JPH08330278A - Surface processing method and surface processing device - Google Patents

Surface processing method and surface processing device

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JPH08330278A
JPH08330278A JP7155152A JP15515295A JPH08330278A JP H08330278 A JPH08330278 A JP H08330278A JP 7155152 A JP7155152 A JP 7155152A JP 15515295 A JP15515295 A JP 15515295A JP H08330278 A JPH08330278 A JP H08330278A
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plasma
gas
atom
emission intensity
etching
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JP7155152A
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Japanese (ja)
Inventor
Kojin Nakagawa
行人 中川
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Canon Anelva Corp
Original Assignee
Anelva Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To realize good reproducibility of selectivity of etching velocity for a long period when a silicon oxide thin film, etc., is etched by using plasma. CONSTITUTION: As for a method for dry etching, etc., for processing a thin film by using plasma produced by mainly using gas containing at least one kind of carbon atom, fluorine atom and hydrogen atom in molecule, plasma production condition is adjusted to make ratio of intensity of light emission from CF2 molecule in plasma and intensity of light emission from F atom constant. A surface processing device is provided with light emission intensity measuring parts 23, 24 which measure each light emission intensity of CF2 molecule and F atom by dispersing light from plasma, an operational part 25 for calculating ratio of each light emission intensity and a control part 25 for controlling one or both of high frequency power and gas flow rate for holding the ratio constant.

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、プラズマを利用して基
板の表面にドライエッチング等の処理を施す表面処理方
法および表面処理装置に関し、特に、炭素とフッ素から
なるガスを用いたプラズマを利用して高周波電力により
生じさせた気体放電によって酸化シリコン薄膜のエッチ
ング等を行う方法、および当該エッチング等に適した形
式の表面処理装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface treatment method and a surface treatment apparatus for subjecting a surface of a substrate to a treatment such as dry etching using plasma, and more particularly to a plasma treatment using a gas containing carbon and fluorine. The present invention relates to a method for etching a silicon oxide thin film by gas discharge generated by high frequency power, and a surface treatment apparatus of a type suitable for the etching.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラズマを利用して基板の表面の薄膜を
除去するプロセス、いわゆるドライエッチングプロセス
が、LSI(大規模集積回路)やLCD(液晶ディスプ
レイ)等の製作において盛んに利用されている。ドライ
エッチングプロセスは、多くの場合、プラズマの物理的
または化学的作用を利用したものである。
2. Description of the Related Art A so-called dry etching process, which is a process of removing a thin film on a surface of a substrate by using plasma, has been widely used in the production of LSI (Large Scale Integrated Circuit), LCD (Liquid Crystal Display) and the like. Dry etching processes often make use of the physical or chemical action of plasma.

【0003】ドライエッチングのためのプラズマは各種
の反応性ガスを用いて生成されるが、特に酸化シリコン
薄膜のドライエッチングを行う場合には、フロンガスを
用いて高周波電力により生成したプラズマを使用する方
式が頻繁に採用されている。以下では代表的ドライエッ
チングプロセスである酸化シリコン薄膜のドライエッチ
ングプロセスの例に着目して説明する。
Plasma for dry etching is generated by using various reactive gases. In particular, when dry etching of a silicon oxide thin film is performed, plasma generated by high frequency power using chlorofluorocarbon gas is used. Is frequently adopted. Hereinafter, description will be made focusing on an example of a dry etching process for a silicon oxide thin film, which is a typical dry etching process.

【0004】酸化シリコン薄膜のドライエッチングに用
いるフロンガスとして頻繁に利用されるものは、C
4 、C2 6 、C3 8 、C4 8 、CHF3 、CH
2 2 、CH3 F等の炭素、フッ素、水素からなるガス
である。このうち、炭素とフッ素のみからなるガスが主
たるエッチング用ガスとして用いられると共に、水素を
含むガスは、酸化シリコン薄膜エッチングにおいて下地
シリコンとの間のエッチング速度に違いを持たせるため
に添加される場合が多い。添加ガスとして水素ガスを用
いる方法も一般的である。従来は、塩素を含むフロンガ
スも頻繁に用いられていたが、フロンガスの規制が強化
されるに従い、一般的なドライエッチングプロセスには
用いられなくなりつつある。
Often used as a CFC gas for dry etching of a silicon oxide thin film is C
F 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 8 , CHF 3 , CH
It is a gas composed of carbon such as 2 F 2 and CH 3 F, fluorine, and hydrogen. Of these, a gas consisting only of carbon and fluorine is used as the main etching gas, and a gas containing hydrogen is added to make the etching rate different from that of the underlying silicon in the silicon oxide thin film etching. There are many. A method of using hydrogen gas as an additive gas is also common. Conventionally, Freon gas containing chlorine has also been frequently used, but as the regulation of Freon gas is tightened, it is becoming less used in general dry etching processes.

【0005】フロンガスのプラズマ中には、電子衝撃に
よるフロンガスの解離により生じた原子状フッ素および
CF、CF2 、CF3 等の分子状解離種およびこれらの
イオン等の反応性の高い活性種が多量に存在する。基板
表面の酸化シリコン薄膜が、これらの活性種と反応して
揮発性の高い反応生成物を生成することにより、ドライ
エッチングプロセスが進行する。
In the plasma of CFC gas, a large amount of atomic fluorine generated by the dissociation of CFC gas by electron impact and molecularly dissociated species such as CF, CF 2 , CF 3 and highly reactive active species such as ions thereof. Exists in. The silicon oxide thin film on the surface of the substrate reacts with these active species to generate a highly volatile reaction product, thereby advancing the dry etching process.

【0006】酸化シリコン薄膜のエッチングには、酸化
シリコン薄膜表面に対して100eV程度以上のエネルギ
を持つイオンの衝撃が必要とされている。イオンにエネ
ルギを与えるために、通常は被処理基板を高周波電極上
に設置し、電極表面に生じる自己バイアス電圧によって
イオンを加速する、いわゆる反応性イオンエッチング
(RIE)が一般的に用いられている。
The etching of the silicon oxide thin film requires bombardment of the surface of the silicon oxide thin film with ions having an energy of about 100 eV or more. In order to give energy to ions, so-called reactive ion etching (RIE) is generally used in which a substrate to be processed is usually placed on a high frequency electrode and ions are accelerated by a self-bias voltage generated on the electrode surface. .

