JPH03276626A - Etching method for film to be etched composed of silicon compound system - Google Patents

Etching method for film to be etched composed of silicon compound system

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JPH03276626A
JPH03276626A JP7582890A JP7582890A JPH03276626A JP H03276626 A JPH03276626 A JP H03276626A JP 7582890 A JP7582890 A JP 7582890A JP 7582890 A JP7582890 A JP 7582890A JP H03276626 A JPH03276626 A JP H03276626A
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etching
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gas
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敏治 柳田
Keiji Shinohara
啓二 篠原
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Abstract

PURPOSE:To prevent the damage of a substrate without deteriorating etching rate and selectivity for Si, by a method wherein, just before etching is progressed and the substrate is exposed from a film to be etched, gas which has etching capability for a film to be etched and deposition capability for the substrate, and contains C and H is added, and etching is performed in this state. CONSTITUTION:Higher order Flon gas as first gas which contains at least one kind selected out of CxF2x+2CxF2x (x is integer larger than or equal to 2) is used as material gas. A resist pattern 4 is used as a mask. Thus a film 3 to be etched is etched just before a diffusion layer 2 of a substrate l is exposed, thereby forming a hole 5 in the film 3. Next, second gas wherein gas containing C and H in molecules is added to the first gas is used as material gas. The resist pattern 4 is used as a mask. Thus the residual part 3a in the bottom part of a hole 5 of the film 3 is subjected to etching containing over-etching until the diffusion layer of the substrate 1 is exposed, thereby forming a contact hole 6 in the film 3 to be etched.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はシリコン化合物系からなる被エツチング膜のエ
ツチング方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for etching a film to be etched made of a silicon compound.

