JPH09232281A - Dry-etching treatment method - Google Patents

Dry-etching treatment method

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JPH09232281A
JPH09232281A JP3769196A JP3769196A JPH09232281A JP H09232281 A JPH09232281 A JP H09232281A JP 3769196 A JP3769196 A JP 3769196A JP 3769196 A JP3769196 A JP 3769196A JP H09232281 A JPH09232281 A JP H09232281A
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JP
Japan
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etching
sample
temperature
etching process
treatment
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JP3769196A
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Japanese (ja)
Inventor
Shingo Kadomura
新吾 門村
Tomohide Shirosaki
友秀 城崎
Shinsuke Hirano
信介 平野
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Priority to US08/804,412 priority patent/US6063710A/en
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Priority to US09/371,369 priority patent/US6174408B1/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a dry etching treatment method in which a high selectivity ratio is compatatible with a fine working operation by a method wherein the temperature of a sample is changed between an etching treatment and an etching treatment at a step succeeding it and the etching treatments at different temperatures are executed. SOLUTION: A W polycide layer which is composed of a polysilicon layer 32 and a WSix layer 33 is formed on an SiO2 film 31 on a silicon substrate 30. In addition, the W polycide layer at a sample W in which a photoresist pattern 34 is formed on it is etched and treated, and the layer is worked to a pattern shape corresponding to the resist pattern 34. At this time, a main etching operation at room temperature is performed as a first step, and an etching operation at a low temperature is performed as a second step succeeding it. Thereby, even when a sidewall protective film which is formed is thin, it is possible to restrain a radical reaction due to a low temperature.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主に半導体装置の
製造に用いられるドライエッチング処理方法に係り、詳
しくは異方性加工と高選択比の両立を実現したドライエ
ッチング処理方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching processing method mainly used for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a dry etching processing method which realizes both anisotropic processing and a high selection ratio.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、超LSIにおける微細加工への要
求は益々厳しいものとなっており、例えばエッチング処
理に関しては、寸法変換差を限りなく抑えた高精度微細
加工と下地に対する高選択比とを両立させた処理方法が
不可欠になっている。ところで、酸化膜系以外の材料を
プラズマエッチングした場合における、異方性形状の確
保については、周知のとおりいわゆる側壁保護膜の存在
によってなされている。すなわち、この側壁保護膜は、
プラズマエッチング時に生成した反応生成物がプラズマ
中で再解離することで形成される、有機ポリマーをはじ
めとする種々の堆積物が、パターンの側壁に堆積して形
成されるもので、該パターンの側壁を保護してこの側壁
がエッチングされるのを防ぐといった役目を果たすもの
である。
2. Description of the Related Art In recent years, the demand for microfabrication in VLSIs has become increasingly severe. A compatible treatment method is indispensable. By the way, when a material other than an oxide film is plasma-etched, anisotropic shape is ensured by the existence of a so-called sidewall protective film, as is well known. That is, this side wall protective film is
Various deposits, including organic polymers, are formed by the reaction products generated during plasma etching being re-dissociated in the plasma, and are formed by depositing on the sidewalls of the pattern. And protects the side walls from being etched.

【0003】ところが、この側壁保護膜は反応生成物か
らの堆積物によって形成されるため、エッチングによっ
て形成されるパターンが凸である場合では、その幅が細
ければ相対的に側壁保護膜の厚くなりすぎ、全体のパタ
ーン幅を所望する幅より太くしてしまう。同様に、エッ
チングによって形成されるパターンが凹溝である場合で
は、その幅が狭ければ相対的に側壁保護膜の厚くなりす
ぎ、全体のパターン幅を所望する幅より一層狭くしてし
まう。したがって、前述したように各種パターンの微細
化が進み、パターン幅が細く(狭く)なると、側壁保護
膜を利用してエッチングの異方性を確保しようとした場
合、得られるパターンの寸法精度が低下してしまうので
ある。
However, since the side wall protective film is formed by deposits from reaction products, if the pattern formed by etching is convex, the side wall protective film is relatively thick if the width is small. It becomes too large, and the overall pattern width becomes thicker than the desired width. Similarly, when the pattern formed by etching is a concave groove, if the width is small, the side wall protective film becomes relatively too thick, and the overall pattern width is made smaller than desired. Therefore, as the miniaturization of various patterns progresses and the pattern width becomes thin (narrow) as described above, the dimensional accuracy of the obtained pattern decreases when the anisotropy of etching is secured by using the sidewall protection film. It does.

【0004】このような不都合を解決するため、近時、
高速排気を行いつつエッチングを行うことにより、寸法
精度を確保するといった試みがなされ、注目されてい
る。この高速排気プロセスは、従来のエッチング処理装
置より排気速度の大きなポンプを取り付け、かつ、エッ
チングガスのコンダクタンスを改善することにより、エ
ッチング処理中におけるエッチングガスのレジデンスタ
イム(滞留時間)を短くし、エッチング処理中に反応生
成物がプラズマ中で再解離するのを抑制したものであ
る。そして、このような高速排気プロセスによれば、反
応生成物の再解離による堆積物を大幅に減らせるので、
寸法変換差の絶対値とそのばらつきを極めて効果的に抑
制することができる。
In order to solve such inconvenience, recently,
Attempts have been made to secure dimensional accuracy by performing etching while performing high-speed exhaust, and attention has been paid. This high-speed evacuation process shortens the residence time of the etching gas during the etching process by installing a pump having a higher evacuation speed than the conventional etching processing apparatus and improving the conductance of the etching gas. This suppresses the reaction products from being redissolved in the plasma during the treatment. According to such a high-speed exhaust process, the amount of deposits due to the re-dissociation of reaction products can be significantly reduced.
The absolute value of the dimensional conversion difference and its variation can be suppressed very effectively.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
高速排気プロセスでは、反応生成物を速やかに排気する
ことから側壁保護膜の供給源が減少してしまい、側壁保
護膜が十分な厚さに形成されず異方性形状の確保が不十
分になってしまうため、オーバーエッチングを行った際
に得られるパターンの形状精度が悪化するといった新た
な課題を生じている。つまり、オーバーエッチング時
に、下地との選択比を確保するため基板印加バイパスを
低下させると、側壁保護膜が薄くしたがって弱いため、
サイドエッチやノッチングの発生が避けられなくなって
しまい、逆に形状確保のため印加バイアスを高くする
と、今度は下地との選択比が低下してしまうのである。
However, in the above-described high-speed exhaust process, the reaction product is quickly exhausted, so that the supply source of the side wall protective film is reduced and the side wall protective film is formed to a sufficient thickness. As a result, the anisotropic shape is insufficiently secured, which causes a new problem that the shape accuracy of the pattern obtained when overetching is deteriorated. In other words, when over-etching, if the substrate application bypass is lowered to secure the selection ratio with the base, the side wall protective film is thin and therefore weak,
Occurrence of side etching and notching becomes unavoidable, and conversely, if the applied bias is increased to secure the shape, then the selection ratio with respect to the underlying layer will decrease.

