JPH06216069A - Etching method and device - Google Patents
Etching method and deviceInfo
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- JPH06216069A JPH06216069A JP5003861A JP386193A JPH06216069A JP H06216069 A JPH06216069 A JP H06216069A JP 5003861 A JP5003861 A JP 5003861A JP 386193 A JP386193 A JP 386193A JP H06216069 A JPH06216069 A JP H06216069A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイスを製作す
るためのプラズマエッチング方法及び装置に係る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma etching method and apparatus for manufacturing a semiconductor device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＤＲＡＭ等のデバイスでは集積化が進む
につれて、住友金属工業株式会社発行「技術誌住友金
属」Ｖｏｌ．４３−４（１９９１）第１３９頁〜第１４
１頁記載のような高段差構造となり、エッチング時には
高段差部のエッチングを行うオーバーエッチング時間が
増加する傾向が強く、例えば１６ＭＤＲＡＭのｐｏｌｙ
−Ｓｉゲートの２〜３層目では、図２に示すように、ジ
ャストエッチングまでの時間に対して２００〜３００％
のオーバーエッチングが必要となっている。オーバーエ
ッチングが進むに連れ、被エッチング面積は小さくなっ
ていくので、従来のエッチングではエッチャントとなる
ラジカルが過多となり、サイドエッチング、特に下地と
の境界に鋭く入るサイドエッチング（えぐれ現象）が生
じ易い。2. Description of the Related Art As devices such as DRAMs are increasingly integrated, "Technical Magazine Sumitomo Metals" Vol. 43-4 (1991) pp. 139-14
The high step structure as described on page 1 is generated, and there is a strong tendency for the over-etching time for etching the high step portion to increase at the time of etching.
In the second to third layers of the -Si gate, as shown in FIG. 2, 200 to 300% of the time until just etching is performed.
Over etching is required. Since the area to be etched becomes smaller as the over-etching progresses, the number of radicals serving as an etchant becomes excessive in the conventional etching, and side etching, particularly side etching (cutting-out phenomenon) that sharply enters the boundary with the base, is likely to occur.
【０００３】これに対応するため、従来のエッチング方
法ではオーバーエッチング中の操作因子を変化させる、
いわゆる２段エッチングが行われているが、オーバーエ
ッチング時間が益々増加する今後のデバイスでは上記公
知例においても示唆されているように２段エッチングで
は十分な形状制御ができない。In order to deal with this, in the conventional etching method, the operating factor during overetching is changed,
So-called two-step etching is performed, but in the future devices in which the over-etching time increases more and more, sufficient shape control cannot be performed by the two-step etching as suggested in the above-mentioned known example.
【０００４】また、特開昭６２−２７３７３０号公報で
は、エッチャントの発生スペクトラムの強度分布を検出
してエッチング条件を制御して安定化をはかる構成が示
されている。Further, Japanese Patent Laid-Open No. 62-273730 discloses a structure in which the intensity distribution of the spectrum of the etchant is detected to control the etching conditions for stabilization.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記公知例では、特に
高段差構造のデバイスのエッチングにおける形状制御性
の向上については配慮されてない。In the above-mentioned known example, no consideration is given to the improvement of the shape controllability in the etching of a device having a high step structure.
【０００６】本発明の目的は、形状制御性に秀れたエッ
チング方法及び装置を提供することである。An object of the present invention is to provide an etching method and an apparatus having excellent shape controllability.
【０００７】本発明の他の目的は、高段差構造を有する
デバイスのエッチングに適したエッチング方法及び装置
を提供することにある。Another object of the present invention is to provide an etching method and apparatus suitable for etching a device having a high step structure.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明ではエッチング時に発生する反応生成物の発
生量を検出する検出手段（あるいは検出ステップ）とこ
の検出結果に応じてエッチング条件を制御する制御手段
（あるいは制御ステップ）を設けたことにある。To achieve the above object, in the present invention, a detection means (or a detection step) for detecting the amount of reaction products generated during etching and the etching conditions are controlled according to the detection result. This is because the control means (or control step) for controlling is provided.