【0007】図5は、フロンガスプラズマを使用した従
来のRIE装置の構成例を示す。このRIE装置は、排
気装置11を備えた真空容器12と、真空容器12内に
放電用ガスを導入する放電用ガス導入装置(ガス導入装
置)13と、真空容器12内の所定位置に配置された基
板ホルダ(電極体)14と、この基板ホルダ14に高周
波電力を供給して放電用ガスを放電させてプラズマを生
成する電力供給機構15を備えている。電力供給機構1
5は、高周波を発生させる高周波電源16と、高周波電
源16が発生した高周波電力を真空容器12内の基板ホ
ルダ14に導く電力供給線17と、電力供給線17上に
配置された整合器18等から構成される。基板19は、
基板ホルダ14上に保持される。また基板ホルダ14に
は基板19を固定する機構、基板19の温度を制御する
機構等が設けられる。
FIG. 5 shows an example of the configuration of a conventional RIE apparatus using a CFC gas plasma. This RIE device is provided with a vacuum container 12 equipped with an exhaust device 11, a discharge gas introduction device (gas introduction device) 13 for introducing a discharge gas into the vacuum container 12, and a predetermined position in the vacuum container 12. The substrate holder (electrode body) 14 and the power supply mechanism 15 for supplying high frequency power to the substrate holder 14 to discharge the discharge gas and generate plasma. Power supply mechanism 1
Reference numeral 5 denotes a high frequency power source 16 for generating a high frequency, a power supply line 17 for guiding the high frequency power generated by the high frequency power source 16 to the substrate holder 14 in the vacuum container 12, a matching unit 18 arranged on the power supply line 17, and the like. Composed of. The substrate 19 is
It is held on the substrate holder 14. Further, the substrate holder 14 is provided with a mechanism for fixing the substrate 19, a mechanism for controlling the temperature of the substrate 19, and the like.

【0008】上記RIE装置において、排気装置11に
よって排気された真空容器12内にガス導入装置13に
よって放電用ガスとして例えばフロンガスを導入すると
共に、電力供給機構15によって基板ホルダ14に所定
の高周波電力を供給する。導入されたフロンガスは基板
ホルダ14に供給された高周波の電界によって放電し、
プラズマを生成する。そして、生成されたプラズマの物
理的または化学的作用によって基板19の表面に所定の
エッチング処理が施される。なお供給される高周波電力
は、HF帯に属する13.56 MHzの周波数のものが採
用されることが多い。
In the above RIE apparatus, for example, Freon gas is introduced as a discharge gas by the gas introduction device 13 into the vacuum container 12 evacuated by the exhaust device 11, and a predetermined high frequency power is supplied to the substrate holder 14 by the power supply mechanism 15. Supply. The introduced CFC gas is discharged by the high frequency electric field supplied to the substrate holder 14,
Generate plasma. Then, the surface of the substrate 19 is subjected to a predetermined etching process by the physical or chemical action of the generated plasma. The high frequency power supplied is often that of a frequency of 13.56 MHz belonging to the HF band.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記のようなエッチン
グプロセスにおいては、1枚の基板から多くのデバイス
を製作する要請により、基板のサイズは大きくなる傾向
にある。このため、複数枚の基板を同時に処理するいわ
ゆるバッチ式RIE装置は使用されなくなり、基板を1
枚ずつ処理するいわゆる枚様式RIE装置が主流となっ
ている。枚様式RIE装置では、バッチ式装置と同等以
上の生産性を確保するために高速エッチングを行う必要
がある。酸化シリコン薄膜の枚様式RIE装置では、電
極間隔を従来よりも小さくし、電極の単位面積当たりの
高周波電力をバッチ式RIE装置の10倍程度供給する
と同時に、ガス圧力を1Torr前後に設定して生成した高
密度プラズマを利用して、高速エッチングが実用化され
ている。
In the above etching process, the size of the substrate tends to increase due to the demand for manufacturing many devices from one substrate. For this reason, the so-called batch type RIE apparatus that processes a plurality of substrates at the same time is no longer used,
The so-called sheet type RIE apparatus that processes sheets one by one has become the mainstream. In the single-wafer type RIE apparatus, it is necessary to perform high-speed etching in order to ensure productivity equal to or higher than that of the batch type apparatus. In the silicon oxide thin film single-mode RIE device, the electrode interval is made smaller than before, and high-frequency power per unit area of the electrode is supplied about 10 times that of the batch type RIE device, and at the same time, the gas pressure is set to about 1 Torr to generate High-speed etching has been put to practical use by utilizing the above-mentioned high-density plasma.

【0010】しかしながら、LSIのパターンが微細化
され、0.5μm程度のパターンのエッチングが必要と
されるに伴い、エッチング形状の垂直性が優れないこ
と、LSIのパターンの大きさによってエッチング速度
が異なること等の問題点が明らかになり、前述のRIE
装置の限界点となっている。
However, as the pattern of the LSI becomes finer and etching of a pattern of about 0.5 μm is required, the verticality of the etching shape is not excellent, and the etching rate varies depending on the size of the LSI pattern. The problems such as the above became clear, and the above-mentioned RIE
It is the limit point of the device.

【0011】従来のRIE装置の問題点を解決するた
め、ガス圧力を10 mTorrあるいはそれ以下と従来より
も低くして、低圧力高密度プラズマ生成手段を用いてガ
スをプラズマ化するエッチング装置が開発されている。
このエッチング装置では、被処理基板に高周波バイアス
を加えてイオンを加速する手法を併用することにより、
高速エッチングが実現される。低圧力高密度プラズマ生
成手段としては、ECR(電子サイクロトロン共鳴)プ
ラズマ源、ICP(誘導結合型プラズマ源)、ヘリコン
波プラズマ源等が多く採用されている。
In order to solve the problems of the conventional RIE apparatus, an etching apparatus has been developed in which the gas pressure is lowered to 10 mTorr or less than that in the conventional case and the gas is made into plasma by using the low pressure high density plasma generating means. Has been done.
In this etching apparatus, by using a method of accelerating ions by applying a high frequency bias to the substrate to be processed,
High-speed etching is realized. As the low-pressure high-density plasma generating means, an ECR (electron cyclotron resonance) plasma source, an ICP (inductively coupled plasma source), a helicon wave plasma source, etc. are often adopted.

【0012】しかし、この種のプラズマ生成手段を利用
したエッチング方法には、従来のRIEエッチング方法
とは異なる特徴がある。本発明者の研究によると、上述
のような低圧力高密度プラズマ生成手段により生成され
たプラズマにおいては、フロンガスの解離が進行してフ
ッ素原子の相対的な量が従来のRIE装置におけるプラ
ズマと比較して非常に大きいことが判明した。このよう
なガスの解離現象は各種の低圧力高密度プラズマ生成手
段に共通するものであり、従来のRIEと同様なフロン
ガスを用いた場合には、酸化シリコン薄膜と下地のシリ
コンとの間のエッチング速度の選択性を確保することが
困難であった。従って、低圧力高密度プラズマ生成手段
を利用したドライエッチング装置を用い、LSI製造の
ための酸化シリコン薄膜のエッチングを行うには、水素
ガスまたは水素原子を含むフロンガスの添加量を調整
し、さらにプラズマ生成のための高周波電力を調整して
下地シリコンとの選択性を確保する、新しいエッチング
方法の開発が必須である。
However, the etching method using this type of plasma generating means has characteristics different from the conventional RIE etching method. According to the research conducted by the present inventor, in the plasma generated by the low-pressure high-density plasma generation means as described above, the relative amount of fluorine atoms is compared with the plasma in the conventional RIE device due to the progress of the dissociation of CFC gas. Then it turned out to be very large. Such a gas dissociation phenomenon is common to various low-pressure and high-density plasma generation means. When a CFC gas similar to that used in conventional RIE is used, etching between a silicon oxide thin film and underlying silicon is performed. It was difficult to secure the speed selectivity. Therefore, in order to etch a silicon oxide thin film for manufacturing an LSI using a dry etching apparatus using a low-pressure high-density plasma generating means, the amount of hydrogen gas or CFC containing hydrogen atoms added is adjusted, and plasma is further added. It is essential to develop a new etching method that adjusts the high-frequency power for generation to ensure selectivity with the underlying silicon.

