JP5305734B2 - Dry etching method - Google Patents

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Description

本発明は、半導体デイバスの製造工程における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 method in a semiconductor device manufacturing process.

半導体デバイスの製造工程において、シリコン系材料からなる基板に深い穴及び溝(以下、トレンチと称する)並びにビアホールを形成するドライエッチングが従来から知れている。トレンチを形成するために、プラズマ発生源を有する装置を用いて、反応処理室内においてエッチング性ガスである六フッ化硫黄(以下、SF6と称する)と堆積性ガス(すなわち、保護膜生成ガス)である八フッ化シクロブタン(以下、C48と称する)を交互に切り替えて、エッチング及びデポジションを繰り返し行うドライエッチング方法が特許文献1に開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, dry etching that forms deep holes and grooves (hereinafter referred to as trenches) and via holes in a substrate made of a silicon-based material in a semiconductor device manufacturing process is known. In order to form a trench, using an apparatus having a plasma generation source, sulfur hexafluoride (hereinafter referred to as SF 6 ) and a deposition gas (that is, a protective film generation gas) that are etching gases in the reaction processing chamber. Patent Document 1 discloses a dry etching method in which octafluorocyclobutane (hereinafter referred to as C 4 F 8 ) is alternately switched and etching and deposition are repeated.

また、ドライエッチングおいては、エッチング時の反応生成物が非エッチング面に堆積するブラックシリコン現象という問題点があった。特許文献2には、ブラックシリコン現象の発生及びその兆候を監視、且つ、ブラックシリコン現象の発生を防止することができるドライエッチング方法及びドライエッチング装置が特許文献2に開示されている。
特開2004−327606号公報 特開2006−186221号公報
In dry etching, there is a problem of a black silicon phenomenon in which a reaction product during etching is deposited on a non-etched surface. Patent Document 2 discloses a dry etching method and a dry etching apparatus that can monitor the occurrence and signs of the black silicon phenomenon and prevent the occurrence of the black silicon phenomenon.
JP 2004-327606 A JP 2006-186221 A

従来から知られていたドライエッチング方法においては、チャンバ内圧力、電極温度、ガス流量、高周波電源電力、バックHe圧力等の条件を変化させることで、エッチングの最適化を行っていた。例えば、SF6及びC48の流入時ごとに、高周波電源の電力を一定にすることで、形状の安定したトレンチ形成を図っていた。 In a conventionally known dry etching method, etching is optimized by changing conditions such as chamber pressure, electrode temperature, gas flow rate, high-frequency power supply power, and back He pressure. For example, a trench having a stable shape is formed by making the power of the high-frequency power source constant every time SF 6 and C 4 F 8 flow in.

しかしながら、ドライエッチングの処理時間が進むにつれて、チャンバ内の側壁に付着したデポ(すなわち、デポジション時に生成される中性粒子)からもC48が発生し、エッチング時においけるSF6の供給時のエッチャント(すなわち、エッチング時に生成される中性粒子)が不足し、デポジション時におけるデポの量が通常よりも多くなり、トレンチ形状が不均一となる問題点があった。また、かかる状態においては、ブラックシリコン現象の発生につながる問題点もあった。 However, as the processing time of dry etching advances, C 4 F 8 is also generated from deposits (that is, neutral particles generated during deposition) attached to the side wall in the chamber, and SF 6 is supplied during etching. There is a problem that the etchant at the time (that is, neutral particles generated during etching) is insufficient, the amount of deposit during deposition is larger than usual, and the trench shape is not uniform. In such a state, there is also a problem that leads to the occurrence of the black silicon phenomenon.

本発明は、以上の如き事情に鑑みてなされたものであり、ドライエッチングの処理時間が長時間に亘った場合においても、エッチャントとデポとのバランスを一定条件に保ちつつ、均一のトレンチ形状の形成及びブラックシリコン現象の発生防止を図ることができるドライエッチング方法を提供する。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and even when the dry etching process time is long, while maintaining the balance between the etchant and the deposit at a constant condition, the trench shape is uniform. Provided is a dry etching method capable of preventing formation and occurrence of a black silicon phenomenon.