F発明の概要] 本発明は、例えばシリコン(Sl)基板のような基板上
に形成された酸化シリコン(Stow)のようなシリコ
ン化合物系からなる被エッチング膜を異方性エツチング
する方法において、少なくとも被エツチング膜がエツチ
ングされて下地たる基板が露出する直前で、CHF t
x”t+ CHF e−(X≧2の整数)から選ばれる
エツチングガスに、分子中にCと■4とを含むガスを添
加して被エツチング膜をエツチングするか、あるいはN
PsとN Hsを含むガスからなるダウンフロープラズ
マの照射で被エツチング膜上にエツチング用薄膜を形成
した後、このエツチング用薄膜に例えばレーザ光のよう
な短波長光を照射してエツチング用薄膜を昇華するとと
もに、エツチング用薄膜中の成分との化学反応で被エツ
チング膜をエツチングするというように、イオンの衝撃
を招くことなく、化学的方法による異方性エツチングで
、被エツチング膜をエツチングすることにより、エツチ
ング速度と対Si選択比に支障を招くことなく、基板損
傷を実用上差し支えない程度に低減することができるよ
うにしたものである。
F. Summary of the Invention] The present invention provides a method for anisotropically etching a film to be etched made of a silicon compound such as silicon oxide (Stow) formed on a substrate such as a silicon (Sl) substrate, at least Immediately before the film to be etched is etched and the underlying substrate is exposed, CHF t
The film to be etched is etched by adding a gas containing C and 4 in the molecule to an etching gas selected from x"t+ CHF e- (an integer of
After a thin film for etching is formed on the film to be etched by irradiation with downflow plasma consisting of a gas containing Ps and NHs, the thin film for etching is irradiated with short wavelength light such as laser light to form the thin film for etching. Etching the film to be etched by anisotropic etching using a chemical method without causing ion bombardment, such as sublimation and etching by chemical reaction with components in the etching thin film. This makes it possible to reduce damage to the substrate to a practically acceptable level without causing problems in etching speed and selectivity to Si.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ULSI、VLST等の製造プロセスのエツチングにお
いては、基板の大径化やデザインルールの微細化が進む
に伴って、基板処理面内の均一性のたぬ、装置がバッチ
式から枚葉式に変わりつつある。この場合、バッチ式と
同様の生産性(スループット)を帷持するには、1度の
処理枚数が少ない分、エツチング速度を高くしなければ
ならず、反応性イオンビームエツチング(RI BE)
が採用されてきている。これは、例えばマグネトロンか
らのマイクロ波で原料ガスを励起してプラズマを発生し
、このプラズマに磁界をかけて、高密度となったプラズ
マ中の反応性ガスイオン(以下、単にイオンという)を
被エツチング膜に照射する方法であって、マグネトロン
へのパワー密度を上げて、イオンの入射エネルギーを高
くすることjこより、エツチング速度か上がる。具体的
には、シリコン基板のような基板上にシリコン化合物か
らなる被エツチング膜として5iOy膜蕃形成し、これ
を上記マイクロ波と磁場との相互作用による反応性イオ
ンビームエツチング(以下、単にマグネトロンRIEと
いう)で、原料ガスとしてC8F、なる高次フロンガス
を4611CCN供給し、その圧力を2Paに設定して
エツチングを行ったところ、第2図に示すように、パワ
ー密度を上げると、エツチング速度も上がる特性を示し
た。ここで、SiO*膜なる被エツチング膜を下地たる
基板が露出するまでエツチングし、C,F系のポリマー
の堆積物を除去した後、基板にArレーザを照射して励
起し、熱波が起きている基板にHeレーザを照射し、こ
のHeレーザの反射率を調べることにより、基板表面の
ダメージ(基板損傷)を測定したところ、第2図に示す
サーマルウニイブシグナル(Thermal  Wav
e  Signal)を得た。このサーマルウニイブシ
グナルは、Therma−WaveInc、のTHER
MAPROBE  TP−2000システムによる測定
値であって、精製して以降のプロセスを経ないシリコン
基板で25程度を示し、100以下なら半導体装置とし
て使用しても良いしのとして設定しである。この第2図
からは、C5Fsガスを用いたマグネトロンRIEでは
、パワー密度を上げてエツチング速度を上げ、パワー密
度がIW/cm”以上になると、サーマルウニイブシグ
ナルが100以−トとなり、実用に供し得ない基板損傷
を生じることがわかった。
In etching for manufacturing processes such as ULSI and VLST, as substrates become larger in diameter and design rules become finer, uniformity within the substrate processing surface is not achieved, and equipment changes from a batch type to a single wafer type. It's coming. In this case, in order to maintain the same productivity (throughput) as the batch method, the etching speed must be increased because the number of sheets processed at one time is small, and reactive ion beam etching (RIBE) is used.
has been adopted. For example, a raw material gas is excited by microwaves from a magnetron to generate plasma, and a magnetic field is applied to this plasma, causing the highly dense reactive gas ions (hereinafter simply referred to as ions) in the plasma to be exposed. This is a method of irradiating the etched film by increasing the power density to the magnetron and increasing the incident energy of the ions, thereby increasing the etching speed. Specifically, a 5iOy film is formed on a substrate such as a silicon substrate as a film to be etched made of a silicon compound, and this is subjected to reactive ion beam etching (hereinafter simply referred to simply as magnetron RIE) using the interaction of microwaves and a magnetic field. ), 4611 CCN of C8F, a high-order CFC gas, was supplied as the raw material gas, and etching was performed with the pressure set at 2 Pa. As shown in Figure 2, as the power density was increased, the etching speed also increased. The characteristics were shown. Here, the film to be etched, which is a SiO* film, is etched until the underlying substrate is exposed, and after removing the deposits of C and F-based polymers, the substrate is irradiated with an Ar laser to excite it, and a heat wave is generated. The damage to the substrate surface (substrate damage) was measured by irradiating a He laser onto the substrate and examining the reflectance of the He laser.
e Signal) was obtained. This thermal unibu signal is produced by Therma-Wave Inc.'s THER
The value measured by the MAPROBE TP-2000 system is about 25 for a silicon substrate that has not been subjected to any subsequent processes after purification, and a value of 100 or less is considered acceptable for use as a semiconductor device. From this figure 2, it can be seen that in magnetron RIE using C5Fs gas, when the power density is increased to increase the etching speed and the power density exceeds IW/cm, the thermal unibe signal exceeds 100, making it practical. It was found that this caused irreversible damage to the substrate.

また、上記マグネトロンRIEにおいて、原料ガスとし
てCHF aガスを用いた場合には、Fラジカルが多ず
ぎてシリコン基板との選択比(対Si選択比)が低く、
しかも、CFx’イオンが少なすぎてバッチ式に見合う
エツチング速度を望めなかった。
In addition, in the above magnetron RIE, when CHFa gas is used as the raw material gas, there are too many F radicals, and the selectivity to the silicon substrate (selectivity to Si) is low.
Moreover, the amount of CFx' ions was too small to achieve an etching rate suitable for a batch process.

