JPH0722393A - Dry etching equipment and method - Google Patents
Dry etching equipment and methodInfo
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- JPH0722393A JPH0722393A JP15165093A JP15165093A JPH0722393A JP H0722393 A JPH0722393 A JP H0722393A JP 15165093 A JP15165093 A JP 15165093A JP 15165093 A JP15165093 A JP 15165093A JP H0722393 A JPH0722393 A JP H0722393A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ドライエッチング装置
及びドライエッチング方法に係わり、例えば、シリコン
酸化膜等のドライエッチング装置及びドライエッチング
方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching apparatus and a dry etching method, for example, a dry etching apparatus and a dry etching method for a silicon oxide film.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、多結晶シリコン等の電極材料やシ
リコン酸化膜等のエッチングには反応性イオンエッチン
グ法が用いられている。反応性イオンエッチング法は、
被処理基板、例えば、被エッチング薄膜が形成された基
板を、一対の平行平板電極を備えた真空の反応容器内に
入れ、反応ガスを導入した後、高周波電力の印加により
前記ガスを放電せしめ、この放電により発生したガスプ
ラズマを用いて被処理基板をエッチングする方法であ
る。この反応性イオンエッチング法の他に、プラズマエ
ッチングECR型ドライエッチング法、イオンビームエ
ッチング法、光励起エッチング法等のエッチング方法が
あるが、これらのエッチングも真空の反応容器内の被処
理基板に活性化した反応ガスのイオンを化学的あるいは
物理的に作用させてエッチングを行うものであり、この
点において、反応性イオンエッチング法と同様と考えて
よい。2. Description of the Related Art Conventionally, a reactive ion etching method has been used for etching an electrode material such as polycrystalline silicon or a silicon oxide film. The reactive ion etching method is
A substrate to be processed, for example, a substrate on which a thin film to be etched is formed, is placed in a vacuum reaction vessel equipped with a pair of parallel plate electrodes, a reaction gas is introduced, and then the gas is discharged by applying high-frequency power, This is a method of etching a substrate to be processed using gas plasma generated by this discharge. In addition to this reactive ion etching method, there are etching methods such as a plasma etching ECR type dry etching method, an ion beam etching method, and a photoexcited etching method. These etching methods are also activated on a substrate to be processed in a vacuum reaction container. Etching is performed by chemically or physically acting the ions of the reaction gas described above, and in this respect, it may be considered similar to the reactive ion etching method.
【0003】シリコン酸化膜のエッチングには、反応ガ
スとしてC2 F6 ,CF4 ,CHF3 等の炭素と弗素を
含むガスが通常よく用いられている。例えば、CHF3
ガスを用い、被処理基板である表面に酸化シリコン膜が
形成されたSi基板上にコンタクトホールを開孔する場
合、放電によって生じたCF3 ラジカルが被処理基板表
面に吸着する。酸化シリコン膜表面に吸着したCF3 は
イオン衝撃により、CとFに解離し、Fは酸化シリコン
膜中のSiと反応し揮発性物質SiF4 を生成し、Cは
酸化シリコンに含まれていたOと反応してCOを生成し
エッチングが進行する。一方、Si上に吸着したCF3
はHによってFを引き抜かれて、主にCFx (x=0〜
2)からなる重合膜(フロロカーボン膜)を形成する。
この重合膜はエッチングを抑制するため、酸化シリコン
膜と異なりエッチングは進行しない。その結果、Siに
対する酸化シリコンの選択エッチングが可能となる。Gases containing carbon and fluorine, such as C 2 F 6 , CF 4 , and CHF 3 , are usually often used as reaction gases for etching silicon oxide films. For example, CHF 3
When gas is used to open a contact hole on a Si substrate having a silicon oxide film formed on the surface of the substrate to be processed, CF 3 radicals generated by discharge are adsorbed on the surface of the substrate to be processed. CF 3 adsorbed on the surface of the silicon oxide film is dissociated into C and F by ion bombardment, F reacts with Si in the silicon oxide film to produce a volatile substance SiF 4 , and C is contained in the silicon oxide. It reacts with O to generate CO and the etching proceeds. On the other hand, CF 3 adsorbed on Si
Is drawn out of F by H, and mainly CF x (x = 0 to 0
A polymerized film (fluorocarbon film) composed of 2) is formed.
Since this polymerized film suppresses etching, etching does not proceed unlike the silicon oxide film. As a result, it becomes possible to selectively etch silicon oxide with respect to Si.
【0004】一方、半導体集積回路、例えばDRAM,
不揮発性メモリ等では集積度が上がるにつれて、コンタ
クトホール形成等の酸化シリコン膜のエッチングを行う
際には、下地のSiに対する高い選択比が要求され、し
かもパターンの微細化に従って穴径が小さく、エッチン
グ深さの深い高アスペクト比の開孔の形成が必要となっ
ている。しかしながら、高密度プラズマによる反応性イ
オンエッチングとして知られるマグネトロンRIE装置
において、例えばエッチングガスとしてCHF3 ガスを
用いてコンタクトホールのエッチングを行うと、図12
のような特性図となる。すなわち、図12は2.0μm
膜厚の熱酸化膜に1.2〜1.6μm径のパターンを形
成し、深さ1μm程度のエッチング後、その断面を電子
顕微鏡で観察し、エッチング深さと穴径との関係を調べ
たものである。この時CHF3 流量を200SCCM陽極温
度を60℃、陰極温度を20℃の一定に保ったところ、
穴径が小さくなるにつれ、エッチング速度が低下し、エ
ッチング深さが減少してしまうという問題が生じた。特
に、穴径が1μm以下になると急激にエッチング深さが
低下し、深さ1μmのエッチングが不可能となった。つ
まり穴径1μm以下ではアスペクト1以上のコンタクト
ホール形成が困難であった。このことは、CHF3 の流
量が100SCCMの場合でも同様の傾向であった。On the other hand, semiconductor integrated circuits such as DRAMs,
As the degree of integration increases in non-volatile memory, etc., when etching a silicon oxide film for forming contact holes, etc., a high selection ratio with respect to the underlying Si is required. The formation of deep, high aspect ratio apertures is required. However, when a contact hole is etched using CHF 3 gas as an etching gas in a magnetron RIE device known as reactive ion etching using high-density plasma, as shown in FIG.
It becomes a characteristic diagram like. That is, FIG. 12 is 2.0 μm
A pattern having a diameter of 1.2 to 1.6 μm formed on a thermal oxide film having a film thickness, and after etching to a depth of about 1 μm, the cross section was observed with an electron microscope to examine the relationship between the etching depth and the hole diameter. Is. At this time, when the CHF 3 flow rate was kept constant at 200 SCCM, the anode temperature was 60 ° C and the cathode temperature was 20 ° C,
As the hole diameter becomes smaller, the etching rate decreases and the etching depth decreases. In particular, when the hole diameter was 1 μm or less, the etching depth drastically decreased, and etching with a depth of 1 μm became impossible. That is, when the hole diameter is 1 μm or less, it is difficult to form a contact hole having an aspect ratio of 1 or more. This was the same tendency even when the flow rate of CHF 3 was 100 SCCM.