上述した課題を解決するために、供給口及び排気口を備える反応処理室内において被加工基板にドライエッチングを施すドライエッチング方法であって、前記供給口を介して前記反応処理室内にエッチングガスと保護膜形成ガスとを択一的に供給するガス供給工程と、前記ガス供給工程に並行して前記反応処理室内に高周波エネルギーを供給するエネルギー供給工程と、前記ガス供給工程の開始時点から所定時間内においては前記反応処理室内の圧力に応じて排気口の開度を調整し、前記所定時間経過後に前記排気口の開度を一定にする排気口開度調整工程と、を有することを特徴とするドライエッチング方法が提供される。   In order to solve the above-described problem, a dry etching method for performing dry etching on a substrate to be processed in a reaction processing chamber having a supply port and an exhaust port, and protecting the etching gas and the reaction chamber through the supply port. A gas supply step for selectively supplying a film-forming gas; an energy supply step for supplying high-frequency energy into the reaction processing chamber in parallel with the gas supply step; and a predetermined time from the start of the gas supply step And adjusting the opening degree of the exhaust port according to the pressure in the reaction processing chamber, and adjusting the opening degree of the exhaust port to make the opening degree of the exhaust port constant after the predetermined time has elapsed. A dry etching method is provided.

また、前記ガス供給工程においては、前記エッチングガスの流量を600sccmとし、前記保護膜生成ガスの流量を250sccmと設定しても良い。更に、前記エネルギー供給工程においては、前記エッチングガス供給時に前記高周波エネルギーを1800W時とし、前記保護膜形成ガス供給時に1500W時としても良い。   In the gas supply step, the flow rate of the etching gas may be set to 600 sccm, and the flow rate of the protective film generating gas may be set to 250 sccm. Further, in the energy supply step, the high frequency energy may be set to 1800 W at the time of supplying the etching gas, and 1500 W at the time of supplying the protective film forming gas.

また、前記エッチングガスが六フッ化硫黄(SF6)であって、前記保護膜生成ガスが八フッ化シクロブタン(C48)であっても良い。 The etching gas may be sulfur hexafluoride (SF 6 ), and the protective film generation gas may be cyclooctane octafluoride (C 4 F 8 ).

また、前記ガス供給工程は、前記保護膜生成ガスの供給後であって、前記エッチングガスの供給までの間に、前記保護膜生成ガスにより形成された保護膜と反応する反応ガスを供給する工程を含んでいても良い。   The gas supply step includes a step of supplying a reactive gas that reacts with the protective film formed by the protective film forming gas after the supply of the protective film generating gas and before the supply of the etching gas. May be included.

エッチングガスと保護膜形成ガスとを反応処理室内で交互に切り替えて供給口を介して供給しつつ反応処理室内に高周波エネルギーを供給しドライエッチングをなし、当該ガス供給開始時点から所定時間内には反応処理室内の圧力に応じて当該反応処理室の排気口の開度を調整し、所定時間経過後に反応処理室内の排気口の開度を一定に調整する故、ドライエッチングの処理時間が長時間に亘った場合においても、エッチャントとデポとのバランスを一定条件に保ちつつ、均一のトレンチ形状の形成及びブラックシリコン現象の発生防止を図ることができる。   While the etching gas and the protective film forming gas are alternately switched in the reaction processing chamber and supplied via the supply port, high frequency energy is supplied into the reaction processing chamber to perform dry etching, and within a predetermined time from the gas supply start time. Since the opening of the exhaust port of the reaction processing chamber is adjusted according to the pressure in the reaction processing chamber, and the opening of the exhaust port of the reaction processing chamber is adjusted to be constant after a predetermined time has elapsed, the dry etching processing time is long. Even in this case, it is possible to form a uniform trench shape and prevent the occurrence of the black silicon phenomenon while keeping the balance between the etchant and the deposit at a constant condition.

以下、本発明の実施例について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

先ず、図1を参照しつつ、本発明の実施例としてのドライエッチング方法に使用されるドライエッチング装置10について詳細に説明する。   First, a dry etching apparatus 10 used in a dry etching method as an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