【0006】このように選択比と形状とがトレードオフ
の関係となっている問題を解決し、選択比と異方性形状
とを両立できる技術として、エッチング時のウエハ温度
を0℃以下に冷却するいわゆる低温エッチング技術が提
案されている。この低温エッチング技術は、例えば田地
氏らのグループ(日立中研)によって報告(1988 DRYPR
OCESS SYMPOSIUM 「Low-Temperature Microwave Plasma
Etching」)されたもので、試料温度を低下させること
によってラジカル反応を抑制し、低い基板バイアス下で
も異方性を確保することができるようにしたものであ
る。
As a technique for solving the problem of the trade-off between the selectivity and the shape as described above and achieving both the selectivity and the anisotropic shape, the wafer temperature during etching is cooled to 0 ° C. or less. A so-called low-temperature etching technique has been proposed. This low temperature etching technology was reported by, for example, a group of Mr. Taji et al. (Hitachi Chuken) (1988 DRYPR
OCESS SYMPOSIUM "Low-Temperature Microwave Plasma
Etching ”), in which the radical reaction is suppressed by lowering the sample temperature, and anisotropy can be ensured even under a low substrate bias.

【0007】しかしながら、この低温エッチング技術に
あっても、例えばWポリサイドのようにWSix とポリ
シリコンとで反応生成物の蒸気圧が異なる場合には、効
果のある低温化を実現できるような温度設定、すなわち
両者の異方性形状を確保しつつエッチングが行えるよう
な温度設定が困難であるため、効果的な実用化に至って
いないのが実状である。本発明は前記事情に鑑みてなさ
れもので、その目的とするところは、高選択比と高精度
微細加工とを両立することのできるドライエッチング処
理方法を提供することにある。
However, even in this low temperature etching technique, when the vapor pressures of the reaction products are different between WSi x and polysilicon, such as W polycide, a temperature that can effectively lower the temperature is obtained. Since it is difficult to set the temperature, that is, set the temperature at which etching can be performed while ensuring the anisotropic shapes of both, it is the actual situation that it has not been effectively put to practical use. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a dry etching method capable of achieving both a high selection ratio and high-precision fine processing.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は前記低温エッチ
ング技術の利点に着目してなされたものであり、請求項
1記載のドライエッチング処理方法では、試料に対して
複数のステップからなるエッチング処理を同一の処理装
置内で行うにあたり、前記ステップのうちの一のステッ
プのエッチング処理とこれに続くステップのエッチング
処理との間に、前記試料の温度を変化させて前記一のス
テップとこれに続くステップとで異なる温度のエッチン
グ処理を行うことを前記課題の解決手段としている。
The present invention has been made by paying attention to the advantages of the low temperature etching technique. In the dry etching method according to claim 1, the sample is etched by a plurality of steps. In the same processing apparatus, the temperature of the sample is changed between the etching process of one of the steps and the etching process of the subsequent step, and the one step and the subsequent step are performed. Performing etching treatment at different temperatures depending on the step is the means for solving the above-mentioned problems.

【0009】すなわち、このドライエッチング処理方法
によれば、一のステップのエッチング処理とこれに続く
ステップのエッチング処理との間で試料温度を変化させ
るので、例えば一のステップとしてメインエッチング処
理を常温で行い、これに続くステップとしてオーバーエ
ッチング処理を低温で行うようにすれば、オーバーエッ
チング処理時においては、形成される側壁保護膜が薄く
ても低温化により前述したごとくラジカル反応を抑制で
きることから、生じる過剰なラジカルアタックに耐え得
るようになる。したがって、この低温化によるラジカル
反応抑制効果により、試料への印加バイアスを低下させ
ても、アンダーカットやノッチングの発生の防止が可能
になる。また、各エッチング処理を同一の処理装置内で
行うことから、ステップ間における試料温度の変更に伴
う時間を短くすることが可能になる。
That is, according to this dry etching method, since the sample temperature is changed between the etching processing of one step and the etching processing of the subsequent steps, for example, the main etching processing is performed at room temperature as one step. If the overetching process is performed at a low temperature as a subsequent step, the radical reaction can be suppressed during the overetching process as described above even if the formed sidewall protection film is thin and the temperature is lowered. You will be able to withstand excessive radical attacks. Therefore, due to the effect of suppressing the radical reaction due to the lowering of the temperature, the occurrence of undercut or notching can be prevented even when the bias applied to the sample is reduced. In addition, since each etching process is performed in the same processing apparatus, it is possible to shorten the time required for changing the sample temperature between steps.

【0010】請求項4記載のドライエッチング処理方法
では、同一の処理装置内で複数のステップからなるエッ
チング処理を、複数の試料に対してそれぞれに繰り返し
て行うにあたり、前記ステップのうち最初のステップの
エッチング処理と最終のステップのエッチング処理との
間に、前記試料を支持する試料台の温度を変化させるこ
とによって試料の温度を変化させ、最初のステップと最
終のステップとで異なる温度のエッチング処理を行い、
かつ、前記最終のステップのエッチング処理が終了した
ら、次の試料を処理装置内に入れるに先立ち、前記最初
のステップのエッチング処理における試料設定温度に、
前記試料台の温度を変化させておくことを前記課題の解
決手段とした。
In the dry etching method according to the fourth aspect of the present invention, when the etching process including a plurality of steps is repeatedly performed on a plurality of samples in the same processing apparatus, the first step among the steps is performed. Between the etching process and the etching process of the final step, the temperature of the sample supporting the sample is changed to change the temperature of the sample, and the etching process of different temperatures is performed in the first step and the final step. Done,
And, when the etching process of the final step is completed, before putting the next sample into the processing apparatus, to the sample set temperature in the etching process of the first step,
Changing the temperature of the sample table was used as a means for solving the above problems.