【0005】さらにまた、径の大きさの異なる開孔を形
成する場合、穴径に依存してエッチング速度が変化す
る。つまり、径の大きい開孔のエッチング速度よりも径
の小さい開孔のエッチング速度の方が小さい。このた
め、径の大きい開孔を設計通りにエッチングする条件で
エッチングを行なうと径の小さい開孔では下地まで穴が
到達せず、逆に小さい開孔方のエッチング条件に合わせ
ると大きい開孔の方はオーバーエッチングになってしま
うという問題があった。Furthermore, when forming openings having different diameters, the etching rate changes depending on the hole diameter. That is, the etching rate of the small-diameter opening is smaller than the etching rate of the large-diameter opening. For this reason, if etching is performed under the conditions for etching a large-diameter hole as designed, the small-diameter hole will not reach the underlying layer. However, there was a problem that the overetching occurred.
【0006】また、従来シリコン酸化膜のドライエッチ
ングにおいてはフロンガス等CとFを含むガスを用いて
いるため、エッチング時、前記ガス中の元素を含むフロ
ロカーボン膜がエッチング装置の反応容器内壁に堆積す
ることは避けられない。そして、エッチングを繰り返す
うちにこのフロロカーボン膜が剥離し、被処理基板のパ
ターン欠損の原因となる。これを避けるため、通常、一
定の稼動時間毎に装置を止め、反応容器の洗浄工程を取
り入れているが、洗浄は多大な時間を必要とするため、
装置のスループットを著しく低下させてしまうという問
題点があった。Further, since a gas containing C and F such as CFC gas is used in the conventional dry etching of a silicon oxide film, a fluorocarbon film containing an element in the gas is deposited on the inner wall of the reaction vessel of the etching apparatus during etching. It is inevitable. Then, as the etching is repeated, the fluorocarbon film peels off, which causes a pattern defect of the substrate to be processed. In order to avoid this, the device is usually stopped at regular intervals of operation and the cleaning process of the reaction container is introduced, but since cleaning requires a large amount of time,
There is a problem that the throughput of the device is significantly reduced.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このように従来、シリ
コン酸化膜等のドライエッチングでは、径が極めて小さ
くアスペクト比が1以上と大きいコンタクトホールを開
孔する場合、エッチング速度が小さいため下地まで穴が
到達しないという問題があった。また、径の異なる開孔
を形成する場合穴径の大きさに依存してエッチング速度
が変化し、径の大きい穴のエッチング速度に対して径の
小さい穴のエッチング速度が低下するため、径の小さい
開孔のエッチング条件に設定すると、径の大きい穴の底
にある下地材料がエッチングされる問題があった。さら
にまた、フロンガスを用いているため、エッチング時、
フロロカーボン膜がエッチング装置の反応容器内壁に堆
積してしまう。そしてエッチングを繰り返すうちにこの
フロロカーボン膜が剥離し、パターン欠損の原因とな
る。これを避けるため、一定の稼動時間毎に装置を止
め、反応容器の洗浄工程を取り入れているが、洗浄は多
大な時間を必要とするため、装置のスループットを著し
く低下させてしまうという問題点があった。As described above, in the conventional dry etching of a silicon oxide film or the like, when a contact hole having an extremely small diameter and a large aspect ratio of 1 or more is opened, the etching rate is low, so that the underlying layer is not etched. There was a problem that did not reach. In addition, when forming apertures with different diameters, the etching rate changes depending on the size of the hole diameter, and the etching rate for small diameter holes decreases with respect to the etching rate for large diameter holes. If the etching conditions for a small opening are set, there is a problem that the base material on the bottom of the hole having a large diameter is etched. Furthermore, since CFC gas is used, during etching,
The fluorocarbon film is deposited on the inner wall of the reaction vessel of the etching device. Then, as the etching is repeated, the fluorocarbon film peels off, causing a pattern defect. In order to avoid this, the apparatus is stopped every fixed operating time and the cleaning process of the reaction container is introduced. However, since cleaning requires a lot of time, there is a problem that the throughput of the apparatus is significantly reduced. there were.
【0008】本発明は、上記実情を鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、下地材料に対して高い選
択比を持ち、しかも、エッチング速度が穴径大きさによ
らず一定で、高アスペクト比の開孔を形成することが可
能なドライエッチング装置及びドライエッチング方法を
提供することにある。また、ドライエッチング装置の洗
浄工程にかかる時間を短縮し、スループットを大幅に向
上させるため、反応容器内壁に膜が堆積しない機構を具
備したドライエッチング装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to have a high selection ratio with respect to a base material, and to have a constant etching rate regardless of the hole diameter size. An object of the present invention is to provide a dry etching apparatus and a dry etching method capable of forming a high aspect ratio opening. Another object of the present invention is to provide a dry etching apparatus equipped with a mechanism in which a film does not deposit on the inner wall of a reaction container in order to shorten the time required for the cleaning process of the dry etching apparatus and significantly improve the throughput.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ための本発明の第1においては、気密反応容器内に被処
理基板を収容する手段と、前記反応容器内にエッチング
を導入する手段と、前記ガスを用いて前記被処理基板を
エッチングするドライエッチング装置において、前記反
応容器内に設けられ、0℃以下に保持される冷却手段
と、前記反応容器内を真空に保持したまま前記冷却手段
を前記反応容器内と容器外との間で移送する手段とを備
えたドライエッチング装置を提供する。In the first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems, means for accommodating a substrate to be processed in an airtight reaction container, and means for introducing etching into the reaction container. In a dry etching apparatus for etching the substrate to be processed by using the gas, a cooling unit provided in the reaction container and kept at 0 ° C. or lower, and a cooling unit while keeping the reaction container vacuum. There is provided a dry etching apparatus provided with means for transferring the gas between the inside and outside of the reaction container.
【0010】また、本発明の第2においては、気密反応
容器内に被処理基板を収容する手段と、前記反応容器内
にガスを導入する手段と、前記ガスを用いて前記被処理
基板をエッチングするドライエッチング装置において、
前記反応容器内に設けられる−100℃〜0℃の温度範
囲に設定される冷却機構と、前記反応容器内に隣接して
設けられ、前記反応容器内の冷却機構をシャッターを介
して前記反応容器内を真空に保持したまま搬入、搬出せ
しめる手段とを有するロードロック室とを備えたことを
特徴とするドライエッチング装置を提供する。In the second aspect of the present invention, means for accommodating the substrate to be processed in the airtight reaction container, means for introducing gas into the reaction container, and etching the substrate to be processed using the gas. In the dry etching equipment
A cooling mechanism provided in the reaction vessel and set in a temperature range of −100 ° C. to 0 ° C., and a cooling mechanism provided adjacent to the reaction vessel and having the cooling mechanism in the reaction vessel through a shutter, the reaction vessel (EN) Provided is a dry etching apparatus comprising: a load lock chamber having means for loading and unloading while maintaining a vacuum inside.