図1に示すように、ドライエッチング装置10は、プラズマ生成部11、拡散部12及び基板設置部13からなる反応処理室14を有している。プラズマ生成部11に高周波エネルギーを供給するアンテナ15がプラズマ生成部11の周囲に配置され、アンテナ15には高周波電源16が接続されている。プラズマ生成部11の上部には、供給口17が設けられており、供給口17には供給ライン18を介して質量流量計を含む流量制御装置19a〜19cが接続されている。流量制御装置19a〜19cの各々には供給ガスとなるSF6のガス源20a、C48のガス源20b及びHeのガス源20cが接続されている。 As shown in FIG. 1, the dry etching apparatus 10 includes a reaction processing chamber 14 including a plasma generation unit 11, a diffusion unit 12, and a substrate installation unit 13. An antenna 15 that supplies high-frequency energy to the plasma generation unit 11 is disposed around the plasma generation unit 11, and a high-frequency power source 16 is connected to the antenna 15. A supply port 17 is provided in the upper part of the plasma generation unit 11, and flow rate control devices 19 a to 19 c including mass flow meters are connected to the supply port 17 through a supply line 18. An SF 6 gas source 20a, a C 4 F 8 gas source 20b, and a He gas source 20c, which are supply gases, are connected to each of the flow rate control devices 19a to 19c.

拡散部12には、拡散部12の内部の圧力を測定する圧力計21が設けられている。圧力計21には、後述するバルブの開度を調整するバルブ制御装置22が接続されている。   The diffusion unit 12 is provided with a pressure gauge 21 that measures the pressure inside the diffusion unit 12. Connected to the pressure gauge 21 is a valve control device 22 for adjusting the opening of a valve, which will be described later.

基板設置部13には排気口23が設けられており、排気口23には排気口23の開度及び圧力調整用のバルブ24が接続されている。また、バルブ24の排気側には排気ライン25介してターボ分子ポンプ26が接続されている。更に、ターボ分子ポンプ26の排気側には排気ライン25を介してドライポンプ27が接続されている。   The substrate installation unit 13 is provided with an exhaust port 23, and the exhaust port 23 is connected to a valve 24 for adjusting the opening degree and pressure of the exhaust port 23. A turbo molecular pump 26 is connected to the exhaust side of the valve 24 via an exhaust line 25. Further, a dry pump 27 is connected to the exhaust side of the turbo molecular pump 26 via an exhaust line 25.

また、基板設置部13の下方には電極28が設けられており、電極28の上に基板を載置するための基板ホルダ29が設けられている。また、電極28には高周波電源30が接続されている。   In addition, an electrode 28 is provided below the substrate setting portion 13, and a substrate holder 29 for mounting the substrate is provided on the electrode 28. A high frequency power supply 30 is connected to the electrode 28.

次に、上述したエッチング装置10を使用したドライエッチング方法について詳細に説明する。   Next, a dry etching method using the above-described etching apparatus 10 will be described in detail.

先ず、エッチング装置10を準備し、基板設置部13の側面に設けられた基板投入口(図示せず)からシリコン基板又はエピ基板と基板を挿入して基板ホルダ29に配置する。なお、基板上には所望のトレンチ形状を形成するための、レジストマスクを形成しても良い。   First, the etching apparatus 10 is prepared, and a silicon substrate or an epi substrate and a substrate are inserted from a substrate insertion port (not shown) provided on the side surface of the substrate setting unit 13 and placed on the substrate holder 29. Note that a resist mask for forming a desired trench shape may be formed over the substrate.

次に、エッチングガスとして使用されるSF6及びキャリアガスとして使用されるHeをプラズマ生成部11に供給する。このとき、流量制御装置19aによってSF6の流量を600sccmに設定する望ましい。また、圧力計21によって測定される圧力が約4パスカルとなることが望ましく、かかる圧力になるように流量制御装置19a、19cによって反応処理室14内の圧力を制御しても良い。 Next, SF 6 used as an etching gas and He used as a carrier gas are supplied to the plasma generation unit 11. At this time, the flow rate of SF 6 is desirably set to 600 sccm by the flow rate control device 19a. The pressure measured by the pressure gauge 21 is preferably about 4 Pascals, and the pressure in the reaction processing chamber 14 may be controlled by the flow rate control devices 19a and 19c so as to be such pressure.

次に、プラズマ生成部11において、SF6の高密度プラズマを生成すべく、高周波電源16からアンテナ15を介して高周波エネルギーを供給する。このとき、高周波電源の電力値は1800Wに設定することが望ましい。高周波エネルギーが供給されることによって生成されたSF6の高密度プラズマは、電極28に所定の電極が供給されていることによって(例えば、50W)、基板が設置された基板ホルダ29の方向に移動する。基板設置部13に移動したSF6の高密度プラズマは基板に接触して反応こととなる(すなわち、基板をエッチングする)。 Next, in the plasma generator 11, high-frequency energy is supplied from the high-frequency power supply 16 through the antenna 15 in order to generate SF 6 high-density plasma. At this time, the power value of the high frequency power supply is desirably set to 1800W. The high-density plasma of SF 6 generated by supplying high-frequency energy moves in the direction of the substrate holder 29 on which the substrate is installed when a predetermined electrode is supplied to the electrode 28 (for example, 50 W). To do. The high-density plasma of SF 6 that has moved to the substrate placement unit 13 comes into contact with the substrate and reacts (that is, the substrate is etched).