【0013】しかしながら、前述したエッチング速度の
選択性は、ガスの添加量および高周波電力の調整によっ
て一義的に定まる場合は少なく、装置の履歴、プラズマ
生成手段の壁の温度等の制御困難な量によっても変化す
るため、良好な選択性を常時維持することは非常に困難
であった。また選択性が経時変化する場合、ドライエッ
チング終了後のLSIのパターンの形状が変化するた
め、一定の特性を持った電子デバイスを連続的に製造す
ることは困難であった。
However, the above-mentioned selectivity of the etching rate is rarely determined uniquely by adjusting the amount of gas added and the high-frequency power, and it is difficult to control the history of the apparatus, the temperature of the wall of the plasma generating means, and the like. Since it also changes, it was very difficult to maintain good selectivity at all times. Further, when the selectivity changes with time, the shape of the LSI pattern after the dry etching is changed, so that it is difficult to continuously manufacture electronic devices having certain characteristics.

【0014】本発明の目的は、上記問題を解決するため
になされたものであり、例えば低圧力高密度プラズマ生
成手段を利用した表面処理装置を用いてLSI製造のた
めの酸化シリコン薄膜の例えばエッチング等の表面処理
を行う場合にあって、特にエッチング速度の選択性を長
期間にわたって再現性良くドライエッチング等を行うこ
とのできる表面処理方法および表面処理装置を提供する
ことにある。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and for example, etching of a silicon oxide thin film for LSI fabrication is performed by using a surface treatment apparatus utilizing a low pressure and high density plasma generating means. It is an object of the present invention to provide a surface treatment method and a surface treatment apparatus capable of performing dry etching or the like with a high reproducibility of etching rate selectivity over a long period of time when performing surface treatment such as.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】第1の本発明(請求項
1)に係る表面処理方法は、分子中に炭素原子、フッ素
原子、水素原子のうち少なくとも1種類を含むガスを主
として用いて生成したプラズマを利用して行う薄膜を処
理するドライエッチング等の表面処理方法において、プ
ラズマ中のCF2 分子からの発光強度とF原子からの発
光強度の比率が一定となるようにプラズマの生成条件を
調整するようにした方法である。
The surface treatment method according to the first aspect of the present invention (claim 1) is produced mainly by using a gas containing at least one kind of carbon atom, fluorine atom and hydrogen atom in the molecule. In the surface treatment method such as dry etching for treating a thin film performed by using the plasma, the plasma generation conditions are set so that the ratio of the emission intensity from the CF 2 molecule and the emission intensity from the F atom in the plasma becomes constant. This is the method of adjusting.

【0016】第2の本発明(請求項2)に係る表面処理
方法は、上記第1の発明において、炭素原子、フッ素原
子、水素原子のうち少なくとも1種類を含むガスとし
て、H2 、F2 、CF4 、C2 6 、C3 8 、C4
8 、CHF3 、CH2 2 、CH3 F、CH4 、C2
5 、C2 2 4 、C2 3 3 、C2 4 2 、C
2 5 Fのうちいずれか1つのガス、またはこれらのガ
スを任意に混合して作成される混合ガスが用られる。
According to a second aspect of the present invention (claim 2), in the first aspect of the invention, the gas containing at least one of carbon atom, fluorine atom and hydrogen atom is H 2 or F 2. , CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F
8 , CHF 3 , CH 2 F 2 , CH 3 F, CH 4 , C 2 H
F 5 , C 2 H 2 F 4 , C 2 H 3 F 3 , C 2 H 4 F 2 , C
Any one gas of 2 H 5 F, or a mixed gas prepared by arbitrarily mixing these gases is used.

【0017】第3の本発明(請求項3)に係る表面処理
方法は、上記第1または第2の発明において、薄膜がシ
リコンと酸素を含む材料である。
According to a third aspect of the present invention (claim 3), in the first or second aspect of the invention, the thin film is a material containing silicon and oxygen.

【0018】第4の本発明(請求項4)に係る表面処理
装置は、排気系を備えた真空容器と、真空容器内に処理
ガスを導入する放電用ガス導入系と、処理ガスを放電さ
せプラズマを発生させるためのプラズマ生成容器と、こ
のプラズマ生成容器内に高周波電力を供給して放電用ガ
スを放電させてプラズマを生成する電力供給機構と、真
空容器内の所定に位置に配置された基板ホルダとを備
え、生成したプラズマを利用して基板ホルダ上の基板の
表面の薄膜の処理する表面処理装置であり、プラズマか
ら発生する光を分光してCF2 分子とF原子の各発光強
度を測定する発光強度測定部と、測定したCF2 分子と
F原子の各発光強度の比率を計算する演算部と、比率を
一定に保つように高周波電力およびガス流量のいずれか
一方もしくは両方を制御する制御部を有するように構成
される。
A surface treatment apparatus according to a fourth aspect of the present invention (claim 4) is a vacuum vessel provided with an exhaust system, a discharge gas introduction system for introducing a treatment gas into the vacuum vessel, and a treatment gas discharged. A plasma generation container for generating plasma, a power supply mechanism for supplying high-frequency power into the plasma generation container to discharge the discharge gas to generate plasma, and a predetermined position in the vacuum container A surface treatment apparatus comprising a substrate holder and treating the thin film on the surface of the substrate on the substrate holder by using the generated plasma, by separating the light generated from the plasma into each emission intensity of CF 2 molecule and F atom. And a calculation unit that calculates the ratio of the measured emission intensities of the CF 2 molecule and the F atom, and controls either or both of the high-frequency power and the gas flow rate so as to keep the ratio constant. It is configured to have a control unit for controlling.