【0011】更に、本発明の第3においては、プラズマ
が生成され、この生成されたプラズマでの近傍に該プラ
ズマを冷却手段を備えた反応容器内に、シリコン基板も
しくはシリコン膜上にシリコン酸化膜が形成され、前記
シリコン酸化膜上にマスクパターンが形成された被処理
基板を収容する工程と、前記反応容器内に少なくとも炭
素,弗素を含むガスを導入する工程と、前記ガスをプラ
ズマ化し、前記マスクパターンに沿って前記シリコン酸
化膜の前記シリコン基板もしくはシリコン膜に対する選
択エッチングにより前記シリコン酸化膜に開孔を形成す
る工程とを有し、前記選択エッチング中、前記冷却手段
を−100℃〜0℃に設定することにより前記開口径に
対するシリコン酸化膜のエッチング深さの比を4以上と
なるように開口を形成することを特徴とするドライエッ
チング方法を提供する。Further, in the third aspect of the present invention, plasma is generated, and the plasma is generated in the vicinity of the generated plasma in a reaction vessel equipped with a cooling means, and a silicon substrate or a silicon oxide film is formed on the silicon film. Is formed and a substrate to be processed having a mask pattern formed on the silicon oxide film is housed, a step of introducing a gas containing at least carbon and fluorine into the reaction vessel, the gas is made into plasma, and Forming a hole in the silicon oxide film by selective etching of the silicon oxide film with respect to the silicon substrate or the silicon film along a mask pattern, and during the selective etching, the cooling means is set to −100 ° C. to 0 ° C. By setting the temperature to ℃, the opening is adjusted so that the ratio of the etching depth of the silicon oxide film to the opening diameter becomes 4 or more. It provides a dry etching method which is characterized in that formed.
【0012】[0012]
【作用】シリコン酸化膜等へコンタクトホール等の形成
のためのドライエッチングでは、コンタクトホールの穴
径の大きさに依存してシリコン酸化膜のエッチング速度
が変化し、径の小さい穴のエッチング速度が低下した
り、径やアスペクト比の異なるコンタクトホールを開孔
する場合、径が小さいあるいはアスペクト比の大きいコ
ンタクトホールではエッチング速度が小さいため下地ま
で穴が到達しない問題がある。小さい穴のエッチング速
度が低下する原因は、小さい穴の底にフロロカーボン膜
が厚く堆積し、エッチングを抑制するからである。例え
ば、エッチングガスとして用いられる弗化炭素ガス、例
えばCF4 ガスと水素ガスの混合ガスを放電励起する
と、CF4 が電離して、CF3 とFが生成され、H2 が
電離しHが生成される。さらに、生成したHによるFの
引き抜き効果によりCFx (x=0〜2)が生成する。
CF3 は常温での付着確率は低いが、低温での付着確率
は高くなるので、低温部に付着しやすい。一方、CF3
と同時にプラズマ中で生成されるCFx (x=0〜2)
は、もともと付着確率が高く、温度を下げても付着のし
易さはほとんど変わらない。従って、本発明のように反
応容器内に低温部を設けると、そこにCF3 が多量に付
着し、プラズマ中のCFx (x=0〜2)濃度が相対的
に上昇する。このCFx (x=0〜2)のウェハ表面で
の付着量は表面形状に依存する。つまり、径の小さい穴
の底では、付着量が減少するため、エッチングを抑制す
るフロロカーボン膜は、径の小さい穴の底では形成され
ない。そのため、反応容器内に低温部を設けることで、
径の小さい穴のエッチング速度は低下せず、高アスペク
ト比の開孔が可能となった。[Function] In dry etching for forming a contact hole or the like in a silicon oxide film or the like, the etching rate of the silicon oxide film changes depending on the size of the hole diameter of the contact hole, and the etching rate of the hole with a small diameter is When the contact holes have a smaller diameter or a different aspect ratio than the contact holes, there is a problem that the contact holes with a small diameter or a large aspect ratio do not reach the base because the etching rate is low. The reason why the etching rate of the small holes decreases is that the fluorocarbon film is thickly deposited on the bottoms of the small holes to suppress the etching. For example, when a fluorocarbon gas used as an etching gas, for example, a mixed gas of CF 4 gas and hydrogen gas is discharge-excited, CF 4 is ionized to generate CF 3 and F, and H 2 is ionized to generate H. To be done. Further, CF x (x = 0 to 2) is generated due to the effect of extracting F by the generated H.
Although CF 3 has a low probability of adhesion at room temperature, it has a high probability of adhesion at low temperatures, and therefore tends to adhere to low temperature parts. On the other hand, CF 3
At the same time, CF x (x = 0 to 2) generated in plasma
Has a high adhesion probability, and the easiness of adhesion hardly changes even when the temperature is lowered. Therefore, when a low temperature part is provided in the reaction vessel as in the present invention, a large amount of CF 3 is attached to the low temperature part, and the CF x (x = 0 to 2) concentration in the plasma is relatively increased. The amount of CF x (x = 0 to 2) attached on the wafer surface depends on the surface shape. That is, since the amount of adhesion is reduced at the bottom of the hole having a small diameter, the fluorocarbon film that suppresses etching is not formed at the bottom of the hole having a small diameter. Therefore, by providing a low temperature section in the reaction vessel,
The etching rate of holes with a small diameter did not decrease, and it became possible to open holes with a high aspect ratio.
【0013】また、径の小さい穴のエッチング速度が径
の大きい穴のエッチング速度に比べて大幅に低下する現
象に対しても、反応容器内に低温部を設けると、径の小
さい穴のエッチング速度が低下しなくなった。上述した
効果は本発明者らが鋭意工夫して実験を重ねた結果得ら
れたものである。Further, even if the etching rate of the hole having a small diameter is significantly reduced as compared with the etching rate of the hole having a large diameter, the etching rate of the hole having a small diameter can be obtained by providing a low temperature portion in the reaction vessel. No longer drops. The above-mentioned effects are obtained as a result of the inventors of the present invention earnestly devising and conducting experiments.
【0014】さらにまた、シリコン酸化膜のドライエッ
チングにおいて、エッチング時例えば、フロンガスを用
いるとフロロカーボン膜が反応容器内壁に堆積するが、
反応容器内に低温部を設けることで、低温部でのフロロ
カーボン膜堆積量は増大し、反応容器内壁に堆積する量
は激減する。従って、この低温部をロードロック等を利
用して真空に保持したまま、反応容器外に移送し、大気
中で洗浄することで反応容器内で堆積したフロロカーボ
ン膜のほとんどを除去することが可能となる。さらに、
低温部の洗浄を行なっている間、用意してある予備の低
温部を用いることにより、エッチング装置を止めること
なく継続することができる。この方法により装置の洗浄
時間を大幅に短縮でき、装置のスループットを大幅に上
げることができる。Furthermore, in the dry etching of the silicon oxide film, a fluorocarbon film is deposited on the inner wall of the reaction vessel when, for example, CFC gas is used during etching.
By providing the low temperature part in the reaction container, the amount of fluorocarbon film deposited in the low temperature part is increased, and the amount deposited on the inner wall of the reaction container is drastically reduced. Therefore, it is possible to remove most of the fluorocarbon film deposited in the reaction container by transferring it to the outside of the reaction container while maintaining it in vacuum using a load lock or the like and cleaning it in the atmosphere while using this load lock or the like. Become. further,
While the low temperature part is being cleaned, the spare low temperature part provided can be used to continue the etching without stopping. By this method, the cleaning time of the device can be greatly shortened, and the throughput of the device can be significantly increased.