【0011】このドライエッチング処理方法によれば、
最初のステップのエッチング処理と最終のステップのエ
ッチング処理との間異なる温度のエッチング処理を行う
ことから、前記請求項1の発明と同様の作用が得られ、
さらに、最終のステップのエッチング処理が終了した
ら、次の試料を同じ処理装置内に入れるに先立ち、前記
最初のステップのエッチング処理における試料設定温度
に、試料台の温度を変化させておくので、一つの試料の
エッチング処理が終了した後、次の試料のエッチング処
理にとりかかるまでの時間が短縮化される。
According to this dry etching method,
Since the etching process at the different temperature is performed between the etching process of the first step and the etching process of the final step, the same effect as the invention of claim 1 can be obtained,
Furthermore, after the etching process of the final step is completed, the temperature of the sample stage is changed to the sample set temperature in the etching process of the first step before the next sample is put in the same processing apparatus. After the etching process of one sample is completed, the time until the etching process of the next sample is started is shortened.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明のドライエッチング
処理方法を詳しく説明する。まず、本発明の処理方法の
実施に好適なエッチング装置について図4を用いてて説
明する。図4において符号1はプラズマエッチング装置
(以下、エッチング装置と略称する)である。このエッ
チング装置1は、RFアンテナを二箇所に設置したヘリ
コン波プラズマ発生源と、上下方向に移動可能なステー
ジとを備えて構成されたものであり、拡散チャンバー2
と、この拡散チャンバー2の上部に設けられたRFアン
テナ3、3と、拡散チャンバー2の天板2aの上にルー
プ状に設置されたRFアンテナ4と、拡散チャンバー2
の下部外側に設けられてエレクトロンの壁での消失を抑
えるためのカスプ磁場を形成するマルチポール磁石5と
を有したものである。RFアンテナ3、3は、拡散チャ
ンバー2の上部に形成された直径350mmの円筒状石
英菅からなるベルジャー6の外側を周回して設けられた
ものであり、M=1モードのプラズマが立つアンテナ形
状のものである。これらRFアンテナ3、3の外側に
は、内周コイルと外周コイルとからなるソレノイドコイ
ルアッセンブリ7が配設されている。このソレノイドコ
イルアッセンブリ7のうち内周コイルは、ヘリコン波の
伝搬に寄与し、外周コイルは生成されたプラズマの輸送
に寄与するものである。また、RFアンテナ3、3には
マッチングネットワーク8を介して電源9が接続されて
おり、RFアンテナ4にはマッチングネットワーク10
を介して電源11が接続されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The dry etching method of the present invention will be described in detail below. First, an etching apparatus suitable for carrying out the processing method of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 4, reference numeral 1 is a plasma etching apparatus (hereinafter, simply referred to as an etching apparatus). The etching apparatus 1 is configured to include a helicon wave plasma generation source having RF antennas installed at two locations and a stage movable in the vertical direction.
The RF antennas 3 and 3 provided on the diffusion chamber 2, the RF antenna 4 provided on the top plate 2a of the diffusion chamber 2 in a loop, and the diffusion chamber 2
And a multi-pole magnet 5 which is provided outside the lower part of the above and forms a cusp magnetic field for suppressing the disappearance of electrons at the wall. The RF antennas 3, 3 are provided around the outside of a bell jar 6 formed of a cylindrical quartz tube having a diameter of 350 mm formed in the upper part of the diffusion chamber 2, and have an antenna shape in which M = 1 mode plasma stands. belongs to. A solenoid coil assembly 7 including an inner peripheral coil and an outer peripheral coil is arranged outside the RF antennas 3 and 3. The inner peripheral coil of the solenoid coil assembly 7 contributes to the propagation of the helicon wave, and the outer peripheral coil contributes to the transportation of the generated plasma. A power source 9 is connected to the RF antennas 3 and 3 via a matching network 8, and the RF antenna 4 is connected to the matching network 10.
The power supply 11 is connected via.

【0013】また、拡散チャンバー2内には、ウエハ等
からなる試料Wを支持固定するためのステージ(試料
台)12が設けられ、さらに拡散チャンバー2内のガス
を排気するための排気口13が真空ポンプ等の負圧手段
(図示略)に接続されて形成されている。ステージ12
は、試料Wを上下に移動のための昇降機構(図示略)
と、ヒータ付きの静電チャックによるウエハ密着機構
(図示略)とを備えたもので、試料Wへの入射イオンエ
ネルギーを制御するためのバイアス電源14に接続され
たものである。
A stage (sample stage) 12 for supporting and fixing a sample W made of a wafer or the like is provided in the diffusion chamber 2, and an exhaust port 13 for exhausting the gas in the diffusion chamber 2 is further provided. It is formed by being connected to negative pressure means (not shown) such as a vacuum pump. Stage 12
Is a lifting mechanism (not shown) for moving the sample W up and down.
And a wafer contact mechanism (not shown) using an electrostatic chuck with a heater, which is connected to a bias power source 14 for controlling the ion energy incident on the sample W.

【0014】また、このステージ12には、冷媒配管1
5、16を介してチラー17が接続され、さらに試料W
の温度を計測するための蛍光ファイバ温度計18が接続
されている。チラー17は、Heガス等からなる−14
0℃のガス冷媒を冷媒配管15を介してステージ12に
供給し、かつ冷媒配管16を介してステージ12から返
送された冷媒を受け入れさらにこれを所定温度に冷却す
るもので、このようなガス冷媒の循環によってステージ
12上に支持固定された試料Wを冷却するものである。
チラー17に接続された冷媒配管15には極低温での動
作が可能な電子制御バルブ20が配設され、また冷媒配
管15と冷媒配管16との間のバイパス配管21にも極
低温での動作が可能な電子制御バルブ22が配設されて
いる。
The stage 12 is also provided with a refrigerant pipe 1
Chiller 17 is connected via 5 and 16, and sample W
A fluorescent fiber thermometer 18 for measuring the temperature is connected. The chiller 17 is made of He gas or the like-14.
The gas refrigerant of 0 ° C. is supplied to the stage 12 through the refrigerant pipe 15, and the refrigerant returned from the stage 12 is received through the refrigerant pipe 16 and further cooled to a predetermined temperature. Is used to cool the sample W supported and fixed on the stage 12.
The refrigerant pipe 15 connected to the chiller 17 is provided with an electronic control valve 20 capable of operating at cryogenic temperature, and the bypass pipe 21 between the refrigerant pipe 15 and the refrigerant pipe 16 is also operated at cryogenic temperature. An electronic control valve 22 capable of performing the above is provided.