さらに、上記マグネトロンRIEにおいて、原料ガスと
して、CHF sガスにCt l−(、ガスを添加して
、Ct H−ガスの供給量に対するサーマルウニイブシ
グナルと対Si選択比(SiOt/S+選択比)とを測
定したところ、第6図に示す結果を得た。この第6図か
らは、CHF、ガスにCtH。
Furthermore, in the above magnetron RIE, Ct l-(, gas was added to the CHF s gas as the raw material gas, and the thermal uniform signal and the selectivity to Si (SiOt/S+ selectivity) with respect to the supply amount of Ct H- gas were determined. The results obtained are shown in Fig. 6.From this Fig. 6, CHF and CtH were added to the gas.

なる堆積性のガスを加えることで、高い対Si選択比を
得ることはできるものの、基板損傷に相当するサーマル
ウニイブシグナルが100以上に上昇していることがわ
かる。一方、このエツチング方法でstow膜から露出
した基板を透過電子顕微鏡で観察したところ、第7図に
示すように、基板表面から40nmの範囲が高密度な欠
陥層になっていた。
It can be seen that although a high selectivity to Si can be obtained by adding a deposition gas, the thermal unive signal corresponding to substrate damage increases to 100 or more. On the other hand, when the substrate exposed from the stow film by this etching method was observed using a transmission electron microscope, as shown in FIG. 7, a high-density defect layer was formed within a range of 40 nm from the substrate surface.

[発明が解決しようとする課題] 前述した各種のマグネトロンRIEでは、被エツチング
膜のエツチングが進行して、基板が露出すると、イオン
衝撃による基板損傷を生じるため、エツチング完了後に
、被エツチング膜より露出する基板に形成されている拡
散層表面を、基板損傷が入った深さだけ除去している。
[Problems to be Solved by the Invention] In the various magnetron RIE methods described above, when the etching of the film to be etched progresses and the substrate is exposed, the substrate is damaged by ion bombardment. The surface of the diffusion layer formed on the substrate is removed by the depth of the substrate damage.

しかし、デザインルールの微細化が進むに連れて、拡散
層の深さは浅くなるので、エツチング速度と対Si選択
比に支障を招くことなく、基板損傷を阻止できる異方性
エツチングが望まれている。
However, as design rules become increasingly finer, the depth of the diffusion layer becomes shallower, so anisotropic etching that can prevent substrate damage without compromising etching speed and selectivity to Si is desired. There is.

[課題を解決するための手段] そこで第1の発明は、基板−Lに形成されたシリコン化
合物系からなる被エツチング膜を異方性エツチングする
方法において、C,Pt、、t、e、p、。
[Means for Solving the Problems] Accordingly, the first invention provides a method for anisotropically etching a film to be etched made of a silicon compound system formed on a substrate-L. ,.

(X≧2の整数)から選ばれる少なくとも一種を含む第
1ガスにより、被エツチング膜を基板が露出する直前ま
でエツチングし、次に、上記第1ガスに少なくとも分子
中にCとHとを含むガスを添加してなる第2ガスにより
、上記被エツチング膜の残部をエツチングする。
The film to be etched is etched with a first gas containing at least one type selected from (an integer of X≧2) until just before the substrate is exposed, and then the first gas contains at least C and H in its molecules. The remaining portion of the film to be etched is etched using the second gas added thereto.

第2の発明は、基板上に形成されたシリコン化合物系か
らなる被エツチング膜を異方性エツチングする方法にお
いて、N F sとN Hsとを含むガスからなるダウ
ンフロープラズマの照射で被エツチング用薄模を形成す
る第1工程と、この第1工程で形成されたエツチング用
薄膜に光照射を行ってエツチング用薄膜を昇華するとと
もに被エツチング膜をエツチングする第2工程とを、交
互に行う。
A second invention is a method for anisotropically etching a film to be etched made of a silicon compound formed on a substrate, in which the film to be etched is irradiated with downflow plasma made of a gas containing N Fs and N Hs. A first step of forming a thin pattern and a second step of irradiating the etching thin film formed in the first step with light to sublimate the etching thin film and etching the film to be etched are performed alternately.