基板設置部13内の反応ガス又は未反応ガスは、ターボ分子ポンプ26によってドライポンプ27側に排気されることとなる。このとき、バルブ24は圧力計21の測定圧力に応じて、バルブ制御装置22によってその開度が自在に調整される。すなわち、拡散部12内の圧力値が変化すると、かかる圧力値を一定すべくバルブ24の開度を調整して排気口23の開度を調整することとする。   The reactive gas or the unreacted gas in the substrate installation unit 13 is exhausted to the dry pump 27 side by the turbo molecular pump 26. At this time, the opening degree of the valve 24 is freely adjusted by the valve control device 22 according to the pressure measured by the pressure gauge 21. That is, when the pressure value in the diffusing unit 12 changes, the opening degree of the exhaust port 23 is adjusted by adjusting the opening degree of the valve 24 so as to keep the pressure value constant.

SF6を3.5秒間供給させた後、流量制御装置19aによってSF6の供給を停止する。SF6の供給停止と同時に、流量制御装置19bによって保護膜生成ガスとしてのC48を供給する。このとき、流量制御装置19bによってC48の流量を250sccmに設定することが望ましい。また、圧力計21によって測定される圧力が約2.5パスカルとなることが望ましく、かかる圧力になるように流量制御装置19a、19cによって反応処理室14内の圧力を制御しても良い。 After supplying SF 6 for 3.5 seconds, the supply of SF 6 is stopped by the flow rate control device 19a. Simultaneously with the stop of the supply of SF 6 , C 4 F 8 as a protective film generating gas is supplied by the flow rate control device 19b. At this time, it is desirable to set the flow rate of C 4 F 8 to 250 sccm by the flow rate control device 19b. The pressure measured by the pressure gauge 21 is preferably about 2.5 Pascals, and the pressure in the reaction processing chamber 14 may be controlled by the flow rate control devices 19a and 19c so as to be such pressure.

SF6に換えてC48をプラズマ生成部11供給する場合には、高周波電源の電力値は1500Wに設定することが望ましい。高周波エネルギーが供給されることによって生成されたC48の高密度プラズマは、基板が設置された基板ホルダ29の方向に移動する。基板設置部13に移動したSF6の高密度プラズマは基板に接触して反応こととなる(すなわち、基板上に保護膜を生成する)。 In the case where C 4 F 8 is supplied instead of SF 6 and the plasma generator 11 is supplied, it is desirable to set the power value of the high frequency power supply to 1500 W. The high density plasma of C 4 F 8 generated by supplying the high frequency energy moves in the direction of the substrate holder 29 on which the substrate is installed. The high-density plasma of SF 6 that has moved to the substrate placement unit 13 comes into contact with the substrate and reacts (that is, a protective film is formed on the substrate).

なお、C48をプラズマ生成部11に供給する場合においても、圧力計21よって測定される圧力値が一定になるように、圧力値に応じてバルブ24の開度を調整して排気口23の開度を調整することとする。 Even when C 4 F 8 is supplied to the plasma generator 11, the opening of the valve 24 is adjusted according to the pressure value so that the pressure value measured by the pressure gauge 21 is constant. The opening degree of 23 will be adjusted.

48を1.2秒間供給した後、流量制御装置19bによってC48の供給を停止する。C48の供給停止と同時に再びSF6を3.5秒間供給し、SF6の供給後に再びC48を1.2秒間供給する。かかるSF6とC48とを択一的に供給を繰り返すことによって所望のトレンチ形状を形成する。 After supplying C 4 F 8 for 1.2 seconds, the supply of C 4 F 8 is stopped by the flow rate control device 19b. C 4 SF 6, again at the same time supply and stop of F 8 was supplied for 3.5 seconds, again supplying C 4 F 8 1.2 seconds after the supply of SF 6. A desired trench shape is formed by alternately supplying such SF 6 and C 4 F 8 .