【0015】ここで、試料Wの冷却の度合いは、チラー
17から供給される冷媒の流量によって制御されるよう
になっている。すなわち、ステージ12を冷却して試料
Wの温度を所望する温度に冷却するには、蛍光ファイバ
温度計18で検知された温度を制御装置(PIDコント
ローラ)23で検出し、ここで予め設定された試料Wの
温度との差から、予め実験や計算によて決定されたガス
冷媒流量となるように制御装置23で前記電子制御バル
ブ20、22の開閉度を制御する。なお、図4において
は、エッチングガス導入孔、ゲートバルブ等の装置細部
についてはその図示を省略している。
Here, the degree of cooling of the sample W is controlled by the flow rate of the refrigerant supplied from the chiller 17. That is, in order to cool the stage 12 to cool the temperature of the sample W to a desired temperature, the temperature detected by the fluorescent fiber thermometer 18 is detected by the control device (PID controller) 23 and is preset here. Based on the difference from the temperature of the sample W, the controller 23 controls the opening / closing degree of the electronic control valves 20 and 22 so that the gas refrigerant flow rate is determined in advance by experiments or calculations. In FIG. 4, details of the apparatus such as the etching gas introduction hole and the gate valve are omitted.

【0016】次に、このようなエッチング装置1を用い
た本発明のドライエッチング処理方法の第1実施形態例
を、図1(a)〜(c)を参照して説明する。この処理
方法は、本発明の方法を、Wポリサイドを2ステップの
エッチング処理によって加工する方法に適用した例であ
る。すなわち、この例は、図1(a)に示すようにシリ
コン基板30上のSiO2 膜31の上にポリシリコン層
32とWSix 層33とからなるWポリサイドを形成
し、さらにこの上にフォトレジストパターン34を形成
した試料Wの、Wポリサイドをエッチング処理してこれ
をフォトレジストパターン34に対応したパターン形状
に加工するもので、第1ステップとして常温でメインエ
ッチングを、続く第2ステップとして低温によるオーバ
ーエッチングを行うものである。
Next, a first embodiment of the dry etching method of the present invention using such an etching apparatus 1 will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (c). This processing method is an example in which the method of the present invention is applied to a method of processing W polycide by a two-step etching process. That is, in this example, as shown in FIG. 1A, a W polycide including a polysilicon layer 32 and a WSi x layer 33 is formed on a SiO 2 film 31 on a silicon substrate 30, and a photo film is formed on the W polycide. The W polycide of the sample W on which the resist pattern 34 is formed is subjected to an etching treatment to process it into a pattern shape corresponding to the photoresist pattern 34. The first step is main etching at room temperature, and the second step is low temperature. Over etching is performed.

【0017】まず、以下の条件で常温(20℃)による
第1ステップのメインエッチングを行い、図1(b)に
示すようにWSix 層33とポリシリコン層32とを、
ポリシリコン層32の一部を残した状態にまでエッチン
グ除去する。 ・第1ステップ(メインエッチング) エッチングガス;Cl2 /O2 50/10SCCM 圧 ;5mTorr ソースパワー1(RFアンテナ4);2500W(1
3.56Hz) ソースパワー2(RFアンテナ3、3);2500W
(13.56Hz) RFバイアス ;100W 試料温度 ;20℃ なお、ここでの試料温度調整については、ステージ12
に備えられた静電チャックのヒータ(図示略)とチラー
17による冷却とを併用して行い、特に前述した制御装
置23による冷却制御によって試料温度を微調整してい
る。
[0017] First, the main etching of the first step by a normal temperature (20 ° C.) under the following conditions, and a WSi x layer 33 and the polysilicon layer 32 as shown in FIG. 1 (b),
The polysilicon layer 32 is removed by etching until a part thereof is left. First step (main etching) etching gas; Cl 2 / O 2 50/10 SCCM pressure; 5 mTorr source power 1 (RF antenna 4); 2500 W (1
3.56Hz) Source power 2 (RF antennas 3, 3); 2500W
(13.56 Hz) RF bias; 100 W Sample temperature; 20 ° C. For the sample temperature adjustment here, refer to Stage 12
The heater of the electrostatic chuck (not shown) provided in the above is used together with the cooling by the chiller 17, and in particular, the sample temperature is finely adjusted by the cooling control by the control device 23 described above.

【0018】次に、この第1ステップに続く第2ステッ
プのオーバーエッチング処理を行うため、一旦エッチン
グ装置1における放電を切り、拡散チャンバー2内に残
存するガスを排気口13から排気する。そして、後述す
る第2ステップに用いるエッチングガス(本実施形態例
では第1ステップと同一のガスを用いている)を拡散チ
ャンバー2内に導入し、このガスを安定させて拡散チャ
ンバー2内を一定の圧力に調整する。また、このような
一連の操作の間に、すなわち第1ステップのエッチング
処理が終了したら直ちに、前記チラー17による冷却シ
ステムにおける、バイパス配管21の電子制御バルブ2
2を全閉し、さらに冷媒配管15の電子制御バルブ20
を全開して、チラー17から−140℃のガス冷媒をス
テージ12に供給し、試料Wを急速冷却する。
Next, in order to perform the over-etching process of the second step following the first step, the discharge in the etching apparatus 1 is once cut off, and the gas remaining in the diffusion chamber 2 is exhausted from the exhaust port 13. Then, an etching gas used in the second step described later (in this embodiment, the same gas as that used in the first step is used) is introduced into the diffusion chamber 2, and this gas is stabilized to keep the inside of the diffusion chamber 2 constant. Adjust to the pressure of. In addition, during such a series of operations, that is, immediately after the etching process of the first step is completed, the electronic control valve 2 of the bypass pipe 21 in the cooling system by the chiller 17 is performed.
2, the electronic control valve 20 of the refrigerant pipe 15
Is fully opened to supply a gas refrigerant of −140 ° C. from the chiller 17 to the stage 12 to rapidly cool the sample W.

