JPH04106922A - Dry etching method - Google Patents
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は真空室内にガスを導入してプラズマを発生させ
、半導体基板上に形成したシリコン酸化膜をエツチング
するドライ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 dry etching method for etching a silicon oxide film formed on a semiconductor substrate by introducing a gas into a vacuum chamber to generate plasma.
[従来の技術]
マイクロ波と磁界によりプラズマを発生させてシリコン
酸化膜をエツチングする従来のドライエツチング方法と
して、例えば第36回応用物理学関係連合講演会予稿集
12−1、−6(1989)の第571頁に記載のよう
に、エツチングガスとして04F8と水素を多く含む弗
化炭素ガスとの混合ガスを用いることが知られている。[Prior Art] A conventional dry etching method in which a silicon oxide film is etched by generating plasma using microwaves and a magnetic field is described in, for example, the 36th Applied Physics Conference Proceedings 12-1, -6 (1989). As described on page 571 of , it is known to use a mixed gas of 04F8 and fluorocarbon gas containing a large amount of hydrogen as an etching gas.
このような混合ガスをエツチングガスとして用いること
により、アスペクト比依存性が小さく、かつシリコンと
の選択比が高いエツチングが可能となった。By using such a mixed gas as an etching gas, etching with low dependence on aspect ratio and high selectivity with respect to silicon has become possible.
また関連する技術として、特開昭64−64326号公
報に示されるように、処理ガスとして弗化炭素ガスもし
くは弗化炭素ガスを含む混合ガスを用いてエツチング処
理を行なうエツチング装置において、処理室の洗浄速度
を向上させるために洗浄ガスとして、02とSFGもし
くは02とSFGを含む混合ガスを用いることが提案さ
れている。As a related technique, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-64326, an etching apparatus that performs etching using a fluorocarbon gas or a mixed gas containing fluorocarbon gas as a processing gas is used in a processing chamber. In order to improve the cleaning speed, it has been proposed to use 02 and SFG or a mixed gas containing 02 and SFG as the cleaning gas.
更に、関連する技術として、特開昭64−32627号
公報に記載のように、エツチングガスであるCa2やS
FGなどのガスに、C,S、などを含むハロゲンガスや
、○、Nを含む表面改質性ガスを混合したガスを用いる
ことが提案されている。Furthermore, as a related technique, as described in Japanese Patent Application Laid-open No. 64-32627, etching gases such as Ca2 and S
It has been proposed to use a gas such as FG mixed with a halogen gas containing C, S, etc., or a surface-modifying gas containing O, N.
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、上述した従来のドライエッチング方法に
おいては、いずれも半導体基板内のシリコン酸化膜のエ
ツチング速度の均一性(以下、ウェハ内の均一性と称す
)を向上させることについては配慮されていなかった。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional dry etching methods described above, it is difficult to improve the uniformity of the etching rate of the silicon oxide film within the semiconductor substrate (hereinafter referred to as uniformity within the wafer). No consideration was given to that.
特に、エツチングガスとしてC4F8と水素を多く含む
弗化炭素ガスとの混合ガスを用いた場合、最近の実験に
よれば、電極温度をO〜−60℃の低温にすると、シリ
コン酸化膜の選択比が上がっていくが、ウェハ内の均一
性とシリコン酸化膜のエツチング速度の低下が観察され
ている。In particular, when a mixed gas of C4F8 and carbon fluoride gas containing a large amount of hydrogen is used as an etching gas, recent experiments have shown that when the electrode temperature is lowered from O to -60°C, the selectivity of the silicon oxide film decreases. However, a decrease in within-wafer uniformity and silicon oxide etch rate is observed.
また、特開昭64−64326号公報に記載のものは、
処理室内に堆積するC−F系重合膜を除去するもので、
C−F系重合膜と○ラジカルとの反応の活性化エネルギ
を低下させることと、○ラジカルの濃度を増加させるこ
とのためにSFGを用いており、更に特開昭64−32
627号公報に記載のものはテーパエツチングと高選択
性を可能にするもので、これら両者においてもウェハ内
の均一性について何等配慮されていなかった。In addition, what is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-64326 is
This removes the C-F polymer film that accumulates inside the processing chamber.
SFG is used to reduce the activation energy of the reaction between the C-F polymer film and ○ radicals and to increase the concentration of ○ radicals.
The method described in Japanese Patent No. 627 enables taper etching and high selectivity, and in both of these, no consideration was given to uniformity within the wafer.
本発明の目的は、シリコン酸化膜のエツチングにおいて
、ウェハ内の均一性とエツチング速度を向上したドライ
エツチング方法を提供するにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a dry etching method that improves the uniformity within a wafer and the etching rate when etching a silicon oxide film.