【０００９】[0009]
【作用】上記手段（あるいはステップ）によればエッチ
ング中オーバーエッチを含めてエッチャントと反応生成
物の割合を適切な値に維持できるので、エッチング速度
やマスク及び下地との高選択性を保ったままオーバーエ
ッチングを行うことが可能となり、しかもえぐれ現象の
生じない形状制御性の良いエッチングが可能となる。According to the above means (or step), since the ratio of the etchant and the reaction product can be maintained at an appropriate value including overetching during etching, the etching rate and the high selectivity with respect to the mask and the underlayer can be maintained. It becomes possible to carry out overetching, and moreover, etching with good shape controllability which does not cause a scooping phenomenon becomes possible.
【００１０】[0010]
【実施例】以下図１，図３〜図６により本発明を説明す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 3 to 6.
【００１１】図１は本発明による有磁場型のマイクロ波
プラズマ処理装置の一実施例を示すブロック図である。
１はマグネトロンでありマイクロ波の発振源である。３
〜６は、導波管である。放電室７は、例えば、純度の高
いＡｌ等で作られており、導波管の役目もしている。８
は、真空室である。９は、放電室７にマイクロ波を提供
するための石英板である。１０，１１は、ソレノイドコ
イルであり、放電室７内に磁場を与える。１２は、エッ
チング処理される半導体素子基板（以下、ウエハと略）
１４を載置する試料台であり、バイアス用電源、例え
ば、ＲＦ電源１３を接続できるようになっている。１５
は、放電室７内にエッチング、成膜等の処理を行うガス
を供給するガス供給系である。１６は、放電室７内、真
空室８内を減圧排気するための真空ポンプ系である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a magnetic field type microwave plasma processing apparatus according to the present invention.
Reference numeral 1 is a magnetron, which is a microwave oscillation source. Three
6 are waveguides. The discharge chamber 7 is made of high-purity Al or the like, for example, and also functions as a waveguide. 8
Is a vacuum chamber. Reference numeral 9 is a quartz plate for providing a microwave to the discharge chamber 7. Reference numerals 10 and 11 denote solenoid coils that apply a magnetic field to the discharge chamber 7. Reference numeral 12 denotes a semiconductor element substrate to be etched (hereinafter abbreviated as wafer)
It is a sample table on which 14 is mounted, and a bias power source, for example, an RF power source 13 can be connected thereto. 15
Is a gas supply system that supplies a gas for performing processing such as etching and film formation into the discharge chamber 7. Reference numeral 16 denotes a vacuum pump system for evacuating the discharge chamber 7 and the vacuum chamber 8 under reduced pressure.
【００１２】１７はプラズマの発光検出器で、放電室７
を形成する壁の一部に設けられた透明部７′を通してウ
エハ１４近傍の発光が観察でき、分光により、エッチャ
ントとなるラジカルあるいは反応生成物あるいはその両
方の発光量の時間変化を制御装置１８に出力する。この
出力に応じて制御装置１８はガス供給系１５のエッチン
グガスあるいは反応生成物に対応する添加ガスあるいは
その両方のガスのガス流量を制御する。Reference numeral 17 denotes a plasma emission detector, which is used in the discharge chamber 7.
The light emission in the vicinity of the wafer 14 can be observed through the transparent portion 7'provided on a part of the wall that forms the light, and the control unit 18 can change the light emission amount of radicals and / or reaction products as etchants with time by spectroscopy. Output. In response to this output, the control device 18 controls the gas flow rate of the etching gas of the gas supply system 15, the additive gas corresponding to the reaction product, or both gases.