【0019】すると、このような急速冷却によって試料
Wは、約30秒という短時間で後述するエッチング温度
である−30℃に到達した。このとき、前述した一連の
操作、すなわち放電を切ってから拡散チャンバー2内の
残存ガスを排気し、さらに新たなエッチングガス導入し
てこれを安定させるといった一連の操作が、急速冷却に
要する時間以上あるいはほぼ同じ時間かかることから、
この急速冷却に要する時間が、試料Wのエッチング処理
に要する時間を遅らせる要因となることがない。
Then, due to such rapid cooling, the sample W reached an etching temperature of -30 ° C. described later in a short time of about 30 seconds. At this time, the series of operations described above, that is, the series of operations of discharging the residual gas in the diffusion chamber 2 after the discharge is cut off and introducing a new etching gas to stabilize the gas is more than the time required for rapid cooling. Or because it takes almost the same time,
The time required for this rapid cooling does not delay the time required for the etching process of the sample W.

【0020】続いて、放電を再度行って以下の条件で低
温(−30℃)による第2ステップのオーバーエッチン
グを行い、図1(c)に示すようにSiO2 膜32上に
露出した状態で残ったポリシリコン層32の一部をエッ
チング除去する。 ・第2ステップ(オーバーエッチング) エッチングガス;Cl2 /O2 50/10SCCM 圧 ;5mTorr ソースパワー1(RFアンテナ4);2500W(1
3.56Hz) ソースパワー2(RFアンテナ3、3);2500W
(13.56Hz) RFバイアス ;20W 試料温度 ;−30℃
Subsequently, the discharge is performed again, and the second step over-etching is performed at a low temperature (−30 ° C.) under the following conditions to expose the SiO 2 film 32 as shown in FIG. 1C. A part of the remaining polysilicon layer 32 is removed by etching. Second step (over etching) etching gas; Cl 2 / O 2 50/10 SCCM pressure; 5 mTorr source power 1 (RF antenna 4); 2500 W (1
3.56Hz) Source power 2 (RF antennas 3, 3); 2500W
(13.56 Hz) RF bias; 20 W sample temperature; -30 ° C

【0021】このようにしてオーバーエッチング処理を
行うと、このエッチング処理が低温冷却下における処理
であることから、形成される側壁保護膜が薄くても低温
化によりラジカル反応を抑制することができ、したがっ
て過剰なラジカルアタックに耐え得るようになり、第1
ステップに比べて100Wから20Wと試料への印加バ
イアスを低くしても、アンダーカットやノッチングの発
生を抑えることができる。よって、100%のオーバー
エッチ下でも形状に影響を与えることなく、選択比10
0以上を確保しつつ、図1(c)に示したように十分な
異方性形状を確保することができる。
When the over-etching process is performed in this way, the etching process is performed under low-temperature cooling. Therefore, even if the formed sidewall protective film is thin, the radical reaction can be suppressed by lowering the temperature. Therefore, it becomes possible to withstand excessive radical attacks, and
Even if the applied bias to the sample is reduced to 100 W to 20 W as compared with the step, undercut and notching can be suppressed. Therefore, even under 100% over-etching, the selection ratio is 10 without affecting the shape.
It is possible to secure a sufficient anisotropic shape as shown in FIG. 1C while securing 0 or more.

【0022】このようなドライエッチング処理方法にあ
っては、高選択比と、異方性形状の確保、すなわち高精
度微細加工とを両立させることができ、しかも、各ステ
ップを同一のエッチング装置1で行うことによって試料
温度をステップ間で容易にしかも短時間で変化させるこ
とができるようにしたので、ステップ間における放電の
停止やエッチングガスの変更などといった一連の操作に
要する時間内、あるいはこれに近い時間で温度変更を行
うことができ、したがってスループットを低下させるこ
となく複数のステップからなるドライエッチング処理を
迅速に行うことができる。
In such a dry etching method, it is possible to achieve both a high selection ratio and an anisotropic shape, that is, high-precision microfabrication, and each step has the same etching apparatus 1. By doing so, the sample temperature can be easily changed between steps and in a short time, so it is possible to change the sample temperature within the time required for a series of operations such as stopping the discharge or changing the etching gas between steps. The temperature can be changed in a short time, and thus the dry etching process including a plurality of steps can be rapidly performed without lowering the throughput.

【0023】なお、このような2ステップのエッチング
処理が終了した後、新たな試料に対して同じ処理装置で
同じ処理を連続して繰り返し行う場合には、第2ステッ
プが終了して処理後の試料を取り出した後、新たな試料
を拡散チャンバ2内に入れるに先立って最初のステッ
プ、この例では第1ステップにおける試料設定温度にス
テージ12を調整しておく。すなわち、前記第1実施形
態例では、第2ステップで試料設定温度を−30℃にし
ていたのを、静電チャックのヒータ(図示略)でステー
ジ12を加熱し、さらにチラー17による冷却の度合い
を、例えばチラー17による冷却システムにおける、バ
イパス配管21の電子制御バルブ22を全開し、かつ冷
媒配管15の電子制御バルブ20を全閉して、チラー1
7からステージ12へのガス冷媒の供給を止めるといっ
た方法でステージを急速加熱する。すると、一つの試料
のエッチング処理が終了した後、新たな試料のエッチン
グ処理にとりかかるまでの時間を短縮化することがで
き、特に、新たな試料を拡散チャンバ2内に搬送するま
での時間内、あるいはこれに近い時間でステージ12試
料設定温度にまで温度変更できれば、スループットを低
下させることなく、すなわち十分な生産性の効率を確保
した状態で複数のステップからなるドライエッチング処
理を行うことができる。
After the completion of the two-step etching process, if the same process is continuously repeated on a new sample with the same processing apparatus, the second step is completed and the post-process is completed. After taking out the sample, the stage 12 is adjusted to the sample set temperature in the first step, in this example, the first step, before introducing a new sample into the diffusion chamber 2. That is, in the first embodiment, the sample setting temperature was set to −30 ° C. in the second step, but the stage 12 was heated by the heater (not shown) of the electrostatic chuck, and the degree of cooling by the chiller 17 was performed. For example, in the cooling system using the chiller 17, the electronic control valve 22 of the bypass pipe 21 is fully opened, and the electronic control valve 20 of the refrigerant pipe 15 is fully closed, so that the chiller 1
The stage is rapidly heated by a method of stopping the supply of the gas refrigerant from 7 to the stage 12. Then, after the etching process of one sample is completed, it is possible to shorten the time until the etching process of a new sample is started, and in particular, during the time until the new sample is transported into the diffusion chamber 2, Alternatively, if the temperature can be changed to the stage 12 sample set temperature in a time close to this, the dry etching process including a plurality of steps can be performed without lowering the throughput, that is, in the state where sufficient productivity efficiency is secured.