【0019】[0019]

【作用】本発明による表面処理方法では、プラズマ中の
CF2 分子からの発光強度とF原子からの発光強度の比
率がエッチング速度選択性の間に強い相関関係があると
いうことに基づいて、発光分光法によって測定されたC
2 分子とF原子の発光強度の比率値を所望の一定値に
保つように、放電電力、放電圧力、エッチング用ガスの
混合比等を制御し、これによりエッチング速度の選択性
を常に一定に保持する。
In the surface treatment method according to the present invention, the ratio of the emission intensity from the CF 2 molecule to the emission intensity from the F atom in plasma has a strong correlation between the etching rate selectivity and the emission. C measured by spectroscopy
The discharge power, the discharge pressure, the mixing ratio of the etching gas, etc. are controlled so that the ratio value of the emission intensity of the F 2 molecule and the F atom is kept at a desired constant value, whereby the selectivity of the etching rate is always constant Hold.

【0020】本発明による表面処理装置では、発光強度
測定部によってプラズマから発生する光を分光してCF
2 分子とF原子の各発光強度を測定し、演算部でCF2
分子とF原子の各発光強度の比率を計算し、制御部で当
該比率が一定に保られるように高周波電力およびガス流
量のいずれか一方もしくは両方を制御し、もって上記の
表面処理方法を実施する。
In the surface treatment apparatus according to the present invention, the light emitted from the plasma is dispersed by the emission intensity measuring unit to generate CF.
The emission intensity of each of two molecules and F atoms is measured, and CF 2
The emission intensity ratio between the molecule and the F atom is calculated, and either or both of the high frequency power and the gas flow rate are controlled by the control unit so that the ratio is kept constant, and thus the above surface treatment method is carried out. .

【0021】[0021]

【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0022】下記の説明では表面処理装置の一例として
LSIを製作する際に必要な酸化シリコン薄膜のエッチ
ング方法を想定しているが、本発明の適用対象が、この
種の方法に限定されるものではないことは勿論である。
In the following description, an etching method for a silicon oxide thin film necessary for manufacturing an LSI is assumed as an example of a surface treatment apparatus, but the application of the present invention is limited to this type of method. Of course not.

【0023】図1および図2は、本発明に係る表面処理
方法の1つであるドライエッチング方法の特徴を説明す
るために用いるプラズマ発光分光スペクトラムを示す図
である。より具体的には、図1および図2は、低圧力高
密度プラズマ生成手段として例えばヘリコン波プラズマ
源を利用したドライエッチング装置に、ドライエッチン
グ用ガスとしてC4 8 と水素の混合ガスを導入して生
成したプラズマの発光分光結果である。
1 and 2 are diagrams showing a plasma emission spectrum used for explaining the characteristics of the dry etching method which is one of the surface treatment methods according to the present invention. More specifically, FIGS. 1 and 2 show that a mixed gas of C 4 F 8 and hydrogen is introduced as a dry etching gas into a dry etching apparatus that uses, for example, a helicon wave plasma source as a low-pressure high-density plasma generation means. It is an emission spectrum result of the plasma generated in this way.

【0024】ヘリコン波プラズマ源を利用したエッチン
グ装置を用いて酸化シリコン薄膜のエッチングを行う場
合に、ヘリコン波プラズマ源に供給する高周波電力の大
きさによって、エッチング速度の選択性が異なること
が、本発明者の研究によって判明している。本発明者
は、ヘリコン波プラズマ源に対して供給する高周波電力
を比較的大きく(例えば2KW)して高密度プラズマ
(電子密度1012cm-3以上)を生成する大電力モード
と、ヘリコン波プラズマ源に対して供給する高周波電力
を比較的小さく(例えば500W)してやや密度の低い
プラズマ(電子密度1011cm-3程度)を生成し、基板
に供給するバイアス電力を調整してプラズマ密度の低下
に伴うエッチング速度の低下を抑制する小電力モードと
の2つの状態に分けて、ドライエッチング方法の最適化
を図ってきた。
When etching a silicon oxide thin film with an etching apparatus using a helicon wave plasma source, the selectivity of the etching rate differs depending on the magnitude of the high frequency power supplied to the helicon wave plasma source. It is revealed by the inventor's research. The present inventor has made a high power mode in which a high frequency power supplied to the helicon wave plasma source is relatively large (for example, 2 KW) to generate high density plasma (electron density of 10 12 cm −3 or more), and a helicon wave plasma The high frequency power supplied to the source is made relatively small (for example, 500 W) to generate a slightly low density plasma (electron density of about 10 11 cm −3 ) and the bias power supplied to the substrate is adjusted to lower the plasma density. The dry etching method has been optimized by dividing into two states, a low power mode that suppresses a decrease in etching rate due to the above.

【0025】ドライエッチング方法の最適化を図るにあ
たって、本発明者は発光分光法を用いてプラズマ内の活
性種の状態と、エッチング結果との相関性の調査を行
い、本実施例に示す方法を用いることによって、エッチ
ング方法の最適化が可能であることを見出した。このこ
とを、以下に詳しく説明する。
In order to optimize the dry etching method, the present inventor investigated the correlation between the state of active species in the plasma and the etching result by using emission spectroscopy, and conducted the method shown in this example. It was found that the etching method can be optimized by using it. This will be described in detail below.

【0026】図1はヘリコン波プラズマ源に供給する高
周波電力を2KWとした場合、すなわち大電力モードの
場合の発光分光結果である。これに対して、図2は同じ
く500Wとした場合、すなわち小電力モードの場合の
発光分光結果である。図1と図2において、F原子の分
光特性部分を10倍に拡大して示している。エッチング
用ガスの混合比および流量は図1、図2の場合いずれも
同一である。また、基板ホルダには高周波(例えば周波
数400kHz )のバイアス電力が供給されている。バイ
アス電力を調整することにより、いずれの条件において
も酸化シリコン薄膜のエッチング速度はほぼ同一であ
る。この2つのスペクトルの違いとして特徴的であるの
は、CF2 分子およびF原子の発光強度の比率が大きく
異なる点にある。
FIG. 1 shows the results of emission spectroscopy when the high frequency power supplied to the helicon wave plasma source is 2 KW, that is, in the high power mode. On the other hand, FIG. 2 also shows an emission spectrum result in the case of 500 W, that is, in the low power mode. In FIG. 1 and FIG. 2, the spectral characteristic portion of the F atom is magnified 10 times. The mixing ratio and flow rate of the etching gas are the same in both cases of FIG. 1 and FIG. Further, the substrate holder is supplied with high-frequency (for example, a frequency of 400 kHz) bias power. By adjusting the bias power, the etching rate of the silicon oxide thin film is almost the same under any condition. What is characteristic of the difference between the two spectra is that the emission intensity ratios of the CF 2 molecule and the F atom are greatly different.

