JPH07226397A - Etching treatment method - Google Patents

Etching treatment method

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JPH07226397A
JPH07226397A JP3781194A JP3781194A JPH07226397A JP H07226397 A JPH07226397 A JP H07226397A JP 3781194 A JP3781194 A JP 3781194A JP 3781194 A JP3781194 A JP 3781194A JP H07226397 A JPH07226397 A JP H07226397A
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JP
Japan
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protective film
etching
gas
side wall
flow rate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3781194A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Chishio Koshimizu
地塩 輿水
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07226397A publication Critical patent/JPH07226397A/en
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H01L21/30655Plasma etching; Reactive-ion etching comprising alternated and repeated etching and passivation steps, e.g. Bosch process

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Abstract

PURPOSE:To avoid the abnormal growth of a side wall protective film by a method wherein a plurality of gases including protective film forming gases which contribute to the formation of the side wall protective film of the etching portion of an etching apparatus are used and the supply flow rates of, at least, the side wall protective film forming gases are alternately changed in repeated pulse forms between the respective gases. CONSTITUTION:An etching apparatus 10 has a process chamber 12 in which a treated object 100 is subjected to dry-etching. One (20A) of the flow paths 20A and 20B of a piping 20 is connected to the supply source of argon gas which is inert gas for sputtering etching and the other path 20B is connected to the supply source of CF system gases such as CF4 and CHF3 which contain C and/or F and are examples of active ion generating gases for forming a side wall protective film. Especially, the flow rate of CF4 which generates active ions for forming the side wall protective film is adjusted by the control of a duty cycle, a pulse width and, further, a frequency to suppress the unnecessary growth of the side wall protective film.

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、エッチング処理方法に
関し、さらに詳しくは、ドライエッチングで用いられる
ガスの供給方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an etching method, and more particularly to a method for supplying a gas used in dry etching.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のように、半導体ウエハ等の表面層
を除去する工程にエッチング工程がある。
2. Description of the Related Art As is well known, an etching step is a step of removing a surface layer of a semiconductor wafer or the like.

【0003】このような表面層のエッチング処理に用い
られる方法の一つに、物理的なスパッタリング作用と化
学的なエッチング作用とを共存させた反応性イオンエッ
チングがある。
One of the methods used for such a surface layer etching treatment is reactive ion etching in which a physical sputtering action and a chemical etching action coexist.

【0004】例えば、シリコン基板(Si)上に形成さ
れている酸化膜(SiO2 )等を除去する為に用いられ
る反応性イオンエッチングでは、図8に示すように、化
学反応による有機ポリマーの生成や付着によってエッチ
ングされる箇所の内周壁に側壁保護膜Aが形成される。
このため、側壁を除去するサイドエッチングが抑制され
て底部のエッチングが促進されることになり、異方性を
向上させることができる。
For example, in the reactive ion etching used to remove the oxide film (SiO2) formed on the silicon substrate (Si), as shown in FIG. The side wall protective film A is formed on the inner peripheral wall of the portion etched by the adhesion.
Therefore, the side etching for removing the side wall is suppressed and the etching of the bottom portion is promoted, and the anisotropy can be improved.

【0005】ところで、反応性イオンエッチングは、物
理的なスパッタリングと化学的なエッチングとを共に行
なわせる関係上、この処理に用いられる処理ガスも選択
される。一例としては、スパッタリング用として、周期
律の0族に属する元素であるアルゴンガス(Ar)が、
そして、活性イオンを得るために、CおよびFを含むC
F系のガスがそれぞれ用いられる場合がある。
By the way, in the reactive ion etching, the processing gas used for this processing is also selected because both physical sputtering and chemical etching are performed. As an example, argon gas (Ar), which is an element belonging to Group 0 of the periodic law, is used for sputtering.
And, in order to obtain active ions, C containing C and F
F-based gas may be used in each case.

【0006】このようなガスを用いた場合には、活性イ
オンを得るためのCF系ガスにより、側壁保護膜を形成
することは勿論であるが、エッチング終期では、エッチ
ング層の下層表面にも成膜させて選択比を向上させるこ
とができる。
When such a gas is used, it goes without saying that the side wall protective film is formed by a CF-based gas for obtaining active ions, but at the end of etching, it also forms on the lower layer surface of the etching layer. A film can be formed to improve the selection ratio.