【0015】[0015]
【実施例】以下、本発明によるドライエッチング装置及
びドライエッチング方法の実施例について、図面を参照
しながら説明する。図1は本発明の一実施例のドライエ
ッチング装置を示す概略構成図である。図1中10はエ
ッチング室11を形成する接地された反応容器であり、
この反応容器10の底部に陰極20が設置されている。
陰極20には、マッチング回路21を介して電源22か
ら13.56MHzの高周波電力が印加される。また、
陰極20は冷却管23を通して冷媒により冷却され、こ
の冷却管23は高周波電力印加のためのリードとして用
いられる。陰極20上にはポリイミド膜24に挟まれた
銅板25が取り付けられており、この銅板25には陰極
20とは絶縁物により絶縁された電源26からリードを
介して4kVの電圧が印加されることにより、被処理基
板30が陰極20上に静電的に吸着されるものとなって
いる。Embodiments of the dry etching apparatus and the dry etching method according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a dry etching apparatus according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 10 in FIG. 1 denotes a grounded reaction vessel forming an etching chamber 11,
A cathode 20 is installed at the bottom of the reaction container 10.
A high frequency power of 13.56 MHz is applied to the cathode 20 from a power supply 22 via a matching circuit 21. Also,
The cathode 20 is cooled by a coolant through a cooling pipe 23, and this cooling pipe 23 is used as a lead for applying high frequency power. A copper plate 25 sandwiched between polyimide films 24 is mounted on the cathode 20, and a voltage of 4 kV is applied to the copper plate 25 from a power source 26, which is insulated from the cathode 20 by an insulator, through a lead. Thus, the substrate 30 to be processed is electrostatically adsorbed on the cathode 20.
【0016】また、エッチング室11にはガス導入口1
2から反応性ガスが導入され、さらにエッチング室11
内のガスは排気口13から排気される。陰極20に対向
する陽極31は、反応容器10の一部でありエッチング
室11の上壁に配置され、接地されている。この陽極3
1上の反応容器10の外には、複数の永久磁石14及び
その駆動機構15からなる磁場発生器が設置され、陰極
20と陽極31との対向空間に磁界を発生するものとな
っている。なお、図1中27は被処理基板30の裏面に
ガスを導入して熱伝導を取るためのガス導入管、28は
陰極20と反応容器10とを絶縁するための絶縁物を示
している。Further, the gas inlet 1 is provided in the etching chamber 11.
Reactive gas is introduced from 2 and further etching chamber 11
The gas inside is exhausted from the exhaust port 13. The anode 31 facing the cathode 20 is a part of the reaction vessel 10, is disposed on the upper wall of the etching chamber 11, and is grounded. This anode 3
A magnetic field generator including a plurality of permanent magnets 14 and a drive mechanism 15 for the permanent magnets is installed outside the reaction vessel 10 on the upper part of the reaction vessel 10 to generate a magnetic field in a space facing the cathode 20 and the anode 31. In FIG. 1, reference numeral 27 denotes a gas introduction tube for introducing gas into the back surface of the substrate 30 to be processed for heat conduction, and 28 denotes an insulator for insulating the cathode 20 and the reaction vessel 10.
【0017】また、ロードロック室45は排気口41を
備えている。温度可変の物体(変温部)40の温度調節
は、接地された配管43により導入されたガス又は液体
が多関節ロボット44内の配管(図示せず)を通じて、
変温部40内に導入されることにより直接的に変温部4
0を温度調節するようにしている。また、エッチング室
11とロードロック室45の間の気密は、シャッター4
2により保たれている。そして、シャッター42の開閉
及び多関節ロボット44により、変温部40がエッチン
グ室11、ロードロック室45間を真空搬送できるよう
な構造を形成している。The load lock chamber 45 has an exhaust port 41. The temperature of the temperature-variable object (temperature-changing part) 40 is controlled by the gas or liquid introduced through the grounded pipe 43 through a pipe (not shown) in the articulated robot 44.
The temperature changing part 4 is directly introduced by being introduced into the temperature changing part 40.
The temperature of 0 is adjusted. In addition, the airtightness between the etching chamber 11 and the load lock chamber 45 is ensured by the shutter 4
Protected by 2. The shutter 42 is opened / closed and the articulated robot 44 is used to form a structure in which the temperature changing unit 40 can vacuum convey between the etching chamber 11 and the load lock chamber 45.
【0018】又、変温部40の温度調節は前記ガス又は
液体が、例えばアルミやアルマイト等の熱伝導率のよい
材質で作られた多関節ロボットにより、熱伝導で間接的
に変温部40を温度調節してもよい。The temperature of the temperature changing part 40 is indirectly controlled by heat conduction by a multi-joint robot in which the gas or liquid is made of a material having a high heat conductivity such as aluminum or alumite. May be temperature controlled.
【0019】また、変温部40を冷却する場合、変温部
40内に例えばドライアイス等を封入することにより直
接的に変温部40を冷却してもよい。ここで、上記マグ
ネトロン型ドライエッチング装置を用いて、電極間に高
周波電力800Wを印加し、陰極温度20℃、変温部温
度60℃、CF4 ガスとH2ガスの総流量100SCCM、
圧力40mTorr の条件で、H2 の流量比を変えて、シリ
コン(Si)基板上の酸化シリコン(SiO2 )膜をエ
ッチングした場合のSiとSiO2 のエッチング速度を
調べると、図2のような特性図となった。図中縦軸はエ
ッチング速度、横軸は水素流量比である。水素流量比が
大きくなるように従い、SiO2 のエッチング速度がや
や減少する。それに対し、Siのエッチング速度は水素
流量比に大きく依存して減少する。例えば水素流量比5
5%ではSiO2 /Siの選択比は約35と大きいもの
が得られる。図3はエッチング時間1分間でのエッチン
グ深さの穴径依存である。CF4 100%ではエッチン
グ速度は穴径にはほとんど依存しないが図2からわかる
ように選択比は5しかない。つまり、高い選択比を得る
ためにH2 流量比を30%以上にすると0.4μm径の
コンタクトのエッチング速度が0.5μm径以上に比べ
大幅に低下する。When cooling the temperature changing section 40, the temperature changing section 40 may be directly cooled by enclosing dry ice or the like in the temperature changing section 40. Here, using the magnetron type dry etching apparatus, high-frequency power of 800 W is applied between the electrodes, the cathode temperature is 20 ° C., the temperature change part temperature is 60 ° C., the total flow rate of CF 4 gas and H 2 gas is 100 SCCM,
When the etching rate of Si and SiO 2 when the silicon oxide (SiO 2 ) film on the silicon (Si) substrate is etched by changing the flow rate ratio of H 2 under the condition of pressure of 40 mTorr is as shown in FIG. It became a characteristic diagram. In the figure, the vertical axis represents the etching rate and the horizontal axis represents the hydrogen flow rate ratio. As the hydrogen flow rate ratio increases, the etching rate of SiO 2 decreases slightly. On the other hand, the etching rate of Si decreases greatly depending on the hydrogen flow rate ratio. For example, hydrogen flow rate 5
At 5%, a large SiO 2 / Si selection ratio of about 35 is obtained. FIG. 3 shows the dependence of the etching depth on the hole diameter when the etching time is 1 minute. When CF 4 is 100%, the etching rate hardly depends on the hole diameter, but as shown in FIG. 2, the selection ratio is only 5. That is, when the H 2 flow rate ratio is set to 30% or more in order to obtain a high selection ratio, the etching rate of the contact of 0.4 μm diameter is significantly reduced as compared with that of 0.5 μm diameter or more.
