JPH05121366A - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

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JPH05121366A
JPH05121366A JP27959991A JP27959991A JPH05121366A JP H05121366 A JPH05121366 A JP H05121366A JP 27959991 A JP27959991 A JP 27959991A JP 27959991 A JP27959991 A JP 27959991A JP H05121366 A JPH05121366 A JP H05121366A
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JP
Japan
Prior art keywords
plasma
etching
sample
source
electron beam
Prior art date
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Pending
Application number
JP27959991A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiro Mihashi
敏郎 三橋
Jun Kanamori
順 金森
Naokatsu Ikegami
尚克 池上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05121366A publication Critical patent/JPH05121366A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a method of etching by the use of a plasma in the process of manufacturing a semiconductor device, by which formation of a polymerization film or a protective film is enhanced and the anisotropy of the film is improved. CONSTITUTION:This is one where an ion or electron beam generation source 18 is provided separately from plasma for etching, and the irradiation with the beam is performed obliquely to a wafer 17. Hereby, even if the energy of ions entering vertically a sample is low, a protective film can be formed on the sidewall of a pattern.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の製造工
程で使用されるプラズマを用いるドライエッチング方法
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method using plasma used in a semiconductor device manufacturing process.

【0002】[0002]

【従来の技術】近来、半導体装置の高集積化に伴いその
素子の微細化が進み、高精度の加工技術が要求されてい
る。その一環として、半導体装置の製造工程の一つであ
るエッチング処理では、現在、プラズマを利用したドラ
イエッチング法が広く用いられている。
2. Description of the Related Art Recently, as semiconductor devices have been highly integrated, their elements have been miniaturized, and high-precision processing techniques have been required. As part of this, dry etching using plasma is widely used at present in the etching process, which is one of the manufacturing processes of semiconductor devices.

【0003】この方法は、周知のようにマグネトロンな
どを使用して高周波を発生させ、加速電子による励起お
よびイオン化(プラズマ形成)即ち放電で、加速された
イオンを試料(半導体基板つまりウェハ)に一般に垂直
に衝突させてエッチングするものである。
In this method, as is well known, a high frequency is generated by using a magnetron or the like, and the accelerated ions are generally applied to a sample (semiconductor substrate or wafer) by excitation by accelerated electrons and ionization (plasma formation), that is, discharge. Etching is performed by vertically colliding.

【0004】このようなエッチング法において、異方性
形状を得る方法として、エッチングガスに堆積性ガスを
加えて、試料(半導体基板即ちウェハ)上のパターンの
側壁部に重合膜を形成し、等方的なエッチング種である
電気的に中性なラジカル種(周知のように気体分子は加
速電子でエネルギーを与えられると、電子、イオン、ラ
ジカル種に解離する)を保護することが、ポリシリコン
(Poly−Si)のエッチングなどで用いられてい
る。
In such an etching method, as a method of obtaining an anisotropic shape, a deposition gas is added to an etching gas to form a polymer film on a side wall portion of a pattern on a sample (semiconductor substrate or wafer), etc. Protecting electrically neutral radical species, which is an anisotropic etching species (as is well known, gas molecules dissociate into electrons, ions, and radical species when energized by accelerated electrons), can be protected by polysilicon. It is used in (Poly-Si) etching and the like.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】以上述べた重合膜によ
る側壁保護法では、そのパターン側壁に形成される重合
膜の厚さは、入射イオンエネルギーが高いほど厚くな
る。また、異方性形状(マスクに対して垂直にエッチン
グされる形状)を保つのに必要な重合膜を形成するに
は、入射イオンエネルギーがある程度高くなければなら
ないが、必要以上に高いと良好な重合膜はできない。
In the side wall protection method using the polymer film described above, the thickness of the polymer film formed on the pattern side wall becomes thicker as the incident ion energy is higher. Further, in order to form a polymer film necessary to maintain an anisotropic shape (a shape that is etched perpendicular to the mask), the incident ion energy must be high to some extent, but if it is higher than necessary, it is preferable. No polymerized film is possible.

【0006】即ち、上記重合膜形成には、通常20eV
程度の低エネルギーイオンが関与してできると考えられ
ている。つまり、側壁部への重合膜形成は、試料表面で
散乱して低エネルギーとなったイオンが側壁に飛来して
重合反応を促進するためと考えられる。この低エネルギ
ーイオンは、RF(高周波)パワーが高いほど飛来する
量が多くなり、重合膜が厚く形成され、異方性形状が強
くなる。
That is, in order to form the above-mentioned polymer film, it is usually 20 eV.
It is believed that some low energy ions can be involved. In other words, it is considered that the formation of the polymerized film on the side wall portion is because the ions, which have become low energy due to scattering on the surface of the sample, fly to the side wall and accelerate the polymerization reaction. The higher the RF (high frequency) power, the greater the amount of these low-energy ions that fly, the thicker the polymer film is, and the stronger the anisotropic shape.