【0024】次に、図4に示したエッチング装置1を用
いた本発明のドライエッチング処理方法の第2実施形態
例を、図2(a)〜(c)を参照して説明する。この処
理方法は、本発明の方法を、コンタクトホールをエッチ
ング処理によって加工する方法に適用した例である。す
なわち、この例は、図2(a)に示すようにシリコン基
板40上のSiO2 層41の上にフォトレジストパター
ン42を形成した試料Wの、SiO2 層41をエッチン
グ処理してこれをフォトレジストパターン42に対応し
たパターン形状に加工するもので、第1ステップとして
常温でジャストエッチング(メインエッチング)を、続
く第2ステップとして低温によるオーバーエッチングを
行うものである。
Next, a second embodiment of the dry etching method of the present invention using the etching apparatus 1 shown in FIG. 4 will be described with reference to FIGS. 2 (a) to 2 (c). This processing method is an example in which the method of the present invention is applied to a method of processing a contact hole by etching. That is, this example, the photo this by the sample W forming a photoresist pattern 42 is formed on the SiO 2 layer 41 on the silicon substrate 40 as shown in FIG. 2 (a), the SiO 2 layer 41 was etched It is processed into a pattern shape corresponding to the resist pattern 42. Just etching (main etching) is performed at room temperature as the first step, and overetching at low temperature is performed as the second step.

【0025】まず、以下の条件で第1ステップのジャス
トエッチングを行い、図1(b)に示すようにSiO2
層41を、薄膜となる一部を残した状態にまでエッチン
グ除去する。 ・第1ステップ(ジャストエッチング) エッチングガス;C4 8 /O2 50/10SCCM 圧 ;5mTorr ソースパワー1(RFアンテナ4);2500W(1
3.56Hz) ソースパワー2(RFアンテナ3、3);2500W
(13.56Hz) パルスON/OFF;10μsec/30μsec RFバイアス ;500W 試料温度 ;20℃ なお、ここでの試料温度調整についても、第1実施形態
例の場合と同様に、ステージ12に備えられた静電チャ
ックのヒータ(図示略)とチラー17による冷却とを併
用して行い、特に前述した制御装置23による冷却制御
によって試料温度を微調整している。
First, just etching in the first step is performed under the following conditions, and SiO 2 is removed as shown in FIG.
The layer 41 is removed by etching so that a part of the thin film remains. First step (just etching) Etching gas; C 4 F 8 / O 2 50/10 SCCM pressure; 5 mTorr Source power 1 (RF antenna 4); 2500 W (1
3.56Hz) Source power 2 (RF antennas 3, 3); 2500W
(13.56 Hz) Pulse ON / OFF; 10 μsec / 30 μsec RF bias; 500 W Sample temperature; 20 ° C. The sample temperature adjustment here is also provided on the stage 12 as in the case of the first embodiment. The heater (not shown) of the electrostatic chuck and the cooling by the chiller 17 are used together, and the sample temperature is finely adjusted by the cooling control by the control device 23 described above.

【0026】次に、この第1ステップに続く第2ステッ
プのオーバーエッチング処理を行うため、一旦エッチン
グ装置1における放電を切り、拡散チャンバー2内に残
存するガスを排気口13から排気する。そして、後述す
る第2ステップに用いるエッチングガス(本実施形態例
でも第1ステップと同一のガスを用いている)を拡散チ
ャンバー2内に導入し、このガスを安定させて拡散チャ
ンバー2内を一定の圧力に調整する。また、このような
一連の操作の間に、すなわち第1ステップのエッチング
処理が終了したら直ちに、前記チラー17による冷却シ
ステムにおける、バイパス配管21の電子制御バルブ2
2を全閉し、さらに冷媒配管15の電子制御バルブ20
を全開して、チラー17から−140℃のガス冷媒をス
テージ12に供給し、試料Wを急速冷却する。
Next, in order to perform the over-etching process of the second step following the first step, the discharge in the etching apparatus 1 is once cut off, and the gas remaining in the diffusion chamber 2 is exhausted from the exhaust port 13. Then, an etching gas used in the second step described later (the same gas as in the first step is also used in this embodiment) is introduced into the diffusion chamber 2, and this gas is stabilized to keep the inside of the diffusion chamber 2 constant. Adjust to the pressure of. In addition, during such a series of operations, that is, immediately after the etching process of the first step is completed, the electronic control valve 2 of the bypass pipe 21 in the cooling system by the chiller 17 is performed.
2, the electronic control valve 20 of the refrigerant pipe 15
Is fully opened to supply a gas refrigerant of −140 ° C. from the chiller 17 to the stage 12 to rapidly cool the sample W.

【0027】すると、このような急速冷却によって試料
Wは、前記第1実施形態例の場合と同様に約30秒とい
う短時間で後述するエッチング温度である−50℃に到
達した。したがって、この第2実施形態例にあっても、
放電を切ってから拡散チャンバー2内の残存ガスを排気
し、さらに新たなエッチングガス導入してこれを安定さ
せるといった一連の操作が、急速冷却に要する時間以上
にかかることから、この急速冷却に要する時間が、試料
Wのエッチング処理に要する時間を遅らせる要因となる
ことがない。
Then, due to such rapid cooling, the sample W reached the below-mentioned etching temperature of -50 ° C. in a short time of about 30 seconds as in the case of the first embodiment. Therefore, even in this second embodiment,
Since a series of operations such as discharging the residual gas in the diffusion chamber 2 after the discharge is cut off and introducing a new etching gas to stabilize the same takes more than the time required for the rapid cooling, this rapid cooling is required. The time does not delay the time required for the etching process of the sample W.