【0020】次に、変温部40の温度を変化させてエッ
チング特性を調べた。図4に変温部40の温度とSiO
2 エッチング速度の関係を示す。エッチングガスとして
CF4 とH2 の混合ガスを用い、それぞれの流量比 C
F4 60SCCM、H2 40SCCMとし、圧力は40mTorr と
した。図4からわかるようにSiO2 のエッチング速度
は変温部40の温度が0℃以下では若干上昇するが、S
iのエッチング速度の温度依存性はほとんどない。対S
i選択比は変温部40のを0℃以下では若干上昇する。Then, the temperature of the temperature changing section 40 was changed to examine the etching characteristics. FIG. 4 shows the temperature of the temperature changing section 40 and SiO.
2 shows the relationship between etching rates. A mixed gas of CF 4 and H 2 is used as an etching gas, and the flow rate ratios C
F 4 60SCCM, H 2 40SCCM, and pressure was 40 mTorr. As can be seen from FIG. 4, the etching rate of SiO 2 is slightly increased when the temperature of the temperature changing portion 40 is 0 ° C. or lower.
The etching rate of i has almost no temperature dependence. Pair S
The i-selection ratio slightly rises below 0 ° C. in the temperature changing section 40.
【0021】次に図5により本発明のドライエッチング
装置を用いたドライエッチング方法の実施例による効果
を説明する。図5は変温部40の温度を変えたときのエ
ッチング1分間でのエッチング深さの穴径依存性を示す
特性図である。変温部40の温度が60℃では、穴径
0.4μmコンタクトのエッチング速度が穴径0.5μ
m以上に比べて大幅に低下する。一方、0℃及び−35
℃では穴径0.4μmコンタクトのエッチング速度も
0.5μm以上に比べて低下しない。さらに、−150
℃では再び穴径0.4μmコンタクトのエッチング速度
が穴径0.5μm以上に比べて大幅に低下する現象が見
られた。−150℃近くで60℃の場合と同様にSiO
2 エッチング深さの急激な低下が見られたのは次のよう
な理由によるものと考えられる。すなわち、0℃以下と
低温にすることでCFx (x=0〜2)はもともとの付
着確率の高さから変温部に存在するがその温度をさらに
下げていった場合には反応性は低くなり、例えば−15
0℃近辺では重合膜とならずに脱離し易い状態(マイグ
レーション)となっているからと考えられる。従って、
穴径0.5μm以下のコンタクトホール等の穴のエッチ
ングを行う場合、前述した本発明の実施例装置の変温部
40の温度を−150℃〜0℃にすることによりSiO
2 のエッチング深さの急激な低下が生じない。Next, the effect of the embodiment of the dry etching method using the dry etching apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a characteristic diagram showing the hole diameter dependence of the etching depth in one minute of etching when the temperature of the temperature changing portion 40 is changed. When the temperature of the temperature changing portion 40 is 60 ° C., the etching rate of the contact hole having a hole diameter of 0.4 μm is 0.5 μm.
Significantly lower than m or more. On the other hand, 0 ° C and -35
At 0 ° C., the etching rate for contacts with a hole diameter of 0.4 μm does not decrease as compared with that for 0.5 μm or more. Furthermore, -150
At 0 ° C., it was again observed that the etching rate of the 0.4 μm hole diameter contact significantly decreased as compared with the hole diameter of 0.5 μm or more. Similar to the case of 60 ℃ near -150 ℃ SiO
2 It is considered that the sharp decrease in etching depth was observed for the following reasons. That is, CF x (x = 0 to 2) exists in the temperature-changing part due to the high probability of adhesion originally due to the low temperature of 0 ° C. or lower, but if the temperature is further lowered, the reactivity becomes low. Lower, eg -15
It is considered that the polymerized film does not become a polymerized film near 0 ° C. and is easily desorbed (migration). Therefore,
When etching a hole such as a contact hole having a hole diameter of 0.5 μm or less, the temperature of the temperature changing section 40 of the apparatus of the embodiment of the present invention described above is set to −150 ° C. to 0 ° C.
No sharp decrease in the etching depth of 2 .
【0022】図6は変温部40の温度を変化させた際の
エッチング形状を示す図である。このとき、用いた基板
は、Si上にCVDにより膜厚2μmのSiO2 膜を堆
積し、その上に、レジストパターンが形成されている基
板のエッチング形状である。図6(a),(b)に示さ
れる変温部40の温度160℃,60℃の条件では、穴
径0.4μm、0.6μmの場合、いずれもエッチング
中にSiO2 穴底部にフロロカーボン重合膜が堆積し、
エッチングが停止した。それに対し、図6(c),
(d)及び(e)に示す。変温部40の温度0℃、−3
5℃及び−100℃の条件では、穴底部にフロロカーボ
ン重合膜が厚く堆積することなく、従って、エッチング
が途中でとまることなく、正常にエッチングされた。さ
らに、温度を低下し、図6(f)に示す変温部40の温
度−150℃になると、再び穴径0.4μm、0.6μ
mの場合、いずれもエッチング中にSiO2 穴底部にフ
ロロカーボン膜が堆積することが確認された。FIG. 6 is a view showing the etching shape when the temperature of the temperature changing section 40 is changed. At this time, the substrate used has an etching shape of a substrate in which a SiO 2 film having a film thickness of 2 μm is deposited on Si by CVD and a resist pattern is formed thereon. Under the conditions of the temperature of the temperature changing section 40 shown in FIGS. 6A and 6B of 160 ° C. and 60 ° C., when the hole diameters are 0.4 μm and 0.6 μm, the fluorocarbon is formed on the bottom of the SiO 2 hole during etching. Polymerized film is deposited,
Etching has stopped. On the other hand, FIG.
Shown in (d) and (e). Temperature of the temperature changing section 40 0 ℃, -3
Under the conditions of 5 ° C. and −100 ° C., the fluorocarbon polymer film was not deposited thickly on the bottom of the hole, and thus the etching was not stopped halfway and the etching was performed normally. Further, when the temperature is further reduced to the temperature of the temperature changing section 40 shown in FIG. 6 (f), which is −150 ° C., the hole diameters are 0.4 μm and 0.6 μ again.
In the case of m, it was confirmed that the fluorocarbon film was deposited on the bottom of the SiO 2 hole during the etching.
【0023】図6に示されるように変温部40を0℃〜
−150℃の間に設定することによる良好なエッチング
を行なえることを図7乃至図9を用いて説明する。図7
はCF3 及びCFx (x=0〜2)の変温部温度に対す
る付着確率の変化を示す特性図である。この図からCF
3 は変温部温度の低下にともない変温部40の付着確率
は上昇する。20℃以上では付着確率は0.5以下であ
るが0℃以下で0.8以上となる。一方、CFx (x=
0〜2)の方は、変温部温度に対し変化が少なく付着確
率が高い。60℃以上で若干付着確率が減少しているが
160℃で0.8であることがわかる。As shown in FIG.