[作用コ 少なくとも、被エツチング膜のエツチングが進行して、
被エツチング膜から基板が露出する直前において、被エ
ツチング膜に対してはエツチング性が有りかつ基板に対
しては堆積性の有るCと11とを含むガスの添加の下に
、低パワー密度で被エツチング膜のエツチングを行うか
、あるいは第1工程で形成したエツチング用薄膜にレー
ザのような短波長光を照射して、エツチング用薄膜を昇
華するとともに、この昇華するエツチング用薄膜中の成
分で被エツチング膜のエツチングを行うことにより、エ
ツチング速度と対S1選択比とに支障を沼くことなく、
基板へのイオン衝撃が非常に少ない異方性エツチングで
、被エツチング膜をエツチングして基板を露出する。
[Effect: At least as the etching of the film to be etched progresses,
Immediately before the substrate is exposed from the film to be etched, the film is exposed at low power density while adding a gas containing C and 11, which has an etching property for the film to be etched and a depositing property for the substrate. Either the etching film is etched, or the etching film formed in the first step is irradiated with short wavelength light such as a laser to sublimate the etching film, and the etching film is covered with components in the sublimated etching film. By etching the etching film, the etching speed and selectivity to S1 are not affected.
The film to be etched is etched to expose the substrate using anisotropic etching that causes very little ion bombardment on the substrate.

[実施例コ 第1実施例(第1の発明の一実施例に相当する。[Example code] First embodiment (corresponds to one embodiment of the first invention).

第1〜4図参照) 先ず、第1図(A)に示すように、拡散層2が形成され
ているシリコン基板のような基板1上全而に、シリコン
化合物系からなる被エツチング膜としてのSiO2膜3
を形成し、この被エツチング膜3の上に、フォトリソグ
ラフィの技法で、基板1の拡散層2と対応する部分に開
口4aを有するレジストパターン4を形成する。
(See Figures 1 to 4) First, as shown in Figure 1(A), a film to be etched made of a silicon compound is coated over the entire surface of a substrate 1 such as a silicon substrate on which a diffusion layer 2 is formed. SiO2 film 3
A resist pattern 4 having an opening 4a in a portion of the substrate 1 corresponding to the diffusion layer 2 is formed on the film to be etched 3 by photolithography.

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

■第1ステップのエツチングでは、CxF *x*t。■In the first step of etching, CxF *x*t.

C,F、、(X≧2の整数)から選ばれる少なくとも一
種を含む第1ガスなる高次のフロンガスを原料ガスとし
て、パワー密度を1 、3 W / c m ”以上に
設定し、第1図(B)に示すように、レジストパターン
4をマスクとして、被エツチング膜3を基板lの拡散層
2が露出する直前までエツチングして、被エツチング膜
3に孔5を形成する。具体的には、この第1ステツプの
エツチングにおいては、被エツチングM3に、エツチン
グ深さのばらつき±3〜5%を加味し9つ、被エツチン
グ$3の例えば5000人の厚さの90〜98%の深さ
を有する孔5を形成した。この第1ステツプのエツチン
グの具体的な条件は、 原料ガス; C5Fs  46SCC11圧    力
;  2Pa パワー密度;2.76W/cm’ 磁   場;100G(基板l上で) とした。この第1ステツプのエツチングでは、第2図に
示すように、原料ガスとパワー密度とからして、高速異
方性のエツチングである。
A high-order fluorocarbon gas, which is a first gas containing at least one selected from C, F, (an integer of As shown in Figure (B), using the resist pattern 4 as a mask, the film to be etched 3 is etched until just before the diffusion layer 2 of the substrate l is exposed, thereby forming a hole 5 in the film to be etched 3. Specifically, In this first step of etching, the etching target M3 is etched at a depth of 90% to 98% of the thickness of, for example, 5000 people, by taking into account ±3 to 5% variation in etching depth. The specific conditions for this first step etching were as follows: Source gas: C5Fs 46SCC11 Pressure: 2Pa Power density: 2.76W/cm' Magnetic field: 100G (on substrate 1) As shown in FIG. 2, this first step etching is a high-speed anisotropic etching in view of the raw material gas and power density.