【0028】続いて、放電を再度行って以下の条件で低
温(−50℃)による第2ステップのオーバーエッチン
グを行い、図2(c)に示すようにシリコン基板40上
に露出した状態で残ったSiO2 層41の一部をエッチ
ング除去し、コンタクトホール43を形成する。 ・第2ステップ(オーバーエッチ) エッチングガス;C4 8 /O2 50/10SCCM 圧 ;5mTorr ソースパワー1(RFアンテナ4);2500W(1
3.56Hz) ソースパワー2(RFアンテナ3、3);2500W
(13.56Hz) パルスON/OFF;10μsec/30μsec RFバイアス ;200W 試料温度 ;−50℃
Subsequently, the discharge is performed again, and the second step over-etching is performed at a low temperature (-50 ° C.) under the following conditions, leaving the silicon substrate 40 exposed as shown in FIG. 2 (c). A part of the SiO 2 layer 41 is removed by etching to form a contact hole 43. Second step (overetch) etching gas; C 4 F 8 / O 2 50/10 SCCM pressure; 5 mTorr source power 1 (RF antenna 4); 2500 W (1
3.56Hz) Source power 2 (RF antennas 3, 3); 2500W
(13.56 Hz) Pulse ON / OFF; 10 μsec / 30 μsec RF bias; 200 W Sample temperature; −50 ° C.

【0029】このようにしてオーバーエッチング処理を
行うと、このエッチング処理が低温冷却下における処理
であることから、前記第1実施形態例の場合と同様に形
成される側壁保護膜が薄くても低温化によりラジカル反
応を抑制することができ、したがって過剰なラジカルア
タックに耐え得るようになり、第1ステップに比べて5
00Wから200Wと試料への印加バイアスを低くして
も、アンダーカットやノッチングの発生を抑えることが
できる。よって、例えば第1ステップのジャストエッチ
ングから低温化してしまうと、形成するコンタクトホー
ルの側壁に有機ポリマーが堆積してコンタクトホールの
形状がテーパ化してしまい、微細なホール開口ができな
くなってしまうものの、本実施形態例のようにオーバー
エッチングのみ低温化することにより、この問題を解消
してシリコン基板40に対する選択比100以上を確保
しつつ、図2(c)に示したように十分な異方性形状の
コンタクトホール43を再現性良く形成することができ
る。したがって、このようなドライエッチング処理方法
にあっても、高選択比と、異方性形状の確保、すなわち
高精度微細加工とを両立させることができ、しかも、ス
ループットを低下させることなく複数のステップからな
るドライエッチング処理を行うことができる。
When the over-etching process is performed in this manner, this etching process is performed under low temperature cooling. Therefore, even if the side wall protective film formed as in the case of the first embodiment is thin, the temperature is low. As a result, the radical reaction can be suppressed, and thus it becomes possible to withstand an excessive radical attack.
Even if the applied bias to the sample is lowered from 00 W to 200 W, undercut and notching can be suppressed. Therefore, for example, when the temperature is lowered from the just etching in the first step, the organic polymer is deposited on the side wall of the contact hole to be formed and the shape of the contact hole is tapered, which makes it impossible to form a fine hole. By lowering the temperature of only the over-etching as in the present embodiment, this problem is solved and a selection ratio of 100 or more with respect to the silicon substrate 40 is secured, while sufficient anisotropy is obtained as shown in FIG. 2C. The shaped contact hole 43 can be formed with good reproducibility. Therefore, even with such a dry etching method, it is possible to achieve both a high selection ratio and an anisotropic shape, that is, high-precision microfabrication, and a plurality of steps without lowering the throughput. Dry etching treatment consisting of

【0030】なお、このような2ステップのエッチング
処理が終了した後、新たな試料に対して同じ処理装置で
同じ処理を連続して繰り返し行う場合にも、先の例の場
合と同様に第2ステップが終了して処理後の試料を取り
出した後、新たな試料を拡散チャンバ2内に入れるに先
立って最初のステップ、この例では第1ステップにおけ
る試料設定温度にステージ12を調整しておけば、スル
ープットを低下させることなく、十分な生産性の効率を
確保した状態で複数のステップからなるドライエッチン
グ処理を行うことができる。
Even when the same processing is continuously repeated for a new sample after the completion of the two-step etching processing, the second sample is used as in the case of the previous example. After the step is completed and the processed sample is taken out, before the new sample is put into the diffusion chamber 2, the stage 12 should be adjusted to the sample set temperature in the first step, in this example, the first step. The dry etching process including a plurality of steps can be performed in a state where sufficient productivity efficiency is secured without lowering the throughput.

【0031】次に、本発明のドライエッチング処理方法
の第3実施形態例を、図3(a)〜(c)を参照して説
明する。この処理方法は、本発明の方法を、高段差を有
するSiO2 層上のポリシリコンを加工する方法に適用
した例である。すなわち、この例は、図3(a)に示す
ようにシリコン基板(図示略)上に形成された高段差を
有するSiO2 層50の上にポリシリコン層51を形成
し、その上にフォトレジストパターン52を形成した試
料Wの、ポリシリコン層51をエッチング処理してこれ
をフォトレジストパターン52に対応したパターン形状
に加工するもので、第1ステップとして低温によるメイ
ンエッチングを、続く第2ステップとして高温によるオ
ーバーエッチングを行うものである。なお、本実施形態
例では、エッチング装置として、図4に示したエッチン
グ装置1における冷却手段とその制御機構、すなわち冷
媒配管15、16、チラー17、蛍光ファイバ温度計1
8、制御装置、電子制御バルブ20、22、バイパス配
管21、制御装置23と、ステージ12とを備えたEC
R型のエッチャー(図示略)を用いている。
Next, a third embodiment of the dry etching method of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (c). This processing method is an example in which the method of the present invention is applied to a method of processing polysilicon on a SiO 2 layer having a high step. That is, in this example, as shown in FIG. 3A, a polysilicon layer 51 is formed on a SiO 2 layer 50 having a high step formed on a silicon substrate (not shown), and a photoresist is formed thereon. The polysilicon layer 51 of the sample W on which the pattern 52 is formed is etched and processed into a pattern shape corresponding to the photoresist pattern 52. As a first step, main etching at a low temperature is performed, and as a subsequent second step. Overetching is performed at a high temperature. In this embodiment, as the etching apparatus, the cooling means and its control mechanism in the etching apparatus 1 shown in FIG. 4, that is, the refrigerant pipes 15, 16, the chiller 17, the fluorescent fiber thermometer 1 are used.
EC equipped with 8, control device, electronically controlled valves 20, 22, bypass pipe 21, control device 23, and stage 12
An R type etcher (not shown) is used.