It will be described with reference to FIGS. 7 to 9 that good etching can be performed by setting the temperature between −150 ° C. Figure 7
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a change in sticking probability of CF 3 and CF x (x = 0 to 2) with respect to a temperature of a temperature changing portion. From this figure CF
In the case of 3, the sticking probability of the temperature changing portion 40 increases as the temperature of the temperature changing portion decreases. The adhesion probability is 0.5 or lower at 20 ° C. or higher, but becomes 0.8 or higher at 0 ° C. or lower. On the other hand, CF x (x =
In the case of 0 to 2), there is little change with respect to the temperature of the temperature changing part and the probability of adhesion is high. It can be seen that the adhesion probability slightly decreases above 60 ° C, but is 0.8 at 160 ° C.
【0024】次に、図8に示す開口径あるいはアスペク
ト比の異なる穴を有するSiのサンプル基板50を変温
部40に設置し、変温部40の温度を低下させた時のフ
ロロカーボン重合膜51の堆積形状を図9に示す。この
とき陰極温度は20℃一定に保って実験を行った。図9
から明らかなように変温部40を低温にすると、付着確
率の低いCF3 はサンプル基板50に付着しやすくな
る。一方、CF3 と同時にプラズマ中で生成されるCF
x (x=0〜2)はもともと付着確率が高く、変温部4
0を−100℃と0℃の間で低温にしてもサンプル基板
50への付着量はほとんど変化しない。さらに、変温部
40の温度を低くし、−150℃程度にしても、付着確
率はほとんど変わらないはずである。ところが、実際
は、例えば図9(f)に示すように−150℃程度にな
ると、CF3 やCFx (x=0〜2)の反応による重合
膜51はほとんど形成されない。これは、前述したよう
に一度、サンプル基板50に吸着したCF3 やCFx
(x=0〜2)は低温化により反応性が低下するためサ
ンプル基板50から脱離し易い状態(マイグレーショ
ン)となっているからと考えられる。このため、−15
0℃以下ではサンプル基板50へのCF2 の付着量は減
少する。Next, the Si sample substrate 50 having holes having different opening diameters or different aspect ratios shown in FIG. 8 is installed in the temperature changing section 40, and the fluorocarbon polymer film 51 when the temperature of the temperature changing section 40 is lowered. FIG. 9 shows the deposition shape of the above. At this time, the cathode temperature was kept constant at 20 ° C. for the experiment. Figure 9
As is clear from the above, if the temperature of the temperature changing portion 40 is set to a low temperature, CF 3 having a low sticking probability easily sticks to the sample substrate 50. On the other hand, CF generated in plasma at the same time as CF 3
x (x = 0 to 2) originally has a high sticking probability, and the temperature change part 4
Even if 0 is a low temperature between −100 ° C. and 0 ° C., the amount of adhesion to the sample substrate 50 hardly changes. Further, even if the temperature of the temperature changing section 40 is lowered to about −150 ° C., the sticking probability should hardly change. However, actually, as shown in FIG. 9F, for example, when the temperature is about −150 ° C., the polymerized film 51 is hardly formed by the reaction of CF 3 and CF x (x = 0 to 2). This is because CF 3 or CF x once adsorbed on the sample substrate 50 as described above.
It is considered that (x = 0 to 2) is in a state (migration) in which it is easily desorbed from the sample substrate 50 because the reactivity is lowered by lowering the temperature. Therefore, -15
Below 0 ° C., the amount of CF 2 attached to the sample substrate 50 decreases.
【0025】そして、変温部40に設置されたサンプル
基板50にCF3 が付着した分だけ、プラズマ中のCF
3 濃度が減り、CFx (x=0〜2)濃度が相対的に上
昇する。付着確率の高いCFx (x=0〜2)は、一度
表面に付着すると−100℃以上ではほとんどそこで固
着するため、CFx (x=0〜2)の付着量は表面形状
に依存し、図6に示すように、エッチングの進行中、立
体角の小さな小さい穴の底では付着量が減少し、エッチ
ングを抑制するフロロカーボン膜が形成されにくくな
る。Then, as much CF 3 adheres to the sample substrate 50 installed in the temperature changing section 40 as CF 3 in the plasma.
3 The concentration decreases and the CF x (x = 0 to 2) concentration relatively increases. CF x (x = 0 to 2), which has a high probability of adhesion, adheres almost once at −100 ° C. or more once it adheres to the surface. Therefore, the adhered amount of CF x (x = 0 to 2) depends on the surface shape, As shown in FIG. 6, during the progress of etching, the adhered amount is reduced at the bottom of small holes having a small solid angle, and it becomes difficult to form a fluorocarbon film that suppresses etching.
【0026】したがって、変温部40を0℃〜−100
℃の範囲内に設定することで、図6(b)の穴径0.6
μmで深さ2μmのアスペクトが3.4より大きい開孔
を形成することができ、また、アスペクト比がこれと異
なる(例えば図6の穴径1.2μmの場合アスペクト比
は約1.6)開孔が混在していても両方の開孔を良好に
エッチングすることができた。Therefore, the temperature changing section 40 is set to 0 ° C. to −100.
By setting the temperature within the range of ℃, the hole diameter of 0.6 (b) in FIG.
Apertures with an aspect ratio of 3 μm and a depth of 2 μm larger than 3.4 can be formed, and the aspect ratio is different from this (for example, when the hole diameter is 1.2 μm in FIG. 6, the aspect ratio is about 1.6). Even if the openings were mixed, both openings could be satisfactorily etched.
【0027】このように、変温部40を低温、特に−1
50℃〜0℃にすることで、プラズマ中のCFx (x=
0〜2)濃度を制御し、SiO2 エッチング速度が特定
の温度範囲内で穴径に依存しなくなるという現象は本発
明者らが鋭意工夫し実験を重ねた結果初めて見出された
ものである。In this way, the temperature changing section 40 is set to a low temperature, especially -1.
By setting the temperature to 50 ° C to 0 ° C, CF x (x =
0-2) The phenomenon that the SiO 2 etching rate does not depend on the hole diameter within a specific temperature range by controlling the concentration was first discovered as a result of the inventors' earnest efforts and repeated experiments. .
【0028】また、図1の実施例装置において、20時
間の放電後、変温部40に多量のフロロカーボン膜が付
着したので、変温部40を洗浄するために、ロードロッ
ク室45へ変温部40を真空搬送した。変温部40は多
関節ロボット44から取り外し大気中で洗浄を行った。
その間、変温部40の予備の変温部を用いることでエッ
チングは装置を止めることなく継続された。放電時間1
00時間後でも、反応容器内壁にはほとんどフロロカー
ボン膜の堆積は認められなかった。このように本発明の
実施例装置によれば装置の稼働を停止することなく、ま
た、反応容器を大気解放することなくエッチングを継続
できることが可能となった。Further, in the apparatus of the embodiment shown in FIG. 1, after the discharge for 20 hours, a large amount of fluorocarbon film adhered to the temperature changing section 40. Therefore, in order to wash the temperature changing section 40, the temperature was changed to the load lock chamber 45. The part 40 was vacuum transported. The temperature changing unit 40 was removed from the articulated robot 44 and washed in the atmosphere.
Meanwhile, the etching was continued without stopping the apparatus by using the spare temperature changing part of the temperature changing part 40. Discharge time 1
Even after 00 hours, almost no fluorocarbon film was deposited on the inner wall of the reaction vessel. As described above, according to the apparatus of the embodiment of the present invention, it is possible to continue the etching without stopping the operation of the apparatus and without exposing the reaction container to the atmosphere.