[課題を解決するための手段]
本発明は上述の目的を達成するために、エツチングガス
としてC4F、等のCxF、と、CH,FもしくはCH
4と、SF、との混合ガスを用いたことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention uses CxF such as C4F, and CH, F or CH as an etching gas.
This method is characterized by using a mixed gas of 4 and SF.
[作用コ
本発明によるドライエツチング方法によれば、エツチン
グガスとして例えばC4F、とCH,FとSFGの混合
ガスを用いることにより、例えば04F8と水素を多く
含む弗化炭素ガスとの混合ガスを用いた場合に比べてウ
ェハ内の均一性が向上し、電極温度を低下させた場合に
選択比を高めると共にウェハ内の均一性も向上させるこ
とができる。[Function] According to the dry etching method of the present invention, by using a mixed gas of, for example, C4F, CH, F, and SFG as the etching gas, a mixed gas of, for example, 04F8 and fluorocarbon gas containing a large amount of hydrogen can be used. The uniformity within the wafer is improved compared to the case where the electrode temperature is lowered, and when the electrode temperature is lowered, the selectivity can be increased and the uniformity within the wafer can also be improved.
またSF、の混入により、エツチングを抑制する炭素原
子あるいは炭素分子がSFGの解離によって発生する励
起弗素原子と反応してCF、(n=1.2.3)を生成
し、シリコン酸化膜のエツチング速度を向上させること
ができる。Furthermore, due to the mixing of SF, carbon atoms or carbon molecules that suppress etching react with excited fluorine atoms generated by the dissociation of SFG to generate CF, (n=1.2.3), which inhibits the etching of the silicon oxide film. Speed can be improved.
[実施例コ 以下本発明の実施例を図面によって説明する。[Example code] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図および第2図は本発明の方法を実施するためのド
ライエツチング装置の縦断面図である。1 and 2 are longitudinal sectional views of a dry etching apparatus for carrying out the method of the invention.
第1図のドライエツチング装置においては、処理室の上
部に放電管2を設けて真空室1を形成している。処理室
には、真空室1内にエツチングガスを供給するガス源に
接続された供給口10が設けられ、また真空排気装置に
接続された排気口9が設けられている。真空室1内には
ウェハ5を配置する試料台3が設けられ、この試料台3
は高周波電源4に接続されて高周波電圧が印加される。In the dry etching apparatus shown in FIG. 1, a vacuum chamber 1 is formed by providing a discharge tube 2 in the upper part of a processing chamber. The processing chamber is provided with a supply port 10 connected to a gas source for supplying etching gas into the vacuum chamber 1, and an exhaust port 9 connected to a vacuum evacuation device. A sample stand 3 on which a wafer 5 is placed is provided in the vacuum chamber 1.
is connected to a high frequency power source 4 and a high frequency voltage is applied thereto.
放電管2の外側には導波管6が設けられ、更にその外側
に放電管2内に磁界を発生するコイル8が設けられ、更
に導波管6の端部にマイクロ波を発するマグネトロン7
が設けられている。なお、15は冷却装置である。A waveguide 6 is provided on the outside of the discharge tube 2, a coil 8 for generating a magnetic field within the discharge tube 2 is further provided outside the waveguide 6, and a magnetron 7 for emitting microwaves is provided at the end of the waveguide 6.
is provided. Note that 15 is a cooling device.
供給口10から真空室1にエツチングガスを供給すると
共に真空室1内を減圧し、導波管6によリマグネトロン
7からのマイクロ波を放電管2へ導入し、またコイル8
によって磁界を形成し、この磁界とマイクロ波でプラズ
マを発生させる。Etching gas is supplied to the vacuum chamber 1 from the supply port 10 and the pressure inside the vacuum chamber 1 is reduced, and the microwave from the remagnetron 7 is introduced into the discharge tube 2 through the waveguide 6, and the coil 8
This creates a magnetic field, and this magnetic field and microwaves generate plasma.
第2図のドライエツチング装置では、排気口9とウェハ
の搬入出孔12を有する真空室1内に、供給口10より
エツチングガスを導入し、磁石11をモータ14と回転
伝達機構13によって回転駆動し、上部電極3aと下部
電極3bとの間に高周波電圧を印加する。従って電極3
a、3b間の高周波電界と、磁石11による磁界とでプ
ラズマを発生させている。In the dry etching apparatus shown in FIG. 2, etching gas is introduced from a supply port 10 into a vacuum chamber 1 having an exhaust port 9 and a wafer loading/unloading hole 12, and a magnet 11 is rotationally driven by a motor 14 and a rotation transmission mechanism 13. Then, a high frequency voltage is applied between the upper electrode 3a and the lower electrode 3b. Therefore electrode 3
Plasma is generated by the high frequency electric field between a and 3b and the magnetic field by the magnet 11.