ここで、ドライエッチングの処理時間が長くなると、反応処理室14内に付着したデポからC48が発生し、反応処理室14内の圧力が高くなる。圧力変化に応じてバルブ24の開度を調整するとSF6の供給時にSF6の供給量が減少しエッチャントの量が不足してしまう。そこで、以下のような処理を行う。 Here, when the processing time of dry etching becomes longer, C 4 F 8 is generated from the deposit attached in the reaction processing chamber 14, and the pressure in the reaction processing chamber 14 increases. The amount of the supply amount is reduced etchant SF 6 when the supply of SF 6 by adjusting the degree of opening of the valve 24 in response to a pressure change becomes insufficient. Therefore, the following processing is performed.

SF6とC48との供給を繰り返してエッチングを進め所定時間経過した後に、圧力計21の圧力値に依存することなくバルブ24を一定の開度に調整し、排気口23の開度を一定にする。すなわち、排気口23の開度は圧力計21の圧力値に依存することなく、常に一定の開度となる。 After a predetermined time has passed since the supply of SF 6 and C 4 F 8 is repeated, the valve 24 is adjusted to a constant opening without depending on the pressure value of the pressure gauge 21, and the opening of the exhaust port 23 is adjusted. To be constant. That is, the opening degree of the exhaust port 23 is always a constant opening degree without depending on the pressure value of the pressure gauge 21.

ここで、排気口23の開度調整を停止するタイミングは、トレンチの深さが30μmを超えた状態とすることが望ましい。従って、上述した所定時間とは、トレンチの深さが30μmを超える時間をあらかじめ算出又は測定して得られた時間とする。   Here, it is desirable that the timing of stopping the opening degree adjustment of the exhaust port 23 is a state in which the depth of the trench exceeds 30 μm. Therefore, the predetermined time mentioned above is a time obtained by calculating or measuring in advance a time when the depth of the trench exceeds 30 μm.

上述しように、ドライエッチングの処理時間が所定時間を越える場合(すなわち、トレンチの深さが30μm以上)に、バルブ24の開度を常に一定にすることで、反応処理室14内に付着したデポから発生するC48の量に伴う圧力変化に依存することなく、常に一定のSF6を供給することができる。従って、トレンチ形状のばらつきを防ぐことが可能となる。 As described above, when the dry etching processing time exceeds a predetermined time (that is, when the trench depth is 30 μm or more), the deposition amount deposited in the reaction processing chamber 14 is kept constant by keeping the opening of the valve 24 constant. The constant SF 6 can be always supplied without depending on the pressure change accompanying the amount of C 4 F 8 generated from the. Therefore, variations in trench shape can be prevented.

なお、SF6及びC48を供給する工程をガス供給工程と称し、高周波電源30を使用して高周波エネルギーを供給する工程をエネルギー供給工程と称し、バルブ24の開度を調整することで排気口23の開度を圧力変化に依存させて調整又は圧力変化に依存することがなく調整する工程を排気口開度調整工程と称する。 The process of supplying SF 6 and C 4 F 8 is referred to as a gas supply process, the process of supplying high-frequency energy using the high-frequency power source 30 is referred to as an energy supply process, and the opening degree of the valve 24 is adjusted. The step of adjusting the opening degree of the exhaust port 23 depending on the pressure change or adjusting without depending on the pressure change is referred to as an exhaust port opening degree adjusting step.

次に、本発明の実施例としてのドライエッチング方法によって形成されたトレンチ形状について、図2(a)、(b)を参照しつつ詳細に説明する。   Next, the shape of the trench formed by the dry etching method as an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b).

図2(a)に示されているように、基板41の上面(すなわち、エッチング面)には、所定の厚みのピラー42が形成されている。例えば、ピラー42は図2(a)に示されているように、U字型形状に形成されても良い。また、ピラー42は、レジストマスクに応じてその他の形状に形成されても良い。ピラー42の高さは、ドライエッチングの処理時間に応じて高くなる。すなわち、基板41のエッチング量が増加すると、ピラー42の高さは高くなる。図2(b)に示されているように、ピラー42の側面はエッチングの進んでいる部分及び進んでいない部分とからなる波状に形成されている。以下、かかるピラー42の側面の波状の形状をスキャロップと称する。   As shown in FIG. 2A, a pillar 42 having a predetermined thickness is formed on the upper surface (that is, the etching surface) of the substrate 41. For example, the pillar 42 may be formed in a U-shape as shown in FIG. Moreover, the pillar 42 may be formed in other shapes according to the resist mask. The height of the pillar 42 increases with the processing time of dry etching. That is, as the etching amount of the substrate 41 increases, the height of the pillar 42 increases. As shown in FIG. 2B, the side surface of the pillar 42 is formed in a wave shape including a portion where etching proceeds and a portion where etching does not proceed. Hereinafter, the wavy shape of the side surface of the pillar 42 is referred to as scallop.