【0007】そして、上記したガスを用いる場合の混合
率は、一例として、アルゴンガス:CF系ガス=10:
1程度とされる。
The mixing ratio in the case of using the above gases is, for example, argon gas: CF series gas = 10:
It is about 1.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した反応
性イオンエッチングの場合、図9に示すように、側壁保
護膜Aの成長によってエッチングしようとする孔が塞が
れてしまうことがある。このため、反応性ガスの排気が
できなくなったり、あるいはスパッタリング用イオンが
入射できなくなることで所定の形状の孔を形成すること
ができなくなる虞れがあった。特に、このような現象
は、アスペクト比(エッチング深さ/開口幅)が1以上
のトレンチエッチングにおいて顕著である。
However, in the case of the above reactive ion etching, as shown in FIG. 9, the hole to be etched may be blocked by the growth of the side wall protective film A. Therefore, there is a risk that the reactive gas cannot be exhausted or that the sputtering ions cannot enter, so that the hole having a predetermined shape cannot be formed. In particular, such a phenomenon is remarkable in trench etching having an aspect ratio (etching depth / opening width) of 1 or more.

【0009】このアスペクト比に関していうと、近年で
は、孔の細径化が進み、一例として、0.5μm以下の
径でアスペクト比が2以上というきわめて細孔でかつ深
い形状の孔を形成することが多くなってきている。
Regarding the aspect ratio, in recent years, the diameter of the holes has been reduced, and as an example, it is necessary to form extremely deep and deep holes having a diameter of 0.5 μm or less and an aspect ratio of 2 or more. Is increasing.

【0010】このため、エッチングの際に形成される側
壁保護膜の厚さは、短時間で孔を塞ぐ状態に達してしま
うことが多くなりやすい。
Therefore, the thickness of the side wall protective film formed during etching tends to reach a state of closing the hole in a short time in many cases.

【0011】そこで、このようなエッチングが不能な状
態に至った場合には、プラズマの生成を停止することが
考えられるが、このような処置では、再度プラズマを生
成した場合の装置の立上げに時間を要しスループットが
悪化することになる。
Therefore, when such etching becomes impossible, it is conceivable to stop the generation of plasma. However, such a treatment is required to start up the apparatus when the plasma is generated again. It takes time and the throughput deteriorates.

【0012】そこで、本発明の目的は、上記した従来の
エッチング処理方法における問題に鑑み、側壁保護膜の
異常な形成を防止して、適正なエッチングが行なえる処
理方法を提供することにある。
Therefore, in view of the above-mentioned problems in the conventional etching processing method, an object of the present invention is to provide a processing method capable of preventing the abnormal formation of the sidewall protection film and performing proper etching.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、複数種類のガスを導入して
被処理体のエッチングを行う方法において、上記複数の
ガスは、エッチング部位の側壁保護膜形成に寄与する保
護膜形成用ガスを含み、少なくとも、上記側壁保護膜形
成用ガスの供給流量を、複数種のガス間でパルス状に繰
り返し変化させる供給工程を有することを特徴としてい
る。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is a method of introducing a plurality of kinds of gases to etch an object to be processed, wherein the plurality of gases are etching. A protective film forming gas that contributes to the formation of a side wall protective film at a portion is included, and at least a supply step of repeatedly changing the supply flow rate of the side wall protective film forming gas in a pulsed manner among a plurality of types of gas is characterized. I am trying.

【0014】請求項2記載の発明は、請求項1におい
て、上記側壁保護膜形成用のガスは、少なくとも、Cお
よびFを含むCF系ガスであり、他のガスは周期律の0
族に属する元素ガスであり、上記0族の元素ガスの流量
を一定にしたことを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the gas for forming the sidewall protective film is a CF-based gas containing at least C and F, and the other gas is 0 in the periodic law.
It is an elemental gas belonging to the group, and is characterized in that the flow rate of the elemental gas of the group 0 is constant.

【0015】請求項3記載の発明は、請求項1または2
において、その流量レベルに対応するパルス幅を対象と
してエッチング期間中に異ならせるパルス変調によって
供給されることを特徴としている。
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2.
In the above, the pulse width corresponding to the flow rate level is the target, and the pulse width is supplied by pulse modulation which is made different during the etching period.

【0016】請求項4記載の発明は、請求項1または2
において、上記側壁保護膜形成用ガスは、その流量レベ
ルに対応するパルス振幅を対象としてエッチング期間中
に異ならせるパルス変調によって供給されることを特徴
としている。
The invention according to claim 4 is the invention according to claim 1 or 2.
In the above, the side wall protective film forming gas is supplied by pulse modulation in which the pulse amplitude corresponding to the flow rate level is changed during the etching period.

【0017】請求項5記載の発明は、請求項1または2
において、上記側壁保護膜形成用ガスは、その流量レベ
ルに対応する周波数を対象としてエッチング期間中に異
ならせるパルス変調によって供給されることを特徴とし
ている。
The invention according to claim 5 is the invention according to claim 1 or 2.
In the above, the side wall protective film forming gas is characterized in that it is supplied by pulse modulation for varying the frequency corresponding to the flow rate level during the etching period.