このような構成のドライエツチング装置におけるエツチ
ングガスとして、C4FsとCH,FとSF6の混合ガ
スを用いるが、エツチングガス流量比C4F、/ (C
4F、+CH,F)=0.36、真空室圧力5+++T
orr、電極温度20℃の条件で、SF。A mixed gas of C4Fs, CH, F and SF6 is used as the etching gas in the dry etching apparatus having such a configuration, and the etching gas flow rate ratio C4F, / (C
4F, +CH,F)=0.36, vacuum chamber pressure 5+++T
orr, SF at an electrode temperature of 20°C.
の添加量(SF、/ (C,F、+CH,F))をO〜
0.3の範囲で変化させてシリコン酸化膜のエツチング
を行なった場合、エツチング速度A□、選択比B工およ
びウェハ内の均一性C□は第3図および第4図に示す通
りである。Addition amount (SF, / (C, F, +CH, F)) of O ~
When a silicon oxide film is etched by changing the etching rate within a range of 0.3, the etching rate A□, selectivity B, and uniformity within the wafer C□ are as shown in FIGS. 3 and 4.
両図から分かるように、SFsを混入した場合、それを
混入しない場合に比へて、エツチング速度Aとウェハ内
の均一性Cが共に向上することが分かる。As can be seen from both figures, when SFs is mixed, both the etching rate A and the uniformity C within the wafer are improved compared to when SFs is not mixed.
また第5図および第6図は、エツチングガス流量比0.
6、SF、(7)添加量0.3、真空室圧力5mT o
rrの条件で、第1図および第2図の電極3゜3bの温
度を冷却袋!!15によって20’C〜−40℃の範囲
で変化させてシリコン酸化膜のエツチングを行なった場
合のエツチング速度A2、選択比B2およびウェハ内の
均一性C2を示している。Further, FIGS. 5 and 6 show the etching gas flow rate ratio of 0.
6, SF, (7) Addition amount 0.3, Vacuum chamber pressure 5mTo
Under the conditions of rr, the temperature of electrode 3゜3b in Figs. 1 and 2 was set using a cooling bag! ! 15 shows the etching rate A2, selectivity B2, and uniformity C2 within the wafer when etching a silicon oxide film at temperatures varying from 20'C to -40C.
この第5図から分かるように、電極温度を0℃以下にす
ることによって、エツチングガスにSFGを混入しても
、選択比B2は改善されて高くなり。As can be seen from FIG. 5, by lowering the electrode temperature to 0° C. or lower, the selectivity B2 is improved and becomes higher even if SFG is mixed into the etching gas.
第3図に示すように電極を冷却せず、またエツチングガ
スにSF、を混入しない場合と同程度になる。また第5
図および第6図から分かるように、エツチング速度A2
およびウェハ内の均一性C2は、エツチングガスにSF
Gを混入しない場合の曲線A、、C,との比較から分か
るように向上する。すなわち、エツチングガスとしてC
4FllとCH,Fの混合ガスを用いた場合と同程度の
選択比を維持しながら、エツチング速度とウェハ内の均
一性を改善することができる。As shown in FIG. 3, the results are about the same as when the electrodes are not cooled and SF is not mixed into the etching gas. Also the fifth
As can be seen from the figure and Fig. 6, the etching speed A2
and the uniformity C2 within the wafer is determined by using SF in the etching gas.
As can be seen from the comparison with curves A, C, when G is not mixed, there is an improvement. That is, C as an etching gas.
The etching rate and uniformity within the wafer can be improved while maintaining the same selectivity as when using a mixed gas of 4Fll, CH, and F.
第7図および第8図は更に異なる実施例によるエツチン
グ速度Aい選択比B4およびウェハ内の均一性C4の特
性を示している。FIGS. 7 and 8 further show characteristics of etching rate A, selectivity B4, and within-wafer uniformity C4 according to different embodiments.
本実施例においてはエツチングガス流量比(03F、/
(C:3F、+CH,F)) =0.6、SF、の添
加量(SF、/ (C,F、+CH,F))=0.3、
真空室圧力5■T orrの条件で、電極温度を20℃
〜−40℃の範囲で変化させてシリコン酸化膜のエツチ
ングを行なっている。In this example, the etching gas flow rate ratio (03F, /
(C: 3F, +CH, F)) = 0.6, SF, addition amount (SF, / (C, F, +CH, F)) = 0.3,
Under the conditions of vacuum chamber pressure 5 Torr, electrode temperature 20℃
The silicon oxide film is etched by changing the temperature within the range of -40°C.