次に、ピラー42の幅と圧力計21の圧力値との関係について、図3を参照しつつ詳細に説明する。   Next, the relationship between the width of the pillar 42 and the pressure value of the pressure gauge 21 will be described in detail with reference to FIG.

図3に示されたグラフの横軸は圧力計21の圧力値であり、縦軸は、ピラー42の幅である。図3には、基板41のエッチングされていない面から最も離れた部分であるピラー42の上部3箇所(Pillar top[1]から[3])及び基板41のエッチングされていない面に最も隣接した部分であるピラー42の底部3箇所(Pillar bottom[1]から[3])の幅の変化を示している。図3に示されているように、圧力値が大きいとピラー42の幅のばらつきが大きくなり、トレンチ形状がばらつくこととなる。一方で、圧力値が小さいとピラー42の幅のばらつきが小さくなり、トレンチ形状のばらつきも小さくなる。すなわち、バルブ24の開度を小さくするとトレンチ形状のばらつきが大きく、開度を大きくするとトレンチ形状のばらつきが小さくなる。従って、バルブ24の開度を大きくし反応処理室14内の圧力を低くすることが望ましい。   The horizontal axis of the graph shown in FIG. 3 is the pressure value of the pressure gauge 21, and the vertical axis is the width of the pillar 42. In FIG. 3, the top three portions of pillars 42 (Piller tops [1] to [3]) that are farthest from the non-etched surface of the substrate 41 and the most non-etched surface of the substrate 41 The change of the width | variety of the bottom part 3 (Pillar bottom [1] to [3]) of the pillar 42 which is a part is shown. As shown in FIG. 3, when the pressure value is large, the variation in the width of the pillar 42 becomes large, and the trench shape varies. On the other hand, when the pressure value is small, the variation in the width of the pillar 42 is small, and the variation in the trench shape is also small. That is, when the opening degree of the valve 24 is reduced, the variation in the trench shape is large, and when the opening degree is increased, the variation in the trench shape is reduced. Therefore, it is desirable to increase the opening of the valve 24 and reduce the pressure in the reaction processing chamber 14.

次に、SF6の供給時の高周波電源16の設定電力とC48の供給時の高周波電源16の設定電力との比率に対する残渣数、スキャロップ幅及びエッチングレートの関係を図4を参照しつつ詳細に説明する。 Next, the relationship between the number of residues, the scallop width, and the etching rate with respect to the ratio of the set power of the high-frequency power supply 16 when SF 6 is supplied and the set power of the high-frequency power supply 16 when C 4 F 8 is supplied will be described with reference to FIG. The details will be described.

図4に示されたグラフの横軸はSF6の供給時の高周波電源16の設定電力とC48の供給時の高周波電源16の設定電力との比率あり、縦軸は残渣数、スキャロップ幅(μm)及びエッチングレート(μm/min)である。 The horizontal axis of the graph shown in FIG. 4 is the ratio between the set power of the high frequency power supply 16 when SF 6 is supplied and the set power of the high frequency power supply 16 when C 4 F 8 is supplied, and the vertical axis is the number of residues and scallops. The width (μm) and the etching rate (μm / min).

図4に示されているように、エッチング時であるSF6の供給時の高周波電源16の設定電力を保護膜生成時であるC48の供給時の高周波電源16の設定電力よりも高くすることで(すなわち、グラフの横軸が1.0より小さい場合)、エッチングレートを高く、残渣数を少なく、スキャロップ幅を大きくすることができる。一方で、エッチング時であるSF6の供給時の高周波電源16の設定電力を保護膜生成時であるC48の供給時の高周波電源16の設定電力よりも低くすることで(すなわち、グラフの横軸が1.0より大きい場合)、エッチングレートを低く、残渣数を多く、スキャロップ幅を小さくすることができる。すなわち、SF6及びC48の供給量を変化させることなく、高周波電源16の設定電力を調整することで、所望のスキャロップを形成することが可能となる。 As shown in FIG. 4, the set power of the high frequency power supply 16 when supplying SF 6 during etching is higher than the set power of the high frequency power supply 16 when supplying C 4 F 8 during protective film generation. By doing so (that is, when the horizontal axis of the graph is smaller than 1.0), the etching rate can be increased, the number of residues can be reduced, and the scallop width can be increased. On the other hand, by setting the set power of the high-frequency power supply 16 at the time of supplying SF 6 during etching to be lower than the set power of the high-frequency power supply 16 at the time of supplying C 4 F 8 at the time of protective film generation (ie, graph In the case where the horizontal axis is larger than 1.0), the etching rate can be lowered, the number of residues can be increased, and the scallop width can be reduced. That is, a desired scallop can be formed by adjusting the set power of the high-frequency power supply 16 without changing the supply amounts of SF 6 and C 4 F 8 .