【0018】請求項6記載の発明は、複数種類のガスを
導入して被処理体のエッチングを行う方法において、側
壁保護膜形成用ガスの供給路途中に設けられた弁と、上
記弁の開閉駆動を行うピエゾ素子と、上記ピエゾ素子に
パルス変調された電圧を供給する手段と、を用い、パル
ス変調された電圧によってピエゾ素子を駆動すること
で、上記側壁保護膜形成用ガスの流量をエッチング期間
内で制御することを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in a method of introducing a plurality of kinds of gases to etch an object to be processed, a valve provided in the middle of a supply path of a gas for forming a sidewall protective film and opening / closing of the valve. By using a piezo element for driving and a means for supplying a pulse-modulated voltage to the piezo element, the piezo element is driven by the pulse-modulated voltage to etch the flow rate of the sidewall protective film forming gas. It is characterized by controlling within the period.

【0019】[0019]

【作用】本発明では、側壁保護膜を生成する活性イオン
を含むガスの供給をエッチング期間内で抑制することが
できる。これにより、側壁保護膜の成長を抑制または停
止させることができる。したがって、エッチングのため
のイオンの入射や反応生成物の排気が阻害されない。
According to the present invention, the supply of the gas containing the active ions which forms the side wall protective film can be suppressed within the etching period. Thereby, the growth of the sidewall protective film can be suppressed or stopped. Therefore, the incidence of ions for etching and the exhaust of reaction products are not hindered.

【0020】しかも、従来のものと違って、エッチング
処理そのものを停止しないので、エッチングに要する時
間の無駄を省くことができる。
Moreover, unlike the conventional one, since the etching process itself is not stopped, waste of time required for etching can be eliminated.

【0021】[0021]

【実施例】以下、図に示す実施例によって本発明の詳細
を説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings.

【0022】図1は、本発明によるエッチング処理方法
によって得られるエッチング部位を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an etched portion obtained by the etching method according to the present invention.

【0023】図1において、例えば、シリコン基坂G1
上に形成された酸化膜(SiO2 )G2は、反応性イオ
ンエッチングされることで孔Pを加工される。この孔P
には、活性イオンによる側壁保護膜G3が内周壁に形成
されるとともに、底部にも僅かながら保護膜G3が形成
され、この底部に形成される保護膜G3によって、入射
するスパッタリング用イオンによる基坂G1の削り取り
が防止されて、所謂、選択比を大きくするのに寄与して
いる。そして、この孔Pは、エッチング処理が実行され
るにつれて側壁保護膜G3が成長していくが、後述する
方法によって保護膜G3の成長が抑制または停止され
る。なお、図中、符号G4はフォトレジストを示してい
る。
In FIG. 1, for example, a silicon substrate G1
The oxide film (SiO2) G2 formed above is processed into the hole P by reactive ion etching. This hole P
A side wall protective film G3 is formed on the inner peripheral wall by active ions, and a protective film G3 is slightly formed on the bottom part. The protective film G3 formed on the bottom part forms a base layer by incident sputtering ions. The scraping of G1 is prevented, which contributes to increasing the so-called selection ratio. Then, in the hole P, the sidewall protective film G3 grows as the etching process is performed, but the growth of the protective film G3 is suppressed or stopped by a method described later. In the figure, reference numeral G4 indicates a photoresist.

【0024】図2は、上記エッチング処理に用いられる
装置の構造を示している。
FIG. 2 shows the structure of an apparatus used for the above etching process.

【0025】すなわち、エッチング装置10は、例え
ば、半導体ウエハ、液晶表示基板等の被処理体100の
ドライエッチングに用いられるプロセスチャンバ12を
備えている。
That is, the etching apparatus 10 is provided with a process chamber 12 used for dry etching of an object to be processed 100 such as a semiconductor wafer and a liquid crystal display substrate.

【0026】プロセスチャンバ12は、内部が減圧雰囲
気下に設定され、その内部に対向電極を配置した平行平
板電極構造を備えている。本実施例では、平行平板電極
として、上部電極14とこれに対向する下部電極16と
を備えている。
The process chamber 12 has a parallel plate electrode structure in which the inside is set under a reduced pressure atmosphere and a counter electrode is arranged in the inside. In this embodiment, an upper electrode 14 and a lower electrode 16 facing the upper electrode 14 are provided as parallel plate electrodes.

【0027】これら電極のうち、下部電極16は被処理
体を載置固定する載置電極を構成し、上部電極14は載
置電極と対向する対向電極を構成している。
Among these electrodes, the lower electrode 16 constitutes a mounting electrode for mounting and fixing the object to be processed, and the upper electrode 14 constitutes a counter electrode facing the mounting electrode.