【００１３】図３は、エッチング中のガス流量の制御方
法の一例を示し、図４にそれに伴って生じるプラズマの
エッチング中の発光の時間変化を示す。ジャストエッチ
ング以後においては反応生成物の減少に伴って発光量も
減少するので、検出器１７の検出出力は反応生成物の減
少に伴って減少する。制御装置１８は検出器１７の検出
出力に応じてエッチングガスの流量を制御するので、ジ
ャストエッチング以後においては反応生成物の減少に伴
ってエッチングガスの流量を減少させる。したがって、
図４上側に示すようにジャストエッチング以後において
は、エッチャントの量も減少していく。従って、高段差
のエッチングにおいて、被エッチング面積がオーバーエ
ッチングに入って急激に変化していくのに追従してラジ
カル量が制御されるので、従来のようなえぐれ現象の発
生を防止することができる。この結果を、オーバーエッ
チングでエッチングガス流量を一定値に変化させる２段
エッチングと比較するとオーバーエッチング時間が短縮
でき、それに伴って、マスクや下地との選択性も向上す
る。FIG. 3 shows an example of a method of controlling the gas flow rate during etching, and FIG. 4 shows the time change of the light emission during the etching of the plasma which accompanies it. Since the amount of light emission decreases with the decrease of the reaction products after just etching, the detection output of the detector 17 decreases with the decrease of the reaction products. Since the controller 18 controls the flow rate of the etching gas according to the detection output of the detector 17, after the just etching, the flow rate of the etching gas is reduced as the reaction products decrease. Therefore,
As shown in the upper side of FIG. 4, the amount of etchant also decreases after just etching. Therefore, in high-step etching, the radical amount is controlled in accordance with the abrupt change in the etched area due to the over-etching, so that it is possible to prevent the occurrence of the conventional hollowing phenomenon. . When this result is compared with the two-step etching in which the etching gas flow rate is changed to a constant value by overetching, the overetching time can be shortened, and along with that, the selectivity with respect to the mask and the base is also improved.
【００１４】図５及び図６に他の例を示す。この例では
エッチングガス流量はオーバーエッチング中一定として
おり、反応生成物を一定に保つように制御装置１８は検
出器１７の検出出力により添加ガス流量を図５のように
制御している。これに伴って、発光の時間変化も図６に
示すように一定になっている。従って、高段差エッチン
グのオーバーエッチングでの被エッチ面積の低減に適応
して反応生成物の低減が制御できるので、エッチャント
の過剰が緩和され、えぐれ現象の発生を防止することが
できる。添加ガスとしてはＳｉのエッチングをＣｌ系の
エッチングガスでエッチングする場合にはＳｉＣｌ4、
Ｆ系のエッチングガスの場合にはＳｉＦ4等が適切であ
る。また、Ａｌ配線膜の場合をＣｌ系のエッチングガス
でエッチングする場合にはＡｌＣｌ3等のガスが適切で
ある。5 and 6 show another example. In this example, the etching gas flow rate is constant during overetching, and the control device 18 controls the additive gas flow rate by the detection output of the detector 17 as shown in FIG. 5 so as to keep the reaction product constant. Along with this, the temporal change in light emission is also constant as shown in FIG. Therefore, since it is possible to control the reduction of the reaction product by adapting to the reduction of the etched area in the over-etching of the high step etching, the excess of the etchant can be alleviated and the occurrence of the hollowing-out phenomenon can be prevented. When Si etching is performed with a Cl-based etching gas as the additive gas, SiCl 4 ,
In the case of an F-based etching gas, SiF 4 or the like is suitable. Further, when etching an Al wiring film with a Cl-based etching gas, a gas such as AlCl 3 is suitable.
【００１５】上記第１，第２の例ではエッチャントとな
るエッチングガスあるいは反応生成物に対応して添加ガ
スの流量をオーバーエッチング時に連続して変化させて
制御して目的を達成させているが、両者のガスを同時に
変化させて制御しても良い。In the first and second examples, the flow rate of the additive gas corresponding to the etching gas or the reaction product as the etchant is continuously changed and controlled during overetching to achieve the object. Both gases may be changed and controlled at the same time.
【００１６】先に示した第２の例等で反応生成物の発光
がオーバーエッチングで変化しなくなる場合にはオーバ
ーエッチングの終了を判断するのが難しくなる場合があ
る。その場合には添加している反応生成物に対応するガ
ス流量の変化（図５参照）によりエンドモニタを行って
も良い。When the light emission of the reaction product does not change due to overetching in the second example shown above, it may be difficult to determine the end of overetching. In that case, end monitoring may be performed by changing the gas flow rate corresponding to the added reaction product (see FIG. 5).
【００１７】また、上記実施例のエッチング装置として
有磁場マイクロ波を用いたエッチング装置を挙げたが、
プラズマの発生は平行平板方式（ＲＩＥ）でも有磁場Ｒ
ＩＥでも本発明の効果が得られることは変わらない。こ
れらの場合にはガスの解離の違いにより添加ガスの量を
変えてやる必要がある。Further, as the etching apparatus of the above embodiment, the etching apparatus using the magnetic field microwave is mentioned.