なお、横軸が約1.16以上の場合において残渣数が約125を超えてしまう。以下、かかる状態(すなわち、横軸が1.16以上)を残渣大領域と称する。かかる残渣大領域においてドライエッチングを実施することがないように、高周波電源16の設定電力を調整しても良い。   In addition, when the horizontal axis is about 1.16 or more, the number of residues exceeds about 125. Hereinafter, such a state (that is, the horizontal axis is 1.16 or more) is referred to as a large residue region. The set power of the high frequency power supply 16 may be adjusted so that dry etching is not performed in the large residue region.

以上のように、本実施例によるドライエッチングの方法によれば、エッチングガスと保護膜形成ガスとを反応処理室内で交互に切り替えて供給しつつ反応処理室内に高周波エネルギーを供給して、当該ガス供給開始時点から所定時間内には反応処理室内の圧力に応じて排気口の開度を調整し、所定時間経過後に反応処理室内の排気口の開度を一定に調整する故、ドライエッチングの処理時間が長時間に亘った場合においても、エッチャントとデポとのバランスを一定条件に保ちつつ、均一のトレンチ形状の形成及びブラックシリコン現象の発生防止を図ることが可能となる。   As described above, according to the dry etching method of the present embodiment, the high-frequency energy is supplied into the reaction processing chamber while the etching gas and the protective film forming gas are alternately switched and supplied in the reaction processing chamber. Since the opening degree of the exhaust port is adjusted according to the pressure in the reaction processing chamber within a predetermined time from the start of supply, and the opening degree of the exhaust port in the reaction processing chamber is adjusted to be constant after the predetermined time has elapsed, the dry etching process Even when the time is long, it is possible to form a uniform trench shape and prevent the occurrence of the black silicon phenomenon while keeping the balance between the etchant and the deposit at a constant condition.

なお、上述した実施例においては、SF6及びC48を反応ガスとして使用しているが、更に、O2を反応ガスとして使用しても良い。具体的には、C48を供給後からSF6の供給までの間にO2を所定時間供給し、デポの除去を行っても良い。O2供給時の高周波電源の電圧設定を調整することによって、デポの除去効率を調整することができる。すなわち、O2供給時の高周波電源の電圧設定を高くするとデポの除去が容易となりエッチングが進み易くなる。一方で、O2供給時の高周波電源の電圧設定を低くすると、トレンチ形状の下部(すなわち、エッチングされていない基板面に隣接した部分)が細くなり、テーパー形状を形成することが可能となる。 In the above-described embodiment, SF 6 and C 4 F 8 are used as the reaction gas, but O 2 may be used as the reaction gas. Specifically, the depot may be removed by supplying O 2 for a predetermined time after supplying C 4 F 8 and before supplying SF 6 . Depot removal efficiency can be adjusted by adjusting the voltage setting of the high frequency power supply when O 2 is supplied. That is, if the voltage setting of the high-frequency power supply when O 2 is supplied is increased, the removal of the deposit is facilitated and the etching is facilitated. On the other hand, when the voltage setting of the high-frequency power supply during O 2 supply is lowered, the lower part of the trench shape (that is, the part adjacent to the unetched substrate surface) becomes thinner, and a tapered shape can be formed.