これら両図の曲線も先の実施例による結果を示す第5図
および第6図と同様、エツチングガスとしてC4F、と
CH3Fの混合ガスを用いた場合と同程度の選択比を維
持しながら、エツチング速度とウェハ内の均一性を改善
することができる。従つて、64F、に代えてC3FG
を用い、CH,FとSF、との混合ガスとしてもほぼ同
等の効果を得ることができる。Similarly to FIGS. 5 and 6 showing the results of the previous example, the curves in both of these figures are similar to those shown in FIGS. 5 and 6 showing the results of the previous example. Speed and within-wafer uniformity can be improved. Therefore, instead of 64F, C3FG
Almost the same effect can be obtained using a mixed gas of CH, F, and SF.
第9図および第10図は更に異なる実施例によるエツチ
ング速度A9、選択比B、およびウェハ内の均一性C8
の特性を示している。FIGS. 9 and 10 further show the etching rate A9, selectivity B, and within-wafer uniformity C8 according to different embodiments.
It shows the characteristics of
この実施例においては、第5図および第6図に示す特性
のエツチングガスにおけるCH,Fに代えてCH4を混
入しており、エツチングガス流量比(C4F、/ (C
4F、+CH4))=0.35、SFGの添加量(SF
、/ (C,F、+CH4))=0.3、真空室圧力5
■T orrの条件で、電極温度を20℃〜−40℃の
範囲で変化させてシリコン酸化膜のエツチングを行なっ
ている。In this example, CH4 is mixed in place of CH and F in the etching gas having the characteristics shown in FIGS. 5 and 6, and the etching gas flow rate ratio (C4F, / (C
4F, +CH4)) = 0.35, amount of SFG added (SF
, / (C, F, +CH4)) = 0.3, vacuum chamber pressure 5
Etching of the silicon oxide film is carried out under the conditions of (2) Torr and by changing the electrode temperature in the range of 20°C to -40°C.
これら両図から分かるように、このエツチングガスでも
先に示した第5図および第6図の場合とほぼ同様の特性
を得ることができ、SF、を混入する前の選択比を維持
しながら、エツチング速度とウェハ内の均一性を向上す
ることができる。As can be seen from these two figures, it is possible to obtain almost the same characteristics as in the case of FIGS. 5 and 6 shown earlier with this etching gas, while maintaining the selectivity before mixing SF. Etching speed and uniformity within the wafer can be improved.
尚、他の実施例としてエツチングガスとして混入したC
4F、あるいはC,F、に代えてC2F、、C。In addition, as another example, C mixed as an etching gas
4F, or C2F,,C instead of C,F.
F、、 C2F、。等のCヶFアで表わされる弗化炭素
ガスを用いてもほぼ同様の効果を得る二とができる。F,, C2F,. Almost the same effect can be obtained by using carbon fluoride gas represented by C, F, and the like.
[発明の効果コ
以上説明したように本発明は、マイクロ波と磁界、ある
いは高周波電界と磁界によってプラズマを発生させると
きのエツチングガスとして、CアFyで表わす弗化炭素
ガスと、CH,FあるいはCH4と、SF、との混合ガ
スを用いたため、エツチング速度とウェハ内の均一性を
向上させることができる。[Effects of the Invention] As explained above, the present invention uses carbon fluoride gas represented by CFy, CH, F or Since a mixed gas of CH4 and SF is used, the etching rate and the uniformity within the wafer can be improved.