【0028】このような構造の電極には、反応性イオン
エッチング装置を構成するため、上記した上部電極14
が接地され、下部電極16にはRf電源(図示されず)
が接続されている。
In order to construct a reactive ion etching apparatus for the electrode having such a structure, the upper electrode 14 described above is used.
Is grounded, and the lower electrode 16 has an Rf power supply (not shown)
Are connected.

【0029】上部電極14は、プロセスチャンバ12の
上部壁面に形成された空胴部12Aにおける載置電極と
対向する壁面に位置させてある。そして、この空胴部1
2Aの上部電極14をなす面には多数のガス吐出用開口
が形成されている。また、空胴部12Aの内部には、ガ
ス整流用のバッフル板18が配置されている。この空胴
部12Aは、プロセスチャンバ12の天井面に連結され
た配管20に連通している。これにより、空胴部12A
内に導入された反応性イオンエッチング用ガスは、バッ
フル板18によって均等な分散状態を設定されたうえで
吐出用開口からプロセスチャンバ12内に供給される。
The upper electrode 14 is located on the wall surface of the cavity 12A formed on the upper wall surface of the process chamber 12 and facing the mounting electrode. And this cavity 1
A large number of gas ejection openings are formed on the surface forming the upper electrode 14 of 2A. A baffle plate 18 for gas rectification is arranged inside the cavity 12A. The cavity portion 12A communicates with the pipe 20 connected to the ceiling surface of the process chamber 12. As a result, the cavity 12A
The reactive ion etching gas introduced therein is set in an evenly dispersed state by the baffle plate 18, and then supplied into the process chamber 12 through the discharge opening.

【0030】また、図1において、下部電極16をなす
サセプタは、図中、実線および二点鎖線で示す位置の間
で昇降可能に設けられている。このため、下降したとき
には被処理体100の搬入出が行なわれ、上昇したとき
には被処理体100が処理位置に配置されることが可能
である。
Further, in FIG. 1, the susceptor forming the lower electrode 16 is provided so as to be able to move up and down between positions shown by a solid line and a two-dot chain line in the figure. Therefore, the object 100 to be processed can be loaded and unloaded when the object 100 is lowered, and the object 100 can be arranged at the processing position when the object 100 is raised.

【0031】処理位置に配置された被処理体100は、
上部電極14との間にプラズマ生成空間が設定できる間
隙を設定されて配置される。このように昇降することで
被処理体100の搬入出位置および処理位置へ移動する
ことができる下部電極16は、プロセスチャンバ12の
下部壁に形成された開口12Bに挿通されている。
The object to be processed 100 arranged at the processing position is
A gap that can set a plasma generation space is set between the upper electrode 14 and the upper electrode 14. The lower electrode 16 that can be moved to the carry-in / out position and the processing position of the object 100 by moving up and down in this way is inserted into the opening 12B formed in the lower wall of the process chamber 12.

【0032】このため、開口12Bは、下部電極16と
の間に設けられているベローズ28によって塞がれるこ
とによって外部からのダストなどの侵入が防止されてい
る。なお、プロセスチャンバ12には、排気部12Cが
設けられていて、反応生成物および処理ガスを排出でき
るようになっている。
Therefore, the opening 12B is blocked by the bellows 28 provided between the opening 12B and the lower electrode 16 to prevent dust and the like from entering from the outside. The process chamber 12 is provided with an exhaust unit 12C so that reaction products and processing gas can be exhausted.

【0033】一方、上記した配管20は、途中で分岐し
ており、一方の流路20Aがスパッタエッチング用の不
活性ガスであるアルゴンガス(Ar)の供給源に、また
他方の流路20Bが側壁保護膜生成用となる活性イオン
生成用のガス(以下、便宜上、側壁保護膜生成用ガスを
活性イオン生成用ガスという)の一例であるCやFを含
むCF系のガス、例えば、CF4 、CHF3 等のガスの
供給源に接続されている。
On the other hand, the above-mentioned pipe 20 is branched midway, and one flow passage 20A serves as a supply source of argon gas (Ar) which is an inert gas for sputter etching, and the other flow passage 20B serves. A CF-based gas containing C or F, which is an example of a gas for generating an active ion for forming a side wall protective film (hereinafter, a gas for forming a side wall protective film is referred to as an active ion generating gas), for example, CF4, It is connected to a gas supply source such as CHF3.

【0034】そして、活性イオン生成用のガスの流路に
は、流量設定手段22が配置されている。
Flow rate setting means 22 is arranged in the flow path of the gas for generating active ions.