Plasma is generated with a parallel plate system (RIE) and a magnetic field R
Even in IE, the effect of the present invention is still obtained. In these cases, it is necessary to change the amount of added gas depending on the difference in gas dissociation.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば高
段差構造のデバイスを十分なエッチング速度とマスクや
下地との選択性を維持しながら、形状制御性の秀れたエ
ッチング方法及び装置を提供することができる。As described above, according to the present invention, an etching method and apparatus having excellent shape controllability while maintaining a sufficient etching rate for a device having a high step structure and selectivity with respect to a mask and an underlayer. Can be provided.
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】従来方法によって高段差デバイスをエッチング
した場合の発光変化を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a change in light emission when a high step device is etched by a conventional method.
【図３】本発明の他の実施例によるガス量変化を示す図
である。FIG. 3 is a diagram showing a gas amount change according to another embodiment of the present invention.
【図４】本発明の他の実施例による発光変化を示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram showing changes in light emission according to another embodiment of the present invention.
【図５】本発明の他の実施例による添加ガス流量変化を
示す図である。FIG. 5 is a diagram showing changes in the flow rate of added gas according to another embodiment of the present invention.
【図６】本発明の他の実施例による発光変化を示す図で
ある。FIG. 6 is a diagram showing changes in light emission according to another embodiment of the present invention.
７…放電室、１４…ウエハ、１５…ガス供給系、１６…
真空ポンプ系、１７…発光検出器、１８…制御装置。7 ... Discharge chamber, 14 ... Wafer, 15 ... Gas supply system, 16 ...
Vacuum pump system, 17 ... Emission detector, 18 ... Control device.
フロントページの続き (72)発明者 大本 豊 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 加治 哲徳 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内Front Page Continuation (72) Inventor Yutaka Omoto 502 Jinritsucho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Machinery Research Institute, Hiritsu Seisakusho Co., Ltd. Kasado Factory
Claims (8)
ッチング方法において、エッチング中のエッチャントと
なるガスの流量をエッチングされる材料の発光強度の変
化に伴って連続的に変化させ、これにより高段差におけ
る形状制御性を良くしたことを特徴とするエッチング方
法。1. An etching method in which etching is performed using an etchant, in which the flow rate of a gas serving as an etchant during etching is continuously changed in accordance with a change in emission intensity of a material to be etched, whereby a shape at a high step is formed. An etching method characterized by improved controllability.
成物の発光強度を連続して一定に保つようにしたことを
特徴とするエッチング方法。2. An etching method characterized in that the emission intensity of a reaction product generated when a sample is etched is kept constant continuously.
このエッチャントと反応して生じた反応生成物との発光
量の比を一定に保つようにしたことを特徴とするエッチ
ング方法。3. An etching method, characterized in that, when a sample is etched, the ratio of the amount of light emitted from the etchant and the reaction product generated by the reaction with the etchant is kept constant.
グ方法において、ガス圧を一定に保つことを特徴とする
エッチング方法。4. The etching method according to claim 1, wherein the gas pressure is kept constant.
グ方法において、連続して変化させるガス流量の変化に
よってエッチングの終了を検出することを特徴とするエ
ッチング方法。5. The etching method according to claim 1, wherein the end of etching is detected by continuously changing the gas flow rate.
際、エッチングされる材料の発光強度の変化に伴ってエ
ッチャントとなるガスの流量を連続的に変化させる制御
手段を設けたことを特徴とするエッチング装置。6. An etching apparatus, characterized in that, when etching is performed using an etchant, a control means is provided for continuously changing the flow rate of a gas serving as an etchant according to a change in emission intensity of a material to be etched. .
成物を一定に保つよう反応生成物に対応したガスを連続
的に変化させて供給する制御手段を有することを特徴と
するエッチング装置。7. An etching apparatus comprising control means for continuously changing and supplying a gas corresponding to a reaction product so that a reaction product generated when a sample is etched is kept constant.
置において、さらにガス圧を一定に保つ他の制御手段を
設けたことを特徴とするエッチング装置。8. The etching apparatus according to claim 6 or 7, further comprising another control means for keeping the gas pressure constant.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5003861A JPH06216069A (en) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | Etching method and device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5003861A JPH06216069A (en) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | Etching method and device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06216069A true JPH06216069A (en) | 1994-08-05 |
Family
ID=11568983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5003861A Pending JPH06216069A (en) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | Etching method and device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06216069A (en) |
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