【0027】また、この2つのエッチング条件で得られ
たエッチング結果において特徴的であるのは、酸化シリ
コン薄膜のエッチング速度がほぼ同一であるのにも拘ら
ず、下地シリコン(多結晶シリコン膜)のエッチング速
度が大きく異なること、すなわちエッチングの選択性が
異なる点にある。
The etching results obtained under these two etching conditions are characteristic in that the etching rate of the silicon oxide thin film is almost the same, but that of the underlying silicon (polycrystalline silicon film). The etching rates are greatly different, that is, the etching selectivity is different.

【0028】CF2 分子とF原子の発光強度の比率は、
エッチング用ガスの種類または混合比、エッチング時の
ガス圧力、高周波電力のいずれにも依存して変化する。
The ratio of the emission intensity of the CF 2 molecule to the F atom is
It changes depending on the type or mixing ratio of the etching gas, the gas pressure during etching, and the high frequency power.

【0029】本発明者は、エッチング圧力、低圧力高密
度プラズマ生成機構に供給する高周波電力、ガスの混合
比をパラメータとして、発光分光法により、発光強度の
比率とエッチング速度の選択性との関連を測定した結
果、発光強度比率とエッチング選択性の間に良好な関連
性のあることを見出した。
The inventor of the present invention has made the relationship between the ratio of the emission intensity and the selectivity of the etching rate by the emission spectroscopy by using the etching pressure, the high frequency power supplied to the low pressure high density plasma generation mechanism and the gas mixture ratio as parameters. As a result of measurement, it was found that there is a good relationship between the emission intensity ratio and the etching selectivity.

【0030】図3に、発光強度比率(CF2 とFの各発
光強度の比)とエッチング速度選択性(酸化シリコン薄
膜と多結晶シリコン薄膜の各エッチング速度の比)の関
連性を示す。図3に従えば、発光強度比率とエッチング
速度選択性の間に強い相関関係があり、この関係は放電
電力、放電圧力等を変化させた場合にも成立することが
判明した。
FIG. 3 shows the relationship between the emission intensity ratio (ratio of emission intensities of CF 2 and F) and etching rate selectivity (ratio of etching rates of silicon oxide thin film and polycrystalline silicon thin film). According to FIG. 3, it was found that there is a strong correlation between the emission intensity ratio and the etching rate selectivity, and this relationship holds even when the discharge power, the discharge pressure, etc. are changed.

【0031】以上の実施例から、例えばヘリコン波プラ
ズマ源のような低圧力高密度プラズマ生成機構を採用し
たドライエッチング装置により酸化シリコン薄膜のドラ
イエッチングを行う方法において、発光分光法によって
CF2 分子およびF原子の発光強度の比率を測定し、そ
の値を所望の一定値に保つように、放電電力、放電圧
力、エッチング用ガスの混合比等を適切に制御すること
により、エッチング速度の選択性を常に一定に保持する
ことができることがわかる。
From the above examples, in a method of dry etching a silicon oxide thin film by a dry etching apparatus adopting a low pressure high density plasma generation mechanism such as a helicon wave plasma source, CF 2 molecules and By measuring the ratio of the emission intensity of F atoms and appropriately controlling the discharge power, the discharge pressure, the mixing ratio of the etching gas, etc., so as to maintain the value at a desired constant value, the selectivity of the etching rate can be improved. It can be seen that it can always be kept constant.

【0032】上記実施例によるエッチング方法によれ
ば、酸化シリコン薄膜のドライエッチングを再現性良く
行うことが可能となった。従来のエッチング方法で問題
となっていた、エッチング速度の選択性の変動は、ドラ
イエッチング用の真空容器におけるプラズマ接触面に堆
積物が付着することにより、プラズマ中の活性種の組成
が変動し、その結果エッチング速度の選択性に経時変化
が発生するものと考えられている。上記実施例によるエ
ッチング方法を適用することにより、プラズマ中の活性
種のうち、エッチング速度の選択性に関連の深いCF2
分子およびF原子の比率を一定に保つことが可能とな
り、長期間連続してドライエッチングを行った場合にも
エッチング結果の再現性を確保することができる。
According to the etching method of the above embodiment, dry etching of the silicon oxide thin film can be performed with good reproducibility. The variation in the selectivity of the etching rate, which has been a problem in the conventional etching method, is that the composition of the active species in the plasma varies due to the deposition of deposits on the plasma contact surface of the vacuum chamber for dry etching. As a result, it is considered that the selectivity of the etching rate changes with time. By applying the etching method according to the above embodiment, CF 2 which is deeply related to the selectivity of the etching rate among the active species in the plasma.
It is possible to keep the ratio of molecules and F atoms constant, and reproducibility of etching results can be ensured even when dry etching is continuously performed for a long period of time.

【0033】本実施例によるドライエッチング方法によ
れば、次のような利点も有する。この種のドライエッチ
ング装置では、装置の保守を行った直後には、プラズマ
中の活性種の発生割合が変わる現象がある。このため、
保守作業後ある程度ドライエッチングを行って真空容器
の内壁が堆積物によって十分に覆われるまでの間は、エ
ッチング特性が変化しやすい。また、真空容器の内壁が
堆積物によって十分に覆われた後でも、プラズマからの
輻射熱によって真空容器内壁の温度が変化することによ
り、ドライエッチング速度の選択性の再現性が損なわれ
る場合がある。このような現象に対しても、本実施例に
係るエッチング方法によれば、ドライエッチング特性の
再現性を従来よりも格段に向上させることができる。
The dry etching method according to this embodiment also has the following advantages. In this type of dry etching apparatus, there is a phenomenon that the generation rate of active species in plasma changes immediately after maintenance of the apparatus. For this reason,
The etching characteristics are likely to change until the inner wall of the vacuum container is sufficiently covered with the deposit by performing dry etching to some extent after the maintenance work. Further, even after the inner wall of the vacuum container is sufficiently covered with the deposit, the temperature of the inner wall of the vacuum container changes due to the radiant heat from the plasma, which may impair the reproducibility of the dry etching rate selectivity. Even with respect to such a phenomenon, according to the etching method according to the present embodiment, the reproducibility of dry etching characteristics can be significantly improved as compared with the conventional case.