■第2ステップのエツチングでは、上記第1ステツプの
エツチングにロードロックを保持しつつ、上記第1ガス
に少なくとも分子中にCとHとを含むガスを添加してな
る第2ガスを原料ガスとして、パワー密度を1 、3 
W / c m ”以下に設定し、第1図(C)に示す
ように、レジストパターン4をマスクとして被エツチン
グlI3の孔5底部に残った部分(残部)3aを、基板
1の拡散層2が露出するまでオバーエツチングを、室む
エツチングを行って、被エツチング膜3にコンタクトホ
ール6を形成する。この第2ステツ、ブのエツチングの
具体的な条件は、 原料ガス; C−F−/CtH446/7SCCN圧 
   力;  2Pa パワー密度;2,76W/cm″ 磁   場:l00G(基板1上で) とした。
■In the second step of etching, while maintaining a load lock in the first step of etching, a second gas obtained by adding a gas containing at least C and H in the molecule to the first gas is used as a raw material gas. , the power density is 1, 3
W/cm" or less, and as shown in FIG. 1(C), using the resist pattern 4 as a mask, the portion (remaining portion) 3a remaining at the bottom of the hole 5 of the II3 to be etched is etched into the diffusion layer 2 of the substrate 1. Contact holes 6 are formed in the film to be etched 3 by over-etching and chamber etching until exposed.The specific conditions for this second step etching are as follows: Source gas; C-F-/ CtH446/7SCCN pressure
Force: 2 Pa Power density: 2,76 W/cm'' Magnetic field: 100 G (on substrate 1).

ここで、第2図は第1ステツプのエツチングにおけるパ
ワー密度に対するエツチング速度とサーマルウニイブシ
グナルとを示す測定結果である。
Here, FIG. 2 shows the measurement results showing the etching speed and thermal unibe signal with respect to the power density in the first step etching.

第3図は第2ステツプのエツチングにおけるC2H4の
添加割合に対するサーマルウニイブシグナルと対Si選
択比とを示す測定結果である。第4図は第2ステツプの
エツチングにおいて、コンタクトホール6の底部に露出
した基板lの透過電子顕微鏡での観察結果である。
FIG. 3 shows the measurement results showing the thermal uniform signal and the selectivity to Si with respect to the addition ratio of C2H4 in the second step of etching. FIG. 4 shows the results of observation using a transmission electron microscope of the substrate 1 exposed at the bottom of the contact hole 6 during the second step of etching.

これら第2図、第3図、第4FyJの測定結果にもとづ
いて、上記第1ステツプと第2ステツプとのエツチング
について考察すると、第1ステツプのエツチングではエ
ツチング速度が900nm/分以上であり、第2ステツ
プのエツチングでは対Si選択比が15以上で、しかも
基板損傷に相当するサーマルウニイブシグナルが90以
下であることがわかる。また、第21i!!7からは、
パワー密度が0.88〜1.33W/cm”の間に、エ
ツチング速度とサーマルウニイブシグナルとのパワー密
度依存性の傾向か変わるところがあることがわかる。
Considering the etching in the first step and the second step based on the measurement results of FIGS. 2, 3, and 4FyJ, the etching rate in the first step is 900 nm/min or more, and the etching rate in the first step is 900 nm/min or more. It can be seen that in the two-step etching, the selectivity to Si is 15 or more, and the thermal unidirectional signal, which corresponds to substrate damage, is 90 or less. Also, the 21st i! ! From 7 onwards,
It can be seen that when the power density is between 0.88 and 1.33 W/cm'', the tendency of the dependence of the etching rate and the thermal unibe signal on the power density changes.

第3図からは、Ct H4ガスの添加が総ガス流量の1
〜15%の範囲であると、C,H,ガスの5iO1では
エツチング、Siではデボである性質により、サーマル
ウニイブシグナルの上昇を起こさずに、対Si選択比の
みが向上することがわかる。
From Figure 3, it can be seen that the addition of Ct H4 gas is 1% of the total gas flow rate.
It can be seen that in the range of ~15%, only the selectivity to Si is improved without causing an increase in the thermal uniform signal due to the properties of C, H, and gas, which are etched in 5iO1 and devoted in Si.

第4図からは、基板面内均一性が確保されているととも
に、基板損傷もないことが確認できる。
From FIG. 4, it can be confirmed that in-plane uniformity of the substrate is ensured and that there is no damage to the substrate.

なお、この第1実施例における第1ステツプのエツチン
グの原料ガスは、C,F、以外の、例えばCrF a、
 C4F a、 CaF to等のガスでも良い。また
、12ステツプのエツチングでの添加ガスは、Ct H
4以外の、例えばエチレン、アセチレン、メタン、エタ
ン、メタノール等のガスでも可能であり、特に、Cの間
に多重結合を含む不飽和系のガスであれば好ましい。さ
らに、被エツチング膜3は、PSG、BSG、SOGあ
るいはSiN系でも適用可能である。
Note that the source gas for etching in the first step in this first embodiment is other than C and F, such as CrFa,
Gases such as C4F a and CaF to may also be used. In addition, the additive gas in the 12-step etching was CtH
Gases other than 4, such as ethylene, acetylene, methane, ethane, and methanol, are also possible, and unsaturated gases containing multiple bonds between carbon atoms are particularly preferred. Furthermore, the film to be etched 3 may be made of PSG, BSG, SOG or SiN.