【0029】また、本発明によるドライエッチング方法
を実施する場合、つまり、0.5μm以下orアスペクト
比1.4以下の開孔径のコンタクトホール等の穴をエッ
チングする際には、図11に示す如きエッチング装置を
用いることも可能である。この装置が図1の装置と異な
る点は変温部40aの構造にある。つまりこの装置では
ロードロック室45がなく変温部40aにフロロカーボ
ン膜が付着した時には気密容器10を大気開放する。そ
してこの変温部40aは陰極20の対向電極の陽極とし
ても機能し、接置される。また、この変温部40aを0
℃以下に低温化するのは、冷却管32aから冷媒を変温
部40aへ導入し、これを冷却管32bから排出するこ
とにより一定温度になるようにしている。そしてまた、
陽極としての変温部40aは絶縁物33,34により反
応気密容器10の壁とは電気的に分離されている。この
ドライエッチング装置のその他の構成は図1と同様であ
るので、同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略す
る。When performing the dry etching method according to the present invention, that is, when etching a hole such as a contact hole having an opening diameter of 0.5 μm or less or an aspect ratio of 1.4 or less, as shown in FIG. It is also possible to use an etching device. This device is different from the device of FIG. 1 in the structure of the temperature changing section 40a. That is, in this apparatus, the airtight container 10 is opened to the atmosphere when the fluorocarbon film is attached to the temperature changing portion 40a without the load lock chamber 45. The temperature changing portion 40a also functions as an anode of the counter electrode of the cathode 20 and is placed in contact therewith. In addition, the temperature changing unit 40a is set to 0.
The temperature is lowered to or below 0 ° C. by introducing the refrigerant from the cooling pipe 32a into the temperature changing section 40a and discharging it from the cooling pipe 32b so that the temperature becomes constant. and again,
The temperature changing part 40a as the anode is electrically separated from the wall of the reaction hermetic container 10 by the insulators 33 and 34. The other configuration of this dry etching apparatus is the same as that of FIG. 1, and therefore, the same reference numerals are given and shown, and the detailed description is omitted.
【0030】前記2つの実施例装置において、冷却機構
としての変温部40を取り入れる前後での装置の1ヵ月
あたりの稼働状況を図10に示す。洗浄時間が100時
間から1時間に激減したこと、並びに、反応室を大気解
放しないことによりトラブルで装置が停止している時間
が半分に減ったことから実ウェハ処理時間が330時間
から479時間へと1.45倍に増えた。すなわち、ス
ループットが1.45倍となった。FIG. 10 shows the operating conditions per month of the two embodiments of the apparatus before and after incorporating the temperature changing section 40 as a cooling mechanism. The actual wafer processing time was reduced from 330 hours to 479 hours because the cleaning time was drastically reduced from 100 hours to 1 hour, and the time during which the equipment was stopped due to a trouble was reduced by half by not releasing the reaction chamber to the atmosphere. And increased 1.45 times. That is, the throughput was 1.45 times.
【0031】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、例えば、エッチングガスとしてはCF4 の他
CHF3 ,CH2 F2 ,C2 F4 ,C2 F6 ,C3 F
6 ,C3 F8 ,C4 F8 ,C4 F10のいずれかのガスあ
るいはこれらの混合ガスあるいはこれにH2 を添加した
混合ガス等を用いることが可能である。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment. For example, as an etching gas, other than CF 4 , CHF 3 , CH 2 F 2 , C 2 F 4 , C 2 F 6 , C 3 F can be used.
6, C 3 F 8, a C 4 F 8, C 4 F can mixed gas or to any of the gas or of these 10 possible to use a mixed gas added with H 2.
【0032】またエッチングする酸化膜も熱酸化膜、気
相あるいは液相で形成されたCVD酸化膜等に適用する
ことが可能である。また、基板もシリコン基板に限らず
SOI基板でもよく、また基板上に多結晶シリコン膜が
形成されその上の酸化膜を前記多結晶シリコン膜に対し
て選択的にエッチングするような場合でも適用すること
ができる。Also, the oxide film to be etched can be applied to a thermal oxide film, a CVD oxide film formed in a vapor phase or a liquid phase, and the like. Further, the substrate is not limited to the silicon substrate, but may be an SOI substrate, and is also applied when a polycrystalline silicon film is formed on the substrate and an oxide film thereon is selectively etched with respect to the polycrystalline silicon film. be able to.
【0033】さらにまた、本発明のドライエッチング装
置も図1に示したような構成に限られるものではなく、
要はエッチング時、不要なフロロカーボン膜が被処理基
板30に付着しないようにする0℃以下に冷却可能な冷
却機構を備え、この冷却機構がエッチング装置内を大気
開放することなく交換可能である構造であればよい。Furthermore, the dry etching apparatus of the present invention is not limited to the structure shown in FIG.
In short, at the time of etching, a cooling mechanism capable of cooling to 0 ° C. or less is provided so as to prevent unnecessary fluorocarbon film from adhering to the substrate 30 to be processed, and this cooling mechanism can be replaced without opening the etching apparatus to the atmosphere. If
【0034】又、ドライエッチング装置としては、実施
例のような平行平板型RIE装置の他、ECR型ドライ
エッチング装置、プラズマエッチング装置、イオンビー
ムエッチング装置、あるいは光励起エッチング装置等を
用い得る。As the dry etching apparatus, an ECR type dry etching apparatus, a plasma etching apparatus, an ion beam etching apparatus, a photo-excited etching apparatus or the like may be used in addition to the parallel plate type RIE apparatus as in the embodiment.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上詳述したように本発明のドライエッ
チング方法によれば、下地材料、例えばシリコン基板に
対して、酸化膜を高い選択比を持ち、しかも、酸化膜の
エッチング速度が穴径によって急激に低下することな
く、高アスペクト比のコンタクトホールの形成が可能と
なった。また、本発明のドライエッチング装置によれば
エッチング装置の洗浄工程にかかる時間を短縮し、スル
ープットを大幅に向上させることが可能となった。As described above in detail, according to the dry etching method of the present invention, the oxide film has a high selectivity with respect to the underlying material, for example, the silicon substrate, and the etching rate of the oxide film is large. By doing so, it became possible to form a contact hole with a high aspect ratio without a sharp decrease. Further, according to the dry etching apparatus of the present invention, it is possible to shorten the time required for the cleaning step of the etching apparatus and significantly improve the throughput.
【図1】 本発明によるドライエッチング装置の概略構
成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a dry etching apparatus according to the present invention.
【図2】 水素添加量と、SiO2 及びSiエッチング
速度との関係を示す特性図。FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of hydrogen added and the etching rates of SiO 2 and Si.
【図3】 水素添加量を変化させた際の、穴径とSiO
2 エッチング深さの関係を示す特性図。FIG. 3 shows the hole diameter and SiO when changing the amount of hydrogen added.
2 is a characteristic diagram showing the relationship between etching depths.
【図4】 変温部とSiO2 エッチング速度との関係を
示す特性図。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a temperature changing portion and a SiO 2 etching rate.
【図5】 変温部を変化させた際の、穴径とSiO2 エ
ッチング深さの関係を示す特性図。FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the hole diameter and the SiO 2 etching depth when the temperature changing portion is changed.
【図6】 変温部温度を変化させた際のエッチング形状
を示す図。FIG. 6 is a diagram showing an etching shape when the temperature of the temperature changing portion is changed.