【0035】流量設定手段22は、活性イオン生成用ガ
スの供給停止を含む流量調整手段であり、例えば、ピエ
ゾ素子(図示されず)を用いた流路開度調整部材24の
動作態位によって流路を開閉する弁が用いられる。な
お、ピエゾ素子の初期状態は、電圧が与えられないで変
形しない状態とされ、これにより、流量設定手段22が
活性イオン生成用ガスの流路を完全に閉じた状態に設定
されるようになっている。
The flow rate setting means 22 is a flow rate adjusting means including a stop of the supply of the gas for generating active ions. For example, the flow rate setting means 22 is controlled by the operating state of the flow path opening adjusting member 24 using a piezo element (not shown). A valve that opens and closes the passage is used. The initial state of the piezo element is a state in which no voltage is applied and the piezoelectric element is not deformed, whereby the flow rate setting means 22 is set to a state in which the flow path of the active ion generating gas is completely closed. ing.

【0036】そして、上記した流路開度調整部材24
は、一例として、ピエゾ素子の変形量を増幅する機構を
備えるものであり、図3に示す制御部26から駆動電圧
が出力された時のピエゾ素子の変形量を増幅して流量設
定手段22に伝達するようになっている。なお、ピエゾ
素子は、必要に応じて単体で用いるのみでなく積層する
ことで変形量を稼ぐことが行なわれる。
The flow path opening adjusting member 24 described above is used.
Is equipped with a mechanism for amplifying the deformation amount of the piezo element, and amplifies the deformation amount of the piezo element when the drive voltage is output from the control unit 26 shown in FIG. It is designed to communicate. The piezo element is used not only as a single element but also as a laminate to increase the amount of deformation, if necessary.

【0037】この場合の流路開度調整とは、少なくと
も、流路の開閉時間あるいは開閉量のいずれか若しくは
両方を設定することを意味している。
The adjustment of the flow path opening degree in this case means that at least one or both of the flow path opening / closing time and the opening / closing amount are set.

【0038】このため、制御部26では、プラズマを発
生させてエッチング処理が開始される時点から制御が開
始され、具体的には、ピエゾ素子の駆動電圧をハイ・ロ
ーの2値出力信号としたパルス制御が行われる。そし
て、パルス制御では、パルス幅の制御(PWM)あるい
は振幅の制御(PAM)が対象とされてパルス変調が実
行される。
Therefore, the control unit 26 starts the control from the time when the plasma is generated and the etching process is started. Specifically, the driving voltage of the piezo element is set to a high / low binary output signal. Pulse control is performed. In the pulse control, pulse width control (PWM) or amplitude control (PAM) is targeted for pulse modulation.

【0039】流量設定手段22は、制御部26からハイ
レベルの電圧が出力された時に流路を開放状態に設定
し、ローレベルの電圧が出力された時には流路を閉じ状
態に設定することができるようになっている。なお、制
御部26では、閉じ状態を設定するにあたり、駆動電圧
を出力しない場合と僅かな電圧を出力する場合とが選択
できるようになっている。
The flow rate setting means 22 can set the flow path to an open state when a high level voltage is output from the control unit 26, and can set the flow path to a closed state when a low level voltage is output. You can do it. When setting the closed state, the control unit 26 can select whether the drive voltage is not output or a slight voltage is output.

【0040】本実施例では、駆動電圧が出力されないと
きにはピエゾ素子の変形が発生せず、流路が完全に閉じ
られる状態であり、また、僅かながらも駆動電圧が出力
されているときにはピエゾ素子の変形を生起させるよう
になっている。後者の場合には、最低限、プラズマ生成
を維持するのに必要な量の活性イオン生成用のガスが供
給される状態である。
In this embodiment, when the drive voltage is not output, the piezo element is not deformed and the flow path is completely closed. When the drive voltage is output, the piezo element is slightly closed. It is designed to cause deformation. In the latter case, the minimum amount of gas for active ion generation required to maintain plasma generation is supplied.

【0041】図4は、パルス幅を対象とするデューティ
サイクルを制御する場合のタイミングチャートである。
この場合には、不活性ガスであるアルゴンガスは常時一
定量供給され、活性イオン生成用のガスの例であるCH
F3 およびCF4 の流量を調整する場合を示している。
この場合には、ハイレベルの電圧が出力された時に流路
開度調整部材24を介して流量調整手段22がガスの流
路を開放している状態とされ、ローレベルの時に流量調
整手段22がガスの流路を閉じる側に変位するようにな
っている。図4に示す場合には、ローレベルの信号が出
力されたときにおいてもピエゾ素子に対して微小電圧が
定常的に与えられるようになっている。これにより、流
量調整手段22が全閉状態にならず、最少限、プラズマ
を生成することができるガスを供給できるようにされて
いる。
FIG. 4 is a timing chart when controlling the duty cycle for the pulse width.
In this case, a constant amount of argon gas, which is an inert gas, is constantly supplied, and CH, which is an example of a gas for generating active ions, is used.
The case where the flow rates of F3 and CF4 are adjusted is shown.
In this case, when the high level voltage is output, the flow rate adjusting means 22 is opened via the flow path opening adjusting member 24, and when the low level is output, the flow rate adjusting means 22 is opened. Is displaced toward the side that closes the gas flow path. In the case shown in FIG. 4, a minute voltage is constantly applied to the piezo element even when a low level signal is output. As a result, the flow rate adjusting means 22 is not in the fully closed state, and at least gas capable of generating plasma can be supplied.