第1図および第2図は本発明の方法を実施するためのそ
れぞれ異なるドライエツチング装置の縦断面図、第3図
および第4図は本発明の一実施例によるドライエツチン
グ方法のエツチング速度、選択比およびウェハ内の均一
性を示す特性図、第5図および第6図は本発明の他の実
施例によるドライエツチング方法の特性図、第7図およ
び第8図は本発明の更に他の実施例によるドライエツチ
ング方法の特性図、第9図および第10図は本発明の更
に他の実施例によるドライエッチング方法の特性図であ
る。
1・・・・・真空室、3.3a、3b・・・・・電極、
5・・ウェハ、10・・・・供給口、15 ・・冷却装
置。
・−・Qユニー ・
代理人 弁理士 武 顕次部、−ヨニコ〕 ・2′
第 2 図
第3図
0 0.2 ’ 0.4SF
6埠加I隔/C4F8+CH3F)Q
To 2O8島珀I]号S
ん/(04F8+CH,F)第5図
−60〜40 −20 0 20 40を発7L
ft(’C)
第6図
第7図
を腸;度(0C)
第8図1 and 2 are longitudinal cross-sectional views of different dry etching apparatuses for carrying out the method of the invention, and FIGS. 3 and 4 show etching speeds and selections of the dry etching method according to an embodiment of the invention. 5 and 6 are characteristic diagrams of a dry etching method according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 7 and 8 are characteristic diagrams showing a dry etching method according to another embodiment of the present invention. FIGS. 9 and 10 are characteristic diagrams of a dry etching method according to still another embodiment of the present invention. 1... Vacuum chamber, 3.3a, 3b... Electrode,
5... Wafer, 10... Supply port, 15... Cooling device.・-・QUni ・Representative Patent Attorney Kenjibu Take, -Yoniko] ・2' Figure 2 Figure 3 0 0.2 ' 0.4SF
6 Buka I interval/C4F8+CH3F)Q
To 2O8 Shimaba I] No.S
H/(04F8+CH,F) Figure 5 -60~40 -20 0 20 40 emitted 7L
ft ('C) Figure 6 Figure 7 intestine; degrees (0C) Figure 8
Claims (1)
ラズマにより、電極上に載置した半導体基板上に形成し
たシリコン酸化膜をエッチングするドライエッチング方
法において、上記エッチングガスとして、C_xF_y
と、CH_3Fと、SF_6との混合ガスを用いたこと
を特徴とするドライエッチング方法。 2、真空室内にエッチングガスを導入し、発生させたプ
ラズマにより、電極上に載置した半導体基板上に形成し
たシリコン酸化膜をエッチングするドライエッチング方
法において、上記エッチングガスとして、C_xF_y
と、CH_4と、SF_6との混合ガスを用いたことを
特徴とするドライエッチング方法。 3、請求項1、2記載のものにおいて、マイクロ波と磁
界によりプラズマを発生するようにしたことを特徴とす
るドライエッチング方法。 4、請求項1、2記載のものにおいて、高周波電界と磁
界によりプラズマを発生するようにしたことを特徴とす
るドライエッチング方法。 5、請求項1、2記載のものにおいて、上記C_xF_
yとして、C_2F_6、C_3F_6、C_3F_8
、C_4F_8、C_5F_1_0の1つを用いたこと
を特徴とするドライエッチング方法。 6、請求項1、2記載のものにおいて、上記電極の温度
を0℃以下にしたことを特徴とするドライエッチング方
法。[Claims] 1. In a dry etching method in which an etching gas is introduced into a vacuum chamber and generated plasma is used to etch a silicon oxide film formed on a semiconductor substrate placed on an electrode, the etching gas is ,C_xF_y
A dry etching method characterized by using a mixed gas of , CH_3F, and SF_6. 2. In a dry etching method in which an etching gas is introduced into a vacuum chamber and the generated plasma is used to etch a silicon oxide film formed on a semiconductor substrate placed on an electrode, C_xF_y is used as the etching gas.
A dry etching method characterized by using a mixed gas of , CH_4, and SF_6. 3. A dry etching method according to claim 1 or 2, characterized in that plasma is generated by microwaves and a magnetic field. 4. A dry etching method according to claims 1 and 2, characterized in that plasma is generated by a high frequency electric field and a magnetic field. 5. In the product according to claims 1 and 2, the C_xF_
As y, C_2F_6, C_3F_6, C_3F_8
, C_4F_8, and C_5F_1_0. 6. The dry etching method according to claim 1 or 2, wherein the temperature of the electrode is set to 0° C. or lower.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22247190A JPH04106922A (en) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Dry etching method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP22247190A JPH04106922A (en) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Dry etching method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04106922A true JPH04106922A (en) | 1992-04-08 |
Family
ID=16782937
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP22247190A Pending JPH04106922A (en) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Dry etching method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04106922A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08291299A (en) * | 1995-04-21 | 1996-11-05 | Central Glass Co Ltd | Cleaning or etching gas |
KR100317310B1 (en) * | 1997-10-02 | 2002-02-19 | 김영환 | Method for fabricating contact hole of semiconductor device |
KR100379976B1 (en) * | 2000-11-27 | 2003-04-16 | 삼성전자주식회사 | Etching gas composition of silicone oxides and method of etching silicone oxides using the same |
US6642151B2 (en) | 2002-03-06 | 2003-11-04 | Applied Materials, Inc | Techniques for plasma etching silicon-germanium |
-
1990
- 1990-08-27 JP JP22247190A patent/JPH04106922A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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