【図7】 変温部温度と付着確率の関係を示す特性図。FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the temperature change temperature portion and the sticking probability.
【図8】 使用した試料の断面形状を示す断面図。FIG. 8 is a sectional view showing a sectional shape of a sample used.
【図9】 変温部温度を変化させた際の試料上へのフロ
ロカーボン膜の堆積形状を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a deposition shape of a fluorocarbon film on a sample when the temperature of the temperature changing part is changed.
【図10】 本発明によるドライエッチング装置と従来
のドライエッチング装置のスループットの比較図。FIG. 10 is a comparison diagram of throughputs of a dry etching apparatus according to the present invention and a conventional dry etching apparatus.
【図11】 本発明のドライエッチング方法に用いられ
る他のドライエッチング装置の概略構成図。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of another dry etching apparatus used in the dry etching method of the present invention.
【図12】 CHF3 ガスを用いた酸化シリコン膜のエ
ッチングの深さと穴径との関係を示す図。FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the etching depth of a silicon oxide film using CHF 3 gas and the hole diameter.
10 反応容器 11 エッチング室 12 ガス導入口 13 排気口 14 永久磁石 15 駆動機構 20 陰極 21 マッチング回路 22 電源 23 冷却管 24 ポリイミド膜 25 銅板 26 電源 27 ガス導入管 28 絶縁物 29 絶縁物 30 被処理基板 31 陽極 40 変温部 41 排気口 42 シャッター 43 配管 44 多関節ロボット 45 ロードロック室 50 サンプル 51 重合膜 10 Reaction Container 11 Etching Chamber 12 Gas Inlet 13 Exhaust Port 14 Permanent Magnet 15 Drive Mechanism 20 Cathode 21 Matching Circuit 22 Power Supply 23 Cooling Pipe 24 Polyimide Film 25 Copper Plate 26 Power Supply 27 Gas Inlet Pipe 28 Insulator 29 Insulator 30 Processed Substrate 31 Anode 40 Temperature Change Section 41 Exhaust Port 42 Shutter 43 Piping 44 Articulated Robot 45 Load Lock Chamber 50 Sample 51 Polymerized Membrane
フロントページの続き (72)発明者 岡野 晴雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内Front page continuation (72) Inventor Haruo Okano 1 Komukai Toshiba-cho, Kouki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Incorporated Toshiba Research and Development Center
Claims (7)
手段と、前記反応容器内にエッチングガスを導入する手
段と、前記ガスを用いて前記被処理基板をエッチングす
るドライエッチング装置において、前記反応容器内に設
けられ、0℃以下に保持される冷却手段と、前記反応容
器内を真空に保持したまま前記冷却手段を前記反応容器
内と容器外との間で移送する手段とを備えたことを特徴
とするドライエッチング装置。1. A dry etching apparatus for accommodating a substrate to be processed in an airtight reaction container, means for introducing an etching gas into the reaction container, and a dry etching apparatus for etching the substrate to be processed using the gas, A cooling means provided in the reaction vessel and maintained at 0 ° C. or lower, and means for transferring the cooling means between the inside and outside of the reaction vessel while keeping the inside of the reaction vessel in vacuum A dry etching apparatus characterized in that
手段と、前記反応容器内にガスを導入する手段と、前記
ガスを用いて前記被処理基板をエッチングするドライエ
ッチング装置において、前記反応容器内に設けられる−
100℃〜0℃の温度範囲に設定される冷却機構と、前
記反応容器内に隣接して設けられ、前記反応容器内の冷
却機構をシャッターを介して前記反応容器内を真空に保
持したまま搬入、搬出せしめる手段とを有するロードロ
ック室とを備えたことを特徴とするドライエッチング装
置。2. A means for accommodating a substrate to be processed in an airtight reaction vessel, a means for introducing a gas into the reaction vessel, and a dry etching apparatus for etching the substrate to be treated using the gas, wherein the reaction Provided in the container −
A cooling mechanism set in a temperature range of 100 ° C. to 0 ° C. and a cooling mechanism provided inside the reaction container adjacent to the cooling mechanism are carried in through the shutter while keeping the reaction container vacuum. And a load-lock chamber having a means for unloading the dry-etching apparatus.
冷却ガスまたは冷却液が多関節ロボット内を通り、前記
冷却機構内に前記冷却ガスまたは冷却液が導入されるも
のであることを特徴とする請求項2記載のドライエッチ
ング装置。3. The cooling mechanism is characterized in that the cooling gas or the cooling liquid introduced through a pipe passes through the multi-joint robot, and the cooling gas or the cooling liquid is introduced into the cooling mechanism. The dry etching apparatus according to claim 2.
冷却ガスまたは冷却液が多関節ロボットを介した熱伝導
により間接的に冷却されるものであることを特徴とする
請求項2記載のドライエッチング装置。4. The dry according to claim 2, wherein the cooling mechanism is one in which the cooling gas or the cooling liquid introduced through the pipe is indirectly cooled by heat conduction through the articulated robot. Etching equipment.
イアイスが封入されたものであることを特徴とする請求
項2記載のドライエッチング装置。5. The dry etching apparatus according to claim 2, wherein the cooling mechanism is one in which dry ice is enclosed in the cooling mechanism.
ラズマの近傍に該プラズマを冷却せしめる冷却手段を備
えた反応容器内に、シリコン基板もしくはシリコン膜上
にシリコン酸化膜が形成され、前記シリコン酸化膜上に
マスクパターンが形成された被処理基板を収容する工程
と、前記反応容器内に少なくとも炭素、弗素を含むガス
を導入する工程と、前記ガスをプラズマ化し、前記マス
クパターンに沿って前記シリコン酸化膜の前記シリコン
基板もしくはシリコン膜に対する選択エッチングにより
前記シリコン酸化膜に開孔を形成する工程とを有し、前
記選択エッチング工程中前記冷却手段を−100℃〜0
℃に設定することにより前記開口径に対するシリコン酸
化膜のエッチング深さの比が3以上となるように開孔を
形成することを特徴とするドライエッチング方法。6. A plasma is generated, and a silicon oxide film is formed on a silicon substrate or a silicon film in a reaction container equipped with a cooling means for cooling the plasma in the vicinity of the generated plasma. A step of accommodating a substrate to be processed having a mask pattern formed on a film, a step of introducing a gas containing at least carbon and fluorine into the reaction vessel, plasmaizing the gas, and applying the silicon along the mask pattern. A step of forming an opening in the silicon oxide film by selective etching of an oxide film with respect to the silicon substrate or the silicon film, and the cooling means is set to −100 ° C. to 0 during the selective etching step.
A dry etching method, characterized in that the opening is formed so that the ratio of the etching depth of the silicon oxide film to the opening diameter becomes 3 or more by setting the temperature to ℃.
ト比が3以下の開孔とが混在する前記被処理基板を形成
することを特徴とする請求項6記載のドライエッチング
方法。7. The dry etching method according to claim 6, wherein the substrate to be processed is formed in which openings having an aspect ratio of 3 or more and openings having an aspect ratio of 3 or less are mixed.
Priority Applications (1)
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JP15165093A JPH0722393A (en) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | Dry etching equipment and method |
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JP15165093A JPH0722393A (en) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | Dry etching equipment and method |
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Publication Number | Publication Date |
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