution gas is generated between the upper electrode and the lower electrode in a state of being confined by the shield ring and the focus ring in the processing chamber, and ions and neutral particles in the plasma are generated. Used as the dilution gas according to the state of use of the shield ring in order to enhance the uniformity of plasma when etching the object to be etched by ionizing neutral particles by the charge exchange reaction and entering the object to be etched. plasma etch in g wherein the use by changing the mixing ratio of helium gas and argon gas.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE10331526A1 (en) * 2003-07-11 2005-02-03 Infineon Technologies Ag A method of anisotropically etching a recess in a silicon substrate and using a plasma etching
JP4754196B2 (en) 2003-08-25 2011-08-24 東京エレクトロン株式会社 Member cleaning method and substrate processing apparatus in decompression processing chamber
JP2014003234A (en) * 2012-06-20 2014-01-09 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus and plasma processing method
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Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02106925A (en) * 1988-10-17 1990-04-19 Nec Corp Dry etching apparatus
JP3011018B2 (en) * 1994-06-06 2000-02-21 株式会社日立製作所 Plasma etching method
JPH098004A (en) * 1995-06-22 1997-01-10 Nec Corp Method of manufacturing semiconductor device
JP3224011B2 (en) * 1996-05-23 2001-10-29 シャープ株式会社 Plasma-excited chemical vapor deposition apparatus and plasma etching apparatus
JPH11219935A (en) * 1998-01-30 1999-08-10 Hitachi Chem Co Ltd Electrode for plasma processor and the plasma processor
JP4060941B2 (en) * 1998-05-26 2008-03-12 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing method
JP3706488B2 (en) * 1998-11-27 2005-10-12 京セラ株式会社 Corrosion-resistant ceramic material
JP2001019549A (en) * 1999-06-29 2001-01-23 Kyocera Corp Anticorrosive member and constructional member for semiconductor/liquid crystal production apparatus using the same

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