【0042】一方、図5は、パルスの振幅を制御する場
合のタイミングチャートであり、振幅に応じて流量調整
手段22の開閉量が決定される。
On the other hand, FIG. 5 is a timing chart when controlling the pulse amplitude, and the opening / closing amount of the flow rate adjusting means 22 is determined according to the amplitude.

【0043】また、図6は、図4および図5に示した場
合を合成したタイミングチャートであり、この場合にお
いても、ローレベルの信号が出力されたときでも、ガス
の流路は全閉しないで、プラズマを生成できる程度のガ
スが流される。
FIG. 6 is a timing chart in which the cases shown in FIGS. 4 and 5 are combined. In this case as well, even when a low-level signal is output, the gas flow path is not fully closed. At this point, a sufficient amount of gas is generated to generate plasma.

【0044】このように、プラズマの生成を継続させる
ために活性イオン生成用ガスを供給してエッチング部位
の底部にある程度の側壁保護膜を形成することにより、
選択比を大きく保つことが可能になる。
As described above, by supplying the active ion generating gas to continue the generation of plasma and forming the side wall protective film to some extent on the bottom of the etching site,
It becomes possible to maintain a large selection ratio.

【0045】さらに、流量調整手段22による流路の開
閉制御に関しては、上記したエッチング開始時を基準と
して活性イオン生成用ガスの流量を制御するだけでな
く、例えば、プラズマ生成開始からの時間の経過と側壁
保護膜の成長状態との相関関係をデータとして用いて流
量を調整することも可能である。一例としては、図7に
示されているように、所定時間(t)内では流量調整部
材22の開放を維持しておく。そして、所定時間経過し
た時点、換言すれば、側壁保護膜によって開口が塞がれ
ると想定できる時点で、上記した出力パルスのデューテ
ィサイクルあるいは出力パルスの振幅を制御することも
可能である。
Further, regarding the control of opening and closing of the flow path by the flow rate adjusting means 22, not only the flow rate of the active ion generating gas is controlled on the basis of the above-described etching start time, but also the passage of time from the plasma generation start time, for example. It is also possible to adjust the flow rate by using the correlation between the side wall protective film and the growth state as data. As an example, as shown in FIG. 7, the flow rate adjusting member 22 is kept open within a predetermined time (t). Then, the duty cycle of the output pulse or the amplitude of the output pulse described above can be controlled at the time when a predetermined time has elapsed, in other words, at the time when it can be assumed that the opening is closed by the sidewall protection film.

【0046】なお、図3において符号28は、手動スイ
ッチであり、このスイッチ28は、側壁保護膜の成長状
態を、例えば、顕微鏡等によって断面観察することによ
って活性イオン生成用ガスの供給状態を設定するために
用いられる。この場合の制御に関しては、制御部26で
の情報によらず、観測しながら任意に活性イオン生成用
ガスの流量を調整することになる。
In FIG. 3, reference numeral 28 is a manual switch, and this switch 28 sets the supply state of the active ion generating gas by observing the growth state of the side wall protective film in section, for example, with a microscope. It is used to Regarding the control in this case, the flow rate of the active ion generating gas is arbitrarily adjusted while observing regardless of the information in the control unit 26.

【0047】また、図4〜図6に示したタイミングチャ
ートでは、活性イオン生成用ガスであるCHF3 および
CF4 を同じ条件で流量制御したが、このガスのなか
で、特に、側壁保護膜生成に寄与するガスのみを抽出し
てその流量を制御することも可能である。
Further, in the timing charts shown in FIGS. 4 to 6, the flow rates of CHF3 and CF4, which are active ion generating gases, were controlled under the same conditions. Among these gases, in particular, they contribute to the formation of the side wall protective film. It is also possible to extract only the gas to be used and control the flow rate.

【0048】図7は、この場合を示したタイミングチャ
ートであり、特に側壁保護膜生成用の活性イオンを生成
するCF4 の流量に対して、上記したデューティサイク
ルあるいはパルス幅さらには周波数を調整することで供
給量を調整して側壁保護膜の無為な成長を抑制する。
FIG. 7 is a timing chart showing this case. In particular, the duty cycle, pulse width, or frequency described above should be adjusted with respect to the flow rate of CF4 which produces active ions for forming the sidewall protection film. The supply amount is adjusted by to suppress the unnecessary growth of the side wall protective film.