【0034】図4に、本発明に係るドライエッチング方
法を実施するためのドライエッチング装置の実施例を示
す。図4に示したドライエッチング装置において、基本
的な構成部分は、図5で説明したドライエッチング装置
と同じである。図4において、図5で示した要素と実質
的に同一の要素には同一の符号を付している。本実施例
によるドライエッチング装置は、排気装置11を備えた
真空容器12と、真空容器12内に放電用ガスを導入す
る放電用ガス導入装置(ガス導入装置)13と、真空容
器12に接続して配置された低圧力高密度プラズマ生成
機構20と、この低圧力高密度プラズマ生成機構20に
高周波電力を供給して放電用ガスを放電させてプラズマ
を生成する電力供給機構15を備える。電力供給機構1
5は、高周波を発生させる高周波電源16と、高周波電
源16が発生させた高周波電力を低圧力高密度プラズマ
生成機構20に導く電力供給線17と、電力供給線17
上に配置された整合器18等から構成される。また真空
容器12内の所定の位置には、処理される基板19が載
置される基板ホルダ14が配置される。基板ホルダ14
には基板19を固定する機構、基板19の温度を制御す
る機構等が設けられる。基板19は例えば直径200m
m程度の大きさのシリコンウェーハである。また基板ホ
ルダ14には、図示しない基板バイアス用電力供給機構
により高周波電力を供給することが可能である。
FIG. 4 shows an embodiment of a dry etching apparatus for carrying out the dry etching method according to the present invention. The basic components of the dry etching apparatus shown in FIG. 4 are the same as those of the dry etching apparatus described in FIG. 4, elements that are substantially the same as the elements shown in FIG. 5 are assigned the same reference numerals. The dry etching apparatus according to the present embodiment is connected to a vacuum container 12 equipped with an exhaust device 11, a discharge gas introduction device (gas introduction device) 13 for introducing a discharge gas into the vacuum container 12, and a vacuum container 12. The low-pressure high-density plasma generation mechanism 20 arranged as a unit and a power supply mechanism 15 that supplies high-frequency power to the low-pressure high-density plasma generation mechanism 20 to discharge the discharge gas and generate plasma. Power supply mechanism 1
Reference numeral 5 denotes a high frequency power source 16 for generating a high frequency, a power supply line 17 for guiding the high frequency power generated by the high frequency power source 16 to the low pressure high density plasma generation mechanism 20, and a power supply line 17
The matching unit 18 and the like arranged above are configured. Further, a substrate holder 14 on which a substrate 19 to be processed is placed is arranged at a predetermined position in the vacuum container 12. Board holder 14
Is provided with a mechanism for fixing the substrate 19, a mechanism for controlling the temperature of the substrate 19, and the like. The substrate 19 has a diameter of 200 m, for example
It is a silicon wafer having a size of about m. Further, high frequency power can be supplied to the substrate holder 14 by a substrate bias power supply mechanism (not shown).

【0035】図4のドライエッチング装置において、排
気装置11によって排気された真空容器12内にガス導
入装置13によって放電用ガスとして例えばフロンガス
等を導入すると共に、電力供給機構15によって低圧力
高密度プラズマ生成機構20に所定の高周波電力を供給
する。導入されたフロンガス等は低圧力高密度プラズマ
生成機構20に供給された高周波の電界によって放電
し、プラズマを生成する。そして、生成されたプラズマ
の物理的または化学的作用によって、基板19の表面に
所定のエッチング処理が施される。
In the dry etching apparatus of FIG. 4, a gas introduction device 13 introduces, for example, chlorofluorocarbon gas as a discharge gas into the vacuum container 12 evacuated by the evacuation device 11, and the power supply mechanism 15 causes a low-pressure high-density plasma. A predetermined high frequency power is supplied to the generation mechanism 20. The introduced CFC gas or the like is discharged by the high-frequency electric field supplied to the low-pressure high-density plasma generation mechanism 20 to generate plasma. Then, the surface of the substrate 19 is subjected to a predetermined etching process by the physical or chemical action of the generated plasma.

【0036】次に本実施例によるドライエッチング装置
の特徴的な構成を詳述する。
Next, the characteristic structure of the dry etching apparatus according to this embodiment will be described in detail.

【0037】放電用ガスを導入するガス導入装置13
は、水素原子を含まないフロンガスのガス導入装置21
と水素ガスを含むフロンガスのガス導入装置22により
構成される。各ガス導入装置21,22によって各フロ
ンガスの流量に関し独立した流量の制御が可能である。
なお、3種類以上のガスを混合する必要のある場合に
は、その数に応じたガス導入装置を設置する。
Gas introducing device 13 for introducing discharge gas
Is a gas introduction device 21 for CFCs that does not contain hydrogen atoms.
And a CFC gas introduction device 22 containing hydrogen gas. The flow rate of each CFC gas can be controlled independently by each gas introduction device 21, 22.
In addition, when it is necessary to mix three or more kinds of gas, the gas introduction device according to the number is installed.

【0038】低圧力高密度プラズマ生成機構20のプラ
ズマ生成領域に対応する箇所には、内部のプラズマから
の発光を観察するための窓23が設置される。低圧力高
密度プラズマ生成機構20にこのような窓23を設置す
ることが困難な場合には、真空容器12の壁に、プラズ
マを観測できる方向を向けて窓を設置しても良い。低圧
力高密度プラズマ生成機構20の内壁に堆積物の生成が
著しく、窓23の表面に汚れがつきやすい場合には、後
者の構成をとることが望ましい。また窓23には石英ガ
ラスなどの、測定する光の波長領域において吸収のない
材料が用いられる。
A window 23 for observing the light emission from the internal plasma is installed at a location corresponding to the plasma generation region of the low-pressure high-density plasma generation mechanism 20. When it is difficult to install such a window 23 in the low-pressure high-density plasma generation mechanism 20, the window may be installed on the wall of the vacuum container 12 so that the direction in which plasma can be observed is oriented. In the case where the deposit is remarkably generated on the inner wall of the low-pressure high-density plasma generation mechanism 20 and the surface of the window 23 is easily soiled, the latter configuration is preferable. The window 23 is made of a material such as quartz glass that does not absorb light in the wavelength range of the light to be measured.

【0039】プラズマからの光は、窓23を通して分光
器24に導かれ、観測すべき波長の光の発光強度を測定
する。本実施例においては、CF2 分子の発光として2
40nm、F原子の発光として704nmの光の強度を
用いた。なお、この他の波長の光であっても、それらが
CF2 分子およびF原子の励起状態からの発光に対応す
るものであれば、同様の結果を得ることができる。
The light from the plasma is guided to the spectroscope 24 through the window 23, and the emission intensity of the light of the wavelength to be observed is measured. In this example, the emission of CF 2 molecules is 2
The light intensity of 704 nm was used as the emission of F atom at 40 nm. It should be noted that the same results can be obtained with light having other wavelengths as long as they correspond to the light emission from the excited state of the CF 2 molecule and the F atom.