第2実施例(第2の発明の一実施例に相当する。Second embodiment (corresponds to an embodiment of the second invention).

第5図参照) 先ず、第5図(A)に示すように、拡散層2が形成され
ているシリコン基板のような基板l上全面に、シリコン
化合物系からなる被エツチング膜としての5i02模3
を形成し、この被エツチング膜3の上に、フォトリソグ
ラフィの技法で、基板lの拡散層2と対応する部分に開
D4aを有するレジストパターン4を形成した後、この
レジストパターン4と被エツチング膜3とを含む基板l
に、酸化を遮断した状態で、NF、とN H,とを含む
ガスからなるダウンフロープラズマを照射する第1工程
により、(N H4)?S + F sなる被エツチン
グ用薄膜lOを形成する。
(See FIG. 5) First, as shown in FIG. 5(A), a 5i02 pattern 3 as a film to be etched made of a silicon compound is spread over the entire surface of a substrate l such as a silicon substrate on which a diffusion layer 2 is formed.
A resist pattern 4 having an opening D4a in a portion corresponding to the diffusion layer 2 of the substrate l is formed on the film to be etched 3 using a photolithography technique, and then this resist pattern 4 and the film to be etched are formed. 3 and a substrate l containing
(NH4)? in a first step of irradiating downflow plasma consisting of a gas containing NF and NH while blocking oxidation. A thin film 10 to be etched of S+Fs is formed.

次に、」二記第1工程で形成されたエツチング用薄IR
IOに、真空中で、エキシマレーザのような短波長光I
fを照射する第2工程により、エツチング用薄膜lOを
100℃程度に加熱する。すると、エツチング薄膜10
のレジストパターン4上の部分が昇華するとともに、エ
ツチング薄膜lOの開口4aの底部に位置する被エツチ
ング膜3上の部分が昇華すると同時に被エツチング膜3
を構成する5iftを化学的にエツチングし、被エツチ
ング膜3にレジストパターン・4をマスクとする孔!2
を形成する(このエツチングのメカニズムは、例えば、
信号技法、SDM89−48 、第36.36頁か照。
Next, the thin IR for etching formed in the first step of Section 2.
In a vacuum, a short wavelength light I such as an excimer laser is applied to the IO.
In the second step of irradiating with f, the etching thin film lO is heated to about 100°C. Then, the etching thin film 10
At the same time, the portion on the resist pattern 4 sublimates, and the portion on the film to be etched 3 located at the bottom of the opening 4a of the etching thin film IO sublimates, and at the same time, the film to be etched 3
5 ift constituting the etched film 3, and a hole is formed in the etched film 3 using the resist pattern 4 as a mask! 2
(This etching mechanism is, for example,
See Signal Techniques, SDM89-48, page 36.36.

だだし、この参考文献のエツチングは等方性である)。However, the etching in this reference is isotropic).

この第2工程においては、エツチング用薄膜IOのレジ
ストパターン4の開口4aの孔壁面を覆っている部分全
部は、昇華温度まで十分に上昇しないので、その表面側
が昇華するが、開口4aの孔壁面側の部分がサイドウオ
ール!3として残った状態となる。
In this second step, the entire portion of the resist pattern 4 of the etching thin film IO that covers the hole wall surface of the opening 4a does not rise sufficiently to the sublimation temperature, so the surface side sublimes, but the hole wall surface of the opening 4a The side part is a side wall! It remains as 3.