本発明の実施例としてのドライエッチング方法を実施するためドライエッチング装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a dry etching apparatus for carrying out a dry etching method as an embodiment of the present invention. (a)は本発明の実施例としてのドライエッチング方法によって形成されたトレンチ形状の斜視図であり、(b)は図2(a)の破線部分の拡大図である。(A) is a perspective view of a trench shape formed by a dry etching method as an embodiment of the present invention, and (b) is an enlarged view of a broken line part of FIG. 2 (a). 本発明の実施例としてのドライエッチング方法によって形成されたピラー幅と圧力の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the pillar width formed by the dry etching method as an Example of this invention, and a pressure. 本発明の実施例としてのドライエッチング方法における高周波電源電力比に対する残渣数、スキャロップ及びエッチングレートの変動を示したグラフである。It is the graph which showed the fluctuation | variation of the residue number with respect to the high frequency power supply power ratio in the dry etching method as an Example of this invention, a scallop, and an etching rate.

符号の説明Explanation of symbols

10 ドライエッチング装置
14 反応処理室
16 高周波電源
17 供給口
21 圧力計
22 バルブ制御装置
23 排気口
24 バルブ
26 ターボ分子ポンプ
27 ドライポンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Dry etching apparatus 14 Reaction processing chamber 16 High frequency power supply 17 Supply port 21 Pressure gauge 22 Valve control apparatus 23 Exhaust port 24 Valve 26 Turbo molecular pump 27 Dry pump

Claims (4)

供給口及び排気口を備える反応処理室内において被加工基板に穴及び溝並びにビアホールの少なくとも1つの深さ方向のドライエッチングを施すドライエッチング方法であって、
被加工基板を前記反応処理室内に設置し、前記供給口を介して前記反応処理室内にエッチングガスと保護膜形成ガスとを択一的に供給するガス供給工程と、
前記ガス供給工程に並行して前記反応処理室内に高周波エネルギーを供給するエネルギー供給工程と、
前記ガス供給工程の開始時点から所定時間内においては前記反応処理室内の圧力に応じて排気口の開度を調整し、前記所定時間経過後に前記排気口の開度を一定にする排気口開度調整工程と、を有し、
前記ガス供給工程においては、前記エッチングガスの流量を600sccmとし、前記保護膜生成ガスの流量を250sccmとすること、
前記排気口開度調整工程における前記所定時間は前記穴及び溝並びにビアホールの少なくとも1つの深さが30μmとなる時間であることを特徴とするドライエッチング方法。
A dry etching method for performing dry etching in a depth direction of at least one of a hole, a groove, and a via hole on a substrate to be processed in a reaction processing chamber having a supply port and an exhaust port,
A gas supply step of installing a substrate to be processed in the reaction processing chamber and selectively supplying an etching gas and a protective film forming gas into the reaction processing chamber through the supply port;
An energy supply step of supplying high-frequency energy into the reaction processing chamber in parallel with the gas supply step;
Within a predetermined time from the start of the gas supply step, the opening of the exhaust port is adjusted according to the pressure in the reaction chamber, and the opening of the exhaust port is made constant after the predetermined time has elapsed. possess an adjustment process, the,
In the gas supply step, the flow rate of the etching gas is set to 600 sccm, and the flow rate of the protective film generating gas is set to 250 sccm.
The dry etching method according to claim 1, wherein the predetermined time in the exhaust opening degree adjusting step is a time when at least one depth of the hole, groove and via hole is 30 μm .
前記エネルギー供給工程においては、前記エッチングガス供給時に前記高周波エネルギーを1800W時とし、前記保護膜形成ガス供給時に1500W時とすることを特徴とする請求項記載のドライエッチング方法。 Wherein the energy supplying step, the said high-frequency energy during the etching gas supply and at 1800W, the dry etching method according to claim 1, characterized in that the at 1500W when the protective film forming gas supply. 前記エッチングガスが六フッ化硫黄(SF6)であって、前記保護膜生成ガスが八フッ化シクロブタン(C48)であることを特徴とする請求項1又は2記載のいずれか1に記載のドライエッチング方法。 3. The method according to claim 1, wherein the etching gas is sulfur hexafluoride (SF 6 ) and the protective film forming gas is cyclobutane octafluoride (C 4 F 8 ). The dry etching method as described. 前記ガス供給工程は、前記保護膜生成ガスの供給後であって、前記エッチングガスの供給までの間に、前記保護膜生成ガスにより形成された保護膜と反応する反応ガスを供給する工程を含むことを特徴とする請求項1乃至記載のいずれか1に記載のドライエッチング方法。 The gas supplying step includes a step of supplying a reactive gas that reacts with the protective film formed by the protective film generating gas after the protective film generating gas is supplied and before the etching gas is supplied. the dry etching method according to claim 1 to 3 or 1, wherein the.
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