【0007】このようにRFパワーが高いと、重合膜が
厚く形成され、寸法変換差(マスク寸法とエッチング寸
法との差)が小さく(理想的には0がよい)、良好な異
方性形状を得ることができるが、マスクとして用いられ
るレジストや下地酸化膜(図1参照)との選択比が低下
し、不必要な個所までエッチング(削られる)されると
いう問題をひきおこす。
When the RF power is high as described above, the polymerized film is formed thick, the dimensional conversion difference (difference between mask size and etching size) is small (ideally, 0 is good), and a good anisotropic shape is obtained. However, the selection ratio with respect to the resist used as a mask and the underlying oxide film (see FIG. 1) is lowered, which causes a problem that unnecessary portions are etched (cut).

【0008】この発明は、以上述べた選択比の低下をひ
きおこさないようにするため、エッチング用のプラズマ
源とは別に、重合膜形成用のイオン源または電子ビーム
源を設けて、選択比が高くかつ良好な異方性形状を得ら
れるエッチング方法を提供することを目的とする。
In order to prevent the above-mentioned decrease in the selection ratio, the present invention provides an ion source or an electron beam source for forming a polymerized film in addition to the plasma source for etching, so that the selection ratio is improved. An object of the present invention is to provide an etching method capable of obtaining a high and favorable anisotropic shape.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前述した目的のために本
発明は、プラズマを用いたドライエッチング方法におい
て、エッチング用のプラズマ源とは別に、重合膜形成用
のイオン源または電子ビーム源を設けて、これにより発
生される低エネルギーのイオンまたは電子ビームを試料
に斜めに照射して、側壁保護膜を形成するようにしたも
のである。
To achieve the above object, the present invention provides a dry etching method using plasma, in which an ion source or electron beam source for forming a polymer film is provided separately from a plasma source for etching. Then, the low energy ion or electron beam generated thereby is obliquely irradiated to the sample to form the side wall protective film.

【0010】[0010]

【作用】前述のように本発明は、プラズマエッチング中
に、試料に対し斜めに低エネルギー(20eV以下)の
イオンを照射するようにしたので、試料に対し垂直に入
射してくるイオンエネルギーが低くても、側壁に充分な
保護膜を形成することができ、良好な異方性形状を保ち
ながら高選択比が得られる。
As described above, according to the present invention, the ions of low energy (20 eV or less) are obliquely irradiated to the sample during the plasma etching, so that the ion energy incident vertically on the sample is low. However, a sufficient protective film can be formed on the side wall, and a high selection ratio can be obtained while maintaining a good anisotropic shape.

【0011】[0011]

【実施例】図2は、この発明の実施例に用いるプラズマ
エッチング装置の構成図である。エッチング用のプラズ
マ源にはマグネトロン11より発振された2.45GH
zのマイクロ波と、放電室12のまわりに設置した電磁
コイル13より形成される磁界との相互作用によるEC
R(Electron Cyclotron Reso
nance)現象を利用してプラズマを生成するECR
プラズマ源を用いた。ガス導入管14よりエッチング用
ガスSF6 と堆積用ガスC2 Cl2 4 をそれぞれ7s
ccm,63sccm流し、エッチング圧力10mTo
rr,マイクロ波パワー400wの条件でプラズマを生
成する。放電室12内で生成されたプラズマは放電室の
開口部15から発散磁界に従って、試料台(ウェハサセ
プタ)16に載置した試料(ウェハ)17に向って照射
されてゆき、被エッチング膜であるウェハ17上のPo
ly−Siをレジストをマスクにしてエッチングする
(図1参照)。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 2 is a block diagram of a plasma etching apparatus used in an embodiment of the present invention. The plasma source for etching is 2.45 GH oscillated by the magnetron 11.
EC due to the interaction between the microwave of z and the magnetic field formed by the electromagnetic coil 13 installed around the discharge chamber 12.
R (Electron Cyclotron Reso
(NCR) phenomenon is used to generate plasma
A plasma source was used. The etching gas SF 6 and the deposition gas C 2 Cl 2 F 4 are respectively supplied from the gas introduction pipe 14 for 7 s.
ccm, 63sccm flow, etching pressure 10mTo
Plasma is generated under the conditions of rr and microwave power of 400 w. The plasma generated in the discharge chamber 12 is irradiated toward the sample (wafer) 17 placed on the sample stage (wafer susceptor) 16 from the opening 15 of the discharge chamber according to the divergent magnetic field, and is a film to be etched. Po on wafer 17
The ly-Si is etched using the resist as a mask (see FIG. 1).