そして、再び、上記第1工程を行うことより、レノスト
パターン4とサイドウオール13と孔12の底部の被エ
ツチング膜3との上に、(NH,)tS + F @な
るエツチング用薄膜10を形成した後、第2工程を行う
ことより、エツチング用薄膜IOを昇華するとともに被
エツチング膜3を化学的にエツチングして被エツチング
膜3に前回よりも深さの深くなった孔12Aを形成する
というように、基板Iの拡散層2が露出するまで上記第
1工程と第2工程とを交互に行って、被エツチング$1
3にコンタクトホール6(第1図(C)参照)を形成す
る。この第2工程においても、エツチング用薄膜10の
サイドウオール13と孔12の孔壁面とを覆っている部
分全部は、昇華温度まで十分に上昇しないので、その表
面側が昇華するが、サイドウオール13側と孔12の孔
壁面側との部分がサイドウオール14として残った状態
となる。よって、上記第1工程と第2工程とを交互に行
うエツチングは、異方性エツチングであり、しかも、エ
ツチング用薄膜IOが加熱されて昇華すると同時にSI
O*と化学的に反応するが基板1のSiと反応しないと
いう対Si選択性を有するエツチングであるので、被エ
ツチング膜3のエツチングが進行して基板lの拡散層2
が露出しても基板損傷を阻止できる。
Then, by performing the first step again, an etching thin film 10 of (NH,)tS + F@ is formed on the Lenost pattern 4, the sidewall 13, and the film to be etched 3 at the bottom of the hole 12. After the formation, a second step is performed to sublimate the thin film for etching IO and chemically etch the film to be etched 3 to form holes 12A in the film to be etched 3 which are deeper than the previous one. In this way, the first step and the second step are performed alternately until the diffusion layer 2 of the substrate I is exposed, and the etching target $1 is
A contact hole 6 (see FIG. 1(C)) is formed in 3. Even in this second step, the entire portion of the etching thin film 10 that covers the sidewall 13 and the hole wall surface of the hole 12 does not rise sufficiently to the sublimation temperature, so the surface side sublimes, but the sidewall 13 side A portion of the hole 12 on the hole wall side remains as a sidewall 14. Therefore, the etching in which the first step and the second step are performed alternately is anisotropic etching, and at the same time as the etching thin film IO is heated and sublimated, the SI
Since this etching is selective to Si in that it chemically reacts with O* but does not react with Si of the substrate 1, etching of the film to be etched 3 progresses and the diffusion layer 2 of the substrate 1 is etched.
Even if exposed, damage to the substrate can be prevented.

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

なお、この第2実施例における被エツチング膜3は、P
SG、BSG等不純物を含むものでも良い。また、照射
光11はエキシマレーザ以外のレーザあるいは重水素ラ
ンプ、キセノン水銀ランプ。
Note that the film to be etched 3 in this second embodiment is P
It may also contain impurities such as SG and BSG. Further, the irradiation light 11 is a laser other than an excimer laser, a deuterium lamp, or a xenon mercury lamp.

高圧水銀ランプ等の短波長光でも適用可能である。It is also applicable to short wavelength light such as a high pressure mercury lamp.

さらに、基板lが露出する直前までは、第1実施例のよ
うな高速異方性を主としたエツチングを行った後、第1
図(B)に示す被エツチングI13の孔5底部の残部3
aに、第1工程と第2工程とを交互に行うことも可能で
ある。
Furthermore, just before the substrate l is exposed, etching is performed mainly using high-speed anisotropy as in the first embodiment, and then the first etching process is performed.
Remaining portion 3 of the bottom of the hole 5 of the etching target I13 shown in Figure (B)
In a, it is also possible to perform the first step and the second step alternately.