【0040】分光器24によって得られたそれぞれの波
長の発光強度の値(電流値として得られる)は、制御装
置25に取り込まれる。すなわち、制御装置25は分光
器24から与えられたデータを解析し、CF2 分子とF
原子に関して励起状態からの発光強度の比を計算する。
発光強度の比率とエッチング速度選択性との間には、前
述した図3に示したように直線的な相関性がある。従っ
て、CF2 分子とF原子の発光強度の比率の値を一定に
保つように放電条件を制御することによって、エッチン
グ速度の選択性を常に一定に保つことができる。従っ
て、計算により得られた当該比率値が一定となるように
制御装置25は、高周波電源16の出力、およびガス導
入装置21,22のいずれか一方または両方を制御す
る。
The emission intensity values (obtained as current values) of the respective wavelengths obtained by the spectroscope 24 are taken into the control device 25. That is, the controller 25 analyzes the data given from the spectroscope 24, and analyzes the CF 2 molecule and the F 2 molecule.
Calculate the ratio of the emission intensity from the excited state for an atom.
There is a linear correlation between the ratio of the emission intensity and the etching rate selectivity as shown in FIG. 3 described above. Therefore, by controlling the discharge conditions so as to keep the value of the emission intensity ratio of the CF 2 molecule and the F atom constant, the selectivity of the etching rate can always be kept constant. Therefore, the control device 25 controls one or both of the output of the high frequency power supply 16 and the gas introduction devices 21 and 22 so that the calculated ratio value becomes constant.

【0041】放電用ガスの具体的選択例としてガス導入
装置装置21からはCF4 、ガス導入装置22からはH
2 を導入する場合、H2 の供給量が大きいほどCF2
子とF原子の励起状態からの発光強度の比は大きくなる
ことを利用して、ガス導入装置22のガス流量を制御す
ることにより発光強度の比率を一定に保つことができ
る。ドライエッチング装置では、一般的に処理枚数が多
くなるに従いCF2 分子の励起状態からの発光が増大
し、エッチング速度の選択性が大きくなる傾向にある。
従って、プラズマ観測結果に基づいてガス導入装置22
の流量を少なくするように制御すれば、CF2 分子とF
原子の励起状態からの発光強度の比、すなわちエッチン
グ速度の選択性を一定に保つことが可能となる。
As a specific selection example of the discharge gas, CF 4 is supplied from the gas introducing device 21 and H is supplied from the gas introducing device 22.
When 2 is introduced, it is possible to control the gas flow rate of the gas introduction device 22 by utilizing that the ratio of the emission intensity from the excited state of the CF 2 molecule and the F atom increases as the supply amount of H 2 increases. The ratio of emission intensity can be kept constant. In a dry etching apparatus, generally, as the number of processed wafers increases, the emission of light from the excited state of CF 2 molecules tends to increase and the selectivity of the etching rate tends to increase.
Therefore, based on the plasma observation result, the gas introduction device 22
It is controlled so as to reduce the flow rate, CF 2 molecules and F
It is possible to keep the ratio of the emission intensity from the excited state of the atoms, that is, the selectivity of the etching rate, constant.

【0042】また高周波電源16の出力により、CF2
分子とF原子の励起状態からの発光強度の比を制御する
場合には、供給される高周波電力が大きくなると、CF
2 分子とF原子の励起状態からの発光強度の比が小さく
なるという現象を利用して、発光強度の比、すなわち上
記選択性を一定に保つことができる。
The output of the high frequency power source 16 causes CF 2
When the ratio of the emission intensity from the excited state of the molecule and the F atom is controlled, when the supplied high frequency power is increased, the CF
By utilizing the phenomenon that the ratio of the emission intensity from the excited state of two molecules and the F atom becomes small, the ratio of the emission intensity, that is, the above selectivity can be kept constant.

【0043】ガス導入装置21から導入するガスをCF
4 、C2 6 、C3 8 、C4 8のうちいずれか1つ
のガスまたはこれらの混合ガスを導入し、ガス導入装置
22から導入するガスをH2 、CHF3 、CH2 2
CH3 F、CH4 、C2 HF5 、C2 2 4 、C2
3 3 、C2 4 2 、C2 5 Fのうちいずれか1つ
のガスまたはこれらの混合ガスを導入する場合にも、上
記と同様に、ガス導入装置22のガス流量のみを制御す
ることにより、発光強度の比率を一定に保つことができ
る。
The gas introduced from the gas introduction device 21 is CF
Gas of any one of 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , and C 4 F 8 or a mixed gas thereof is introduced, and the gas introduced from the gas introduction device 22 is H 2 , CHF 3 , CH 2 F 2 ,
CH 3 F, CH 4 , C 2 HF 5 , C 2 H 2 F 4 , C 2 H
In the case of introducing any one of 3 F 3 , C 2 H 4 F 2 , and C 2 H 5 F or a mixed gas thereof, similarly to the above, only the gas flow rate of the gas introducing device 22 is controlled. By doing so, the ratio of the emission intensity can be kept constant.

【0044】以上の構成を有する本実施例のドライエッ
チング装置によれば、常にエッチング速度の選択性を一
定に保ったドライエッチングが可能である。「発明が解
決しようとする課題」の項ですでに説明したように、従
来のドライエッチング装置においては、真空室の温度の
制御、ガス圧力の制御等により、エッチング結果の再現
性の確保が試みられている。しかし、放電条件を同一と
した場合にも、プラズマの特性が変化する場合が多い。
本実施例によれば、プラズマの状態を常に観測し、その
結果を放電条件にフィードバックすることにより、従来
の方法では制御の困難であったわずかな変動を抑制する
ことができる。
According to the dry etching apparatus of the present embodiment having the above-mentioned structure, it is possible to carry out dry etching while always keeping the selectivity of the etching rate constant. As already described in the section “Problems to be solved by the invention”, in the conventional dry etching apparatus, it is attempted to secure the reproducibility of the etching result by controlling the temperature of the vacuum chamber and the gas pressure. Has been. However, even if the discharge conditions are the same, the plasma characteristics often change.
According to the present embodiment, the state of plasma is constantly observed and the result is fed back to the discharge condition, so that it is possible to suppress a slight fluctuation that was difficult to control by the conventional method.

【0045】以上の実施例から明らかなように、ドライ
エッチングによりLSIの大量生産を行う場合の生産性
の向上に大きく寄与し、従来は経験的なデータに頼って
いた再現性の確保を、観測データに基づくプラズマ特性
の自動的な制御により可能としたことを最大の特徴とす
る。
As is clear from the above embodiments, it is possible to observe the reproducibility secured by relying on empirical data in the past, which greatly contributes to the improvement of productivity when mass-producing LSI by dry etching. The greatest feature is that it is made possible by automatic control of plasma characteristics based on data.