【0012】本実施例では前記プラズマ源とは別に、図
2に示すようにプラズマエッチング装置に、イオン源ま
たは電子ビーム源18を、試料(ウェハ)17の斜め上
に設けており、その発生源18からのイオンまたは電子
ビームがウェハ17に斜めに照射されるようになってい
る。このイオン源または電子ビーム源18は、公知のイ
オンビーム発生装置または電子ビーム発生装置であるこ
とは言うまでもない。
In this embodiment, in addition to the plasma source, an ion source or electron beam source 18 is provided obliquely above the sample (wafer) 17 in the plasma etching apparatus as shown in FIG. Ion or electron beams from 18 are obliquely applied to the wafer 17. It goes without saying that the ion source or electron beam source 18 is a known ion beam generator or electron beam generator.

【0013】本実施例は以上のような装置で、前述した
エッチング用プラズマとは別に、そのエッチング中、前
記イオン源または電子ビーム源18から、図1に示すよ
うにイオン源使用の場合はArイオンを、電子ビーム源
使用の場合は電子ビームを20eV以下のエネルギーで
ウェハ17に対し斜めに照射する。その照射によって図
1のように、ウェハ17上のパターン側壁部には重合膜
が形成され、従来同様ラジカル種によるエッチングを防
ぐ。
In this embodiment, in addition to the above-mentioned etching plasma, this embodiment uses the ion source or the electron beam source 18 during the etching, and when the ion source is used as shown in FIG. When an electron beam source is used, the wafer 17 is obliquely irradiated with ions having an energy of 20 eV or less. By the irradiation, as shown in FIG. 1, a polymerized film is formed on the side wall of the pattern on the wafer 17 to prevent etching by radical species as in the conventional case.

【0014】以上のように本実施例は、エッチング用プ
ラズマによって散乱したイオンでパターン側壁部の重合
膜即ち保護膜を形成するのではなく、別に設けたイオン
または電子ビーム源18からの照射により重合膜を形成
するようにしたので、エッチング用プラズマのエネルギ
ーに関係なく重合膜の制御ができる。
As described above, according to the present embodiment, the ions scattered by the etching plasma do not form the polymerized film, that is, the protective film on the side wall of the pattern, but the polymerized by the irradiation from the ion or electron beam source 18 provided separately. Since the film is formed, the polymer film can be controlled regardless of the energy of the etching plasma.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上説明したように本発明の方法によれ
ば、プラズマエッチング中、そのプラズマとは別に試料
(ウェハ)に対し、斜めにイオンまたは電子ビームを照
射するようにしたので、試料(ウェハ)に対し垂直に入
射してくるイオンのエネルギーが低くても、つまりエッ
チング用イオンエネルギーに関係なく、パターン側壁に
保護膜を形成することができ、良好な異方性形状を保つ
ことができるとともに、エッチングにおける高選択比が
得られる。
As described above, according to the method of the present invention, the sample (wafer) is obliquely irradiated with the ion or electron beam separately from the plasma during plasma etching. Even if the energy of ions incident perpendicularly to the wafer is low, that is, regardless of the ion energy for etching, a protective film can be formed on the side wall of the pattern, and a good anisotropic shape can be maintained. At the same time, a high selection ratio in etching can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例に使用の装置。FIG. 2 is an apparatus used in an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

17 ウェハ 18 イオン源または電子ビーム源 17 Wafer 18 Ion source or electron beam source

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体装置の製造工程で使用されるプラ
ズマを利用したドライエッチング方法において、 ガス種として、エッチング用ガスと重合膜を形成するた
めの堆積性ガスを導入し、エッチング用プラズマ源から
のプラズマによって加速されたイオンを試料に垂直に入
射させるとともに、前記プラズマ源とは別に設けたイオ
ン源からのイオンを前記試料に斜めに照射しながらエッ
チングすることを特徴とするドライエッチング方法。
1. A dry etching method using plasma, which is used in a manufacturing process of a semiconductor device, wherein an etching gas and a deposition gas for forming a polymer film are introduced as gas species, and an etching plasma source is used. The method of dry etching, wherein the ions accelerated by the plasma are vertically incident on the sample, and the sample is etched while being obliquely irradiated with ions from an ion source provided separately from the plasma source.
【請求項2】 半導体装置の製造工程で使用されるプラ
ズマを利用したドライエッチング方法において、 ガス種として、エッチング用ガスと重合膜を形成するた
めの堆積性ガスを導入し、エッチング用プラズマ源から
のプラズマによって加速されたイオンを試料に垂直に入
射させるとともに、前記プラズマ源とは別に設けた電子
ビーム源からの電子ビームを前記試料に斜めに照射しな
がらエッチングすることを特徴とするドライエッチング
方法。
2. A dry etching method using plasma, which is used in a semiconductor device manufacturing process, wherein an etching gas and a deposition gas for forming a polymer film are introduced as gas species, and the etching plasma source is used. Dry etching method characterized in that the ions accelerated by the plasma are vertically incident on the sample, and the sample is etched while being obliquely irradiated with an electron beam from an electron beam source provided separately from the plasma source. .
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