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

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(A)、(B)、(C)は第1の本発明に相当す
る第1実施例の工程図、第2図は同第1実施例の第1ス
テツプのエツチングにおけるパワー密度に対する5id
eのエツチング速度とサーマルウニイブシグナルとの測
定結果を示す特性図、第3図は同第■実施例の第2ステ
ツプのエツチングにおける添加ガスの添加割合に対する
サーマルウニイブシグナルと対Si選択比との測定結果
を示す特性図、第4図は同第1実施例におけるエツチン
グ後の基板の透過電子顕微鏡写真を忠実にトレースした
測定結果図、第5図(A)、(B)。 (C)、(D)は第2の本発明に相当する第2実施例の
工程図、第6図は従来の原料ガスとしてCHF、ガスに
Ct H4ガスを添加したガスを用いたマグネトロンR
IEにおける添加ガスの割合に対するサーマルウニイブ
シグナルと対St選択比との測定結果を示す特性図、第
7図は同従来のCHF s/ C*H−なる原料ガスを
用いたマグネトロンRrEでエツチングした基板の透過
電子顕微鏡写真を忠実にトレースした測定結果図である
。 l・・・基板、3・・・被エツチング膜、4・・・レジ
ストパターン、5,12.12A・・・L6・・・コン
タクトホール、10・・・エツチング用薄模、11・・
・レーザ光(短波長光、あるいは照射光)、13.14
・・・サイドウオール。 第1大疋ゲ’lf)レシスパ外二ンク゛第1図(A) 第1笑方tイクリの第2ステγフ゛エゾナンノ゛第1 
図(C) 」 蔓1寅71jl!−伊lの匙1ステップエフテン2゛の
5」1尖糸00 151突方旨イダリのt2ステッブ工γナンク゛のシ1
11完系す果第3 図 [果 第5 図(A) 第2突芳色ダリの纂20月の工・汁ンク贋V真Jリレ7
穴第5図(C) 第5 凶(D) t5m日R トー艷→心Hマロ2,1べ転◆ 手続補正書(自発) 平成2年8月3日
Figures 1 (A), (B), and (C) are process diagrams of the first embodiment corresponding to the first invention, and Figure 2 shows the power density in the first step of etching of the first embodiment. 5id
Figure 3 is a characteristic diagram showing the measurement results of the etching speed and thermal unibu signal of Example 3. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the measurement results of the same. FIG. 4 is a measurement result diagram faithfully tracing a transmission electron micrograph of the substrate after etching in the first embodiment. FIGS. 5(A) and (B). (C) and (D) are process diagrams of the second embodiment corresponding to the second invention, and FIG. 6 is a conventional magnetron R using CHF as the raw material gas and Ct H4 gas added to the gas.
A characteristic diagram showing the measurement results of thermal uniform signal and selectivity to St with respect to the ratio of added gas in IE, and Figure 7 shows the same conventional etching with magnetron RrE using the raw material gas of CHF s/C*H-. It is a measurement result diagram that faithfully traces a transmission electron micrograph of a substrate. 1... Substrate, 3... Film to be etched, 4... Resist pattern, 5, 12.12A... L6... Contact hole, 10... Thin pattern for etching, 11...
・Laser light (short wavelength light or irradiation light), 13.14
...side wall. 1st big game'lf) Resispa external 2nd link Figure 1 (A) 1st laugh 2nd step γ-ezonanno 1st
Diagram (C) ” 1 vine 71 jl! - Il's spoon 1 step Eften 2's 5' 1 pointed thread 00 151 t2 step of Idari 1 step
11 Complete series Figure 3 [Fruit Figure 5 (A) 2nd Aromatic Dari's compilation 20th month's work/juice nku counterfeit V true J Lillet 7
Hole No. 5 (C) 5th Kyou (D) t5m day R Toe 艷 → Heart H Maro 2,1 turn ◆ Procedural amendment (voluntary) August 3, 1990

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基板上に形成されたシリコン化合物系からなる被
エッチング膜を異方性エッチングする方法において、 C_xF_2_x_+_2、C_xF_2_x(X≧2
の整数)から選ばれる少なくとも一種を含む第1ガスに
より、被エッチング膜を基板が露出する直前までエッチ
ングし、 次に、上記第1ガスに少なくとも分子中にCとHとを含
むガスを添加してなる第2ガスにより、上記被エッチン
グ膜の残部をエッチングすることを特徴とする、 シリコン化合物系からなる被エッチング膜のエッチング
方法。
(1) In a method of anisotropically etching a film to be etched made of a silicon compound formed on a substrate, C_xF_2_x_+_2, C_xF_2_x (X≧2
etching the film to be etched until just before the substrate is exposed using a first gas containing at least one type selected from (an integer of A method for etching a film to be etched made of a silicon compound, characterized in that the remaining part of the film to be etched is etched with a second gas consisting of:
(2)基板上に形成されたシリコン化合物系からなる被
エッチング膜を異方性エッチングする方法において、 NF_3とNH_3とを含むガスからなるダウンフロー
プラズマの照射で被エッチング用薄膜を形成する第1工
程と、 この第1工程で形成されたエッチング用薄膜に光照射を
行ってエッチング用薄膜を昇華するとともに被エッチン
グ膜をエッチングする第2工程とを、 交互に行うことを特徴とする、 シリコン化合物系からなる被エッチング膜のエッチング
方法。
(2) In a method of anisotropically etching a film to be etched made of a silicon compound formed on a substrate, the first step is to form a thin film to be etched by irradiation with downflow plasma made of a gas containing NF_3 and NH_3. and a second step in which the etching thin film formed in the first step is irradiated with light to sublimate the etching thin film and etching the etched film, the silicon compound is characterized in that the steps are alternately carried out. A method for etching a film to be etched consisting of a system.
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