【0046】上記実施例では高密度プラズマ源に関して
説明したが、本発明に係るドライエッチング方法やこの
方法を実施する装置はこれに限定されるものではない。
また本実施例では酸化シリコン薄膜のドライエッチング
に応用した例を示したが、本発明の目的は、すでに述べ
たように発光分光法を用いて、プラズマ中に存在する作
用の異なる活性種の相対的な比率を制御したプラズマを
発生させることにある。従って、例えば酸化シリコン薄
膜以外の材料のドライエッチング、プラズマCVD、プ
ラズマ重合等の、プラズマを利用するあらゆる表面処理
を目的とした表面処理方法に応用しても、実施例におい
て説明したと同様の効果を得ることができる。
Although the high density plasma source has been described in the above embodiment, the dry etching method according to the present invention and the apparatus for carrying out this method are not limited to this.
In addition, although an example in which the present invention is applied to dry etching of a silicon oxide thin film is shown, the purpose of the present invention is to use an emission spectroscopy method as described above to compare active species existing in plasma with different effects. The purpose is to generate plasma with a controlled ratio. Therefore, even when applied to a surface treatment method aiming at any surface treatment using plasma, such as dry etching of materials other than a silicon oxide thin film, plasma CVD, plasma polymerization, etc., the same effect as described in the embodiment is obtained. Can be obtained.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、例えば酸化シリコン薄膜のドライエッチング方法
または装置等の表面処理において、発光分光法によって
プラズマからのCF2 分子およびF原子の発光強度の比
率を測定し、さらにその比率値が常に一定となるように
放電条件を調整するように構成したため、ドライエッチ
ング特性等の表面処理の不安定性を改善することができ
る。特に、本発明は低圧力高密度プラズマ生成機構を採
用したドライエッチング装置に適用した場合にその効果
が顕著であり、大型シリコンウェーハを高速枚葉処理す
ることを目的としたドライエッチング方法およびドライ
エッチング装置の実用性を高めることができる。
As is clear from the above description, according to the present invention, for example, in surface treatment of a dry etching method or apparatus for a silicon oxide thin film, emission of CF 2 molecules and F atoms from plasma by emission spectroscopy. Since the intensity ratio is measured and the discharge conditions are adjusted so that the ratio value is always constant, the instability of surface treatment such as dry etching characteristics can be improved. In particular, the present invention has a remarkable effect when applied to a dry etching apparatus adopting a low-pressure high-density plasma generation mechanism, and a dry etching method and dry etching for the purpose of high-speed single-wafer processing of large silicon wafers. The practicality of the device can be increased.

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

【図1】ヘリコン波プラズマ源に供給する高周波電力を
2KWとした場合(大電力モード)の発光分光結果を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an emission spectrum result when a high frequency power supplied to a helicon wave plasma source is set to 2 KW (large power mode).

【図2】ヘリコン波プラズマ源に供給する高周波電力を
0.5KWとした場合(小電力モード)の発光分光結果
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an emission spectrum result when a high frequency power supplied to a helicon wave plasma source is set to 0.5 KW (small power mode).

【図3】発光強度比率とエッチング速度選択性との関連
性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a light emission intensity ratio and etching rate selectivity.

【図4】本発明に係る表面処理装置の実施例を示す構成
図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing an embodiment of a surface treatment apparatus according to the present invention.

【図5】従来のRIE装置を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a conventional RIE device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 排気装置 12 真空容器 13,21,22 ガス導入装置 14 基板ホルダ 15 電力供給機構 16 高周波電源 19 基板 20 低圧力高密度プラズマ生成機構 23 窓 24 分光器 25 制御装置 11 Exhaust Device 12 Vacuum Container 13, 21, 22 Gas Introducing Device 14 Substrate Holder 15 Power Supply Mechanism 16 High Frequency Power Supply 19 Substrate 20 Low Pressure High Density Plasma Generation Mechanism 23 Window 24 Spectroscope 25 Control Device

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 分子中に炭素原子とフッ素原子と水素原
子のうち少なくとも1種類を含むガスを主として用いて
生成したプラズマを利用して行う薄膜を処理する表面処
理方法において、プラズマ中のCF2 分子からの発光強
度とF原子からの発光強度の比率が一定となるようにプ
ラズマの生成条件を調整することを特徴とする表面処理
方法。
1. A surface treatment method for treating a thin film, which is performed by using plasma generated mainly by using a gas containing at least one kind of carbon atom, fluorine atom and hydrogen atom in a molecule, CF 2 in plasma A surface treatment method characterized in that plasma generation conditions are adjusted so that the ratio of the emission intensity from molecules to the emission intensity from F atoms is constant.
【請求項2】 前記の炭素原子とフッ素原子と水素原子
のうち少なくとも1種類を含むガスとして、H2
2 、CF4 、C2 6 、C3 8 、C4 8 、CHF
3 、CH2 2 、CH3 F、CH4 、C2 HF5 、C2
2 4 、C2 33 、C2 4 2 、C2 5 Fの
うちいずれか1つのガス、またはこれらのガスを混合し
て作られる混合ガスを用いたことを特徴とする請求項1
記載の表面処理方法。
2. The gas containing at least one of the carbon atom, the fluorine atom and the hydrogen atom, H 2 ,
F 2, CF 4, C 2 F 6, C 3 F 8, C 4 F 8, CHF
3 , CH 2 F 2 , CH 3 F, CH 4 , C 2 HF 5 , C 2
One of H 2 F 4 , C 2 H 3 F 3 , C 2 H 4 F 2 , and C 2 H 5 F gas, or a mixed gas made by mixing these gases is used. Claim 1
The surface treatment method described.
【請求項3】 前記薄膜はシリコンと酸素を含む材料で
あることを特徴とする請求項1または2記載の表面処理
方法。
3. The surface treatment method according to claim 1, wherein the thin film is a material containing silicon and oxygen.
【請求項4】 排気系を備えた真空容器と、前記真空容
器内に処理ガスを導入する放電用ガス導入系と、前記処
理ガスを放電させプラズマを発生させるためのプラズマ
生成容器と、このプラズマ生成容器内に高周波電力を供
給して放電用ガスを放電させてプラズマを生成する電力
供給機構と、前記真空容器内の所定の位置に配置された
基板ホルダとを備え、前記プラズマを利用して前記基板
ホルダ上の基板の表面の薄膜を処理する表面処理装置に
おいて、 前記プラズマから発生する光を分光してCF2 分子とF
原子の各発光強度を測定する手段と、測定されたCF2
分子の前記発光強度とF原子の前記発光強度の比率を計
算する手段と、前記比率を一定に保つように高周波電力
およびガス流量のいずれかもしくは両方を制御する手段
とを有することを特徴とする表面処理装置。
4. A vacuum container provided with an exhaust system, a discharge gas introduction system for introducing a processing gas into the vacuum container, a plasma generation container for discharging the processing gas to generate plasma, and the plasma. A high-frequency power is supplied into the generation container to discharge the discharge gas to generate plasma, and a power supply mechanism for generating plasma is provided, and a substrate holder arranged at a predetermined position in the vacuum container is used to utilize the plasma. In a surface treatment apparatus for treating a thin film on the surface of a substrate on the substrate holder, light generated from the plasma is dispersed to generate CF 2 molecules and F 2
Means for measuring each emission intensity of the atom and the measured CF 2
It has a means for calculating a ratio of the emission intensity of the molecule and the emission intensity of the F atom, and a means for controlling either or both of the high frequency power and the gas flow rate so as to keep the ratio constant. Surface treatment equipment.
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