【0049】なお、本実施例においては、上記した2値
信号の出力サイクル、所謂、周波数を変更することで、
流量設定手段22の開閉回数によっても活性イオン生成
用ガスの流量を調整することが可能である。この場合の
周波数としては、100Hz〜10KHzの範囲から選
択される。このような範囲の周波数は、スパッタリング
用イオンの入射とともに排気時間を確保する上で望まし
い値である。
In this embodiment, by changing the output cycle of the above-mentioned binary signal, that is, the frequency,
It is also possible to adjust the flow rate of the active ion generating gas by changing the number of times the flow rate setting means 22 is opened and closed. The frequency in this case is selected from the range of 100 Hz to 10 KHz. The frequency in such a range is a desirable value in order to secure the exhaust time as well as the incidence of the sputtering ions.

【0050】本実施例は以上のような構成であるから、
チャンバ12内にプロセスガスが供給される。つまり、
プラズマ生成用としてのアルゴンガスと活性イオン生成
用ガスであるCHF3 、CF4 が配管20から供給さ
れ、下部電極16への高周波電力の供給によりプラズマ
が生成される。
Since this embodiment has the above-mentioned structure,
A process gas is supplied into the chamber 12. That is,
Argon gas for generating plasma and CHF3 and CF4 as active ion generating gas are supplied from the pipe 20, and plasma is generated by supplying high frequency power to the lower electrode 16.

【0051】一方、エッチング部位では、エッチングが
開始されてから以降、活性イオン生成用ガスの流量が調
整される。そして、この調整により、エッチング部位で
は、側壁保護膜の成長が抑制されるので、エッチング部
位が塞がれるようなことがなく、これにより、スパッタ
エッチング用イオンの入射および反応生成物の排気を可
能にする開口の大きさが確保される。
On the other hand, at the etching site, the flow rate of the active ion generating gas is adjusted after the etching is started. By this adjustment, the growth of the side wall protective film is suppressed at the etching site, so that the etching site is not blocked, thereby allowing the injection of sputter etching ions and the exhaustion of reaction products. The size of the opening is secured.

【0052】以上のように本実施例によれば、活性イオ
ン生成用のガスをパルス状に繰り返し変化させて供給す
ることで供給量を調整するようになっているので、例え
ば、パルスが立上がるハイレベルの状態のときには、こ
の時期をエッチングされた反応生成物の排気を促進する
時間として用いることも可能である。
As described above, according to this embodiment, the supply amount is adjusted by repeatedly supplying the gas for active ion generation in a pulsed manner, so that the pulse rises, for example. At a high level, it is possible to use this time as a time for promoting the exhaust of the etched reaction product.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、エッチン
グ部位が側壁保護膜によって塞がれてしまうのを未然に
防止することが可能である。つまり、エッチングが開始
された時点から側壁保護膜を生成する活性イオンを含む
ガスの供給量を調整して側壁保護膜の成長を抑制するこ
とができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the etching site from being blocked by the sidewall protection film. That is, it is possible to suppress the growth of the sidewall protective film by adjusting the supply amount of the gas containing the active ions that forms the sidewall protective film from the time when the etching is started.

【0054】また、本発明によれば、エッチング部位に
形成される側壁保護膜を除去する場合には、単に活性イ
オン生成用ガスの流量を調整するだけでよいので、プラ
ズマの生成を継続させながら上記側壁保護膜の除去が可
能になる。これにより、エッチング処理を中断しなくて
すむので、スループットの悪化を防止することが可能に
なる。
Further, according to the present invention, when removing the side wall protective film formed at the etched portion, it is sufficient to simply adjust the flow rate of the active ion generating gas, so that the plasma generation is continued. The sidewall protection film can be removed. As a result, the etching process does not have to be interrupted, so that it is possible to prevent deterioration of throughput.

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

【図1】本発明による処理方法で形成されるエッチング
部位の構造を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic view showing a structure of an etching site formed by a processing method according to the present invention.

【図2】本発明による処理方法に用いられる装置の概要
を説明するための模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an outline of an apparatus used in the processing method according to the present invention.

【図3】図2に示した装置に用いられる制御部の構成を
示すブロック図である。
3 is a block diagram showing a configuration of a control unit used in the apparatus shown in FIG.

【図4】図2に示した制御部によって設定される活性イ
オン生成用ガスの供給状態を設定する状態を説明するた
めのタイミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart for explaining a state of setting a supply state of a gas for generating active ions, which is set by the control unit shown in FIG.

【図5】図3に示した制御部によって設定される活性イ
オン生成用ガスの他の供給状態を設定する状態を説明す
るためのタイミングチャートである。
5 is a timing chart for explaining a state of setting another supply state of the active ion generating gas, which is set by the control unit shown in FIG.

【図6】図3に示した制御部によって設定される活性イ
オン生成用ガスのさらに他の供給状態を設定する状態を
説明するためのタイミングチャートである。
FIG. 6 is a timing chart for explaining a state of setting another supply state of the gas for generating active ions, which is set by the control unit shown in FIG.

【図7】図3に示した制御部によって設定される活性イ
オン生成用ガスの別の供給状態を設定する状態を説明す
るためのタイミングチャートである。
7 is a timing chart for explaining a state of setting another supply state of the gas for generating active ions, which is set by the control unit shown in FIG.

【図8】エッチング方法の一例による処理過程の一部を
示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic view showing a part of a processing process according to an example of an etching method.

【図9】図5に示したエッチング方法での問題点を説明
するための模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining problems in the etching method shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 エッチング装置 12 プロセスチャンバ 14 上部電極 16 下部電極 20 配管 20A スパッタエッチング用ガスの経路 20B 活性イオン生成用ガスの経路 22 流量調整手段をなす弁 26 制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Etching apparatus 12 Process chamber 14 Upper electrode 16 Lower electrode 20 Piping 20A Sputter etching gas path 20B Active ion generating gas path 22 Flow rate adjusting valve 26 Control section

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数種類のガスを導入して被処理体のエ
ッチングを行う方法において、 上記複数のガスは、エッチング部位の側壁保護膜形成に
寄与する保護膜形成用ガスを含み、 少なくとも上記側壁保護膜形成用ガスの供給流量を、複
数種のガス間でパルス変調により変化させて供給する工
程を有することを特徴とするエッチング処理方法。
1. A method of introducing a plurality of kinds of gases to etch an object to be processed, wherein the plurality of gases include a protective film forming gas that contributes to forming a side wall protective film at an etching site, and at least the side wall. An etching treatment method comprising a step of changing a supply flow rate of a protective film forming gas between a plurality of kinds of gases by pulse modulation and supplying the same.
【請求項2】 請求項1において、 上記側壁保護膜形成用ガスは、少なくとも、CおよびF
を含むCF系ガスであり、他のガスは周期律の0族に属
する元素ガスであり、上記0族の元素ガスの流量を一定
にしたことを特徴とするエッチング処理方法。
2. The side wall protective film forming gas according to claim 1, wherein at least C and F are used.
Is a CF-based gas containing other elements, the other gas is an element gas belonging to Group 0 of the periodic law, and the flow rate of the element gas of Group 0 is constant.
【請求項3】 請求項1または2において、 上記側壁保護膜形成用ガスは、その流量レベルに対応す
るパルス幅を対象としてエッチング期間中に異ならせる
パルス変調によって供給されることを特徴とするエッチ
ング処理方法。
3. The etching according to claim 1 or 2, wherein the sidewall protective film forming gas is supplied by pulse modulation for varying a pulse width corresponding to a flow rate level thereof during an etching period. Processing method.
【請求項4】 請求項1または2において、 上記側壁保護膜形成用ガスは、その流量レベルに対応す
るパルス振幅を対象としてエッチング期間中に異ならせ
るパルス変調によって供給されることを特徴とするエッ
チング処理方法。
4. The etching according to claim 1 or 2, wherein the sidewall protective film forming gas is supplied by pulse modulation for varying a pulse amplitude corresponding to a flow rate level thereof during an etching period. Processing method.
【請求項5】 請求項1または2において、 上記側壁保護膜形成用ガスは、その流量レベルに対応す
る周波数を対象としてエッチング期間中に異ならせるパ
ルス変調によって供給されることを特徴とするエッチン
グ処理方法。
5. The etching process according to claim 1, wherein the sidewall protective film forming gas is supplied by pulse modulation that makes a frequency corresponding to a flow rate level thereof different during an etching period. Method.
【請求項6】 複数種類のガスを導入して被処理体のエ
ッチングを行う方法において、 側壁保護膜形成用ガスの供給路途中に設けられた弁と、 上記弁の開閉駆動を行うピエゾ素子と、 上記ピエゾ素子にパルス変調された電圧を供給する手段
と、 を用い、パルス変調された電圧によってピエゾ素子を駆
動することで、上記側壁保護膜形成用ガスの流量をエッ
チング期間内で制御することを特徴とするエッチング処
理方法。
6. A method of introducing a plurality of kinds of gases to etch an object to be processed, comprising: a valve provided in a supply path of a gas for forming a sidewall protective film; and a piezo element for opening / closing the valve. Controlling the flow rate of the sidewall protective film forming gas within the etching period by driving the piezo element by the pulse-modulated voltage using a means for supplying a pulse-modulated voltage to the piezo element. An etching method characterized by the above.
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