【0032】まず、以下の条件で第1ステップのメイン
エッチングを行い、図3(b)に示すようにポリシリコ
ン層51をエッチング除去する。 ・第1ステップ1(メインエッチング) エッチングガス;Cl2 /O2 90/10SCCM 圧 ;10mTorr μ波パワー ;850W RFバイアス ;100W 試料温度 ;−30℃ このようにしてエッチング処理すると、このエッチング
が試料温度を−30℃とする低温エッチングであること
から、ポリシリコン層51から形成されたエッチングパ
ターン51aには強固な側壁保護膜が形成される。この
とき、SiO2層50の段差部50aでは、ここに形成
されたポリシリコン層51が他の部位に比べその層厚が
厚くなっていることから、エッチングによって除去され
ないストリンガー(エッチ残り)53が形成される。
First, the main etching of the first step is performed under the following conditions, and the polysilicon layer 51 is removed by etching as shown in FIG. First step 1 (main etching) etching gas; Cl 2 / O 2 90/10 SCCM pressure; 10 mTorr μ wave power; 850 W RF bias; 100 W sample temperature; -30 ° C. Since the etching is performed at a low temperature of -30 [deg.] C., a strong sidewall protective film is formed on the etching pattern 51a formed of the polysilicon layer 51. At this time, in the step portion 50a of the SiO 2 layer 50, since the polysilicon layer 51 formed here is thicker than the other portions, the stringer (etch residue) 53 that is not removed by etching is formed. It is formed.

【0033】なお、ここでの試料温度調整については、
第1、第2実施形態例の場合の、第2ステップにおける
温度調整と同様にして行われる。次に、この第1ステッ
プに続く第2ステップのオーバーエッチング処理を行う
ため、前述した冷却手段の制御機構、およびステージ1
2に設けられたヒータを調整し、試料Wを急速加熱す
る。すると、このような急速加熱によって試料Wは、約
50秒という短時間で後述するエッチング温度である5
0℃に到達した。したがって、この第3実施形態例にあ
っても、この急速加熱に要する時間が、試料Wのエッチ
ング処理に要する時間を遅らせる要因となることがな
い。
Regarding the sample temperature adjustment here,
This is performed in the same manner as the temperature adjustment in the second step in the case of the first and second embodiments. Next, in order to perform the overetching process of the second step following the first step, the control mechanism of the cooling means and the stage 1 described above are used.
The heater provided in 2 is adjusted to rapidly heat the sample W. Then, by such rapid heating, the sample W has an etching temperature of 5 which will be described later in a short time of about 50 seconds.
Reached 0 ° C. Therefore, even in the third embodiment, the time required for this rapid heating does not become a factor that delays the time required for the etching process of the sample W.

【0034】続いて、放電を再度行って以下の条件で高
温(50℃)による第2ステップのオーバーエッチング
を行い、図3(c)に示すようにSiO2 層50の段差
部50aに形成されたストリンガー(エッチ残り)53
を除去する。 ・第2ステップ(オーバーエッチング) エッチングガス;Cl2 100SCCM 圧 ;10mTorr μ波パワー ;850W RFバイアス ;50W 試料温度 ;50℃ このようなオーバーエッチング処理を行うと、試料温度
を高温(50℃)にしたことによってラジカル反応が促
進されるので、段差部50aに形成されたストリンガー
53を容易に除去することができる。またこのとき、エ
ッチングパターン51aは、第1ステップで低温エッチ
ングしたことによりその側壁に強固な側壁保護膜を形成
しているので、このオーバーエッチングによってその形
状に影響を受けることがない。
Subsequently, the discharge is performed again, and the second step overetching is performed at a high temperature (50 ° C.) under the following conditions to form a step portion 50a of the SiO 2 layer 50 as shown in FIG. 3C. Stringer (remaining etch) 53
Is removed. Second step (overetching) Etching gas; Cl 2 100 SCCM pressure; 10 mTorr μ wave power; 850 W RF bias; 50 W Sample temperature; 50 ° C. When such over-etching treatment is performed, the sample temperature becomes high (50 ° C.). Since the radical reaction is promoted by doing so, the stringer 53 formed on the step portion 50a can be easily removed. Further, at this time, since the etching pattern 51a is formed by the low temperature etching in the first step to form a strong sidewall protection film on its sidewall, the shape thereof is not affected by this overetching.

【0035】したがって、このドライエッチング処理方
法にあっても、前記第1、第2の実施形態例と同様に高
選択比と、異方性形状の確保、すなわち高精度微細加工
とを両立させることができ、しかも、スループットを低
下させることなく複数のステップからなるドライエッチ
ング処理を行うことができる。なお、このような2ステ
ップのエッチング処理が終了した後、新たな試料に対し
て同じ処理装置で同じ処理を連続して繰り返し行う場合
にも、先の例の場合と同様に第2ステップが終了して処
理後の試料を取り出した後、新たな試料をチャンバ内に
入れるに先立って最初のステップ、この例では第1ステ
ップにおける試料設定温度にステージを調整しておけ
ば、スループットを低下させることなく、十分な生産性
の効率を確保した状態で複数のステップからなるドライ
エッチング処理を行うことができる。
Therefore, even in this dry etching method, as in the first and second embodiments, both a high selection ratio and an anisotropic shape can be ensured, that is, high-precision micromachining can be achieved. Moreover, the dry etching process including a plurality of steps can be performed without lowering the throughput. Even when the same process is continuously repeated for a new sample after the completion of the two-step etching process, the second step is completed as in the case of the previous example. After removing the processed sample, the throughput will be reduced if the stage is adjusted to the sample set temperature in the first step, in this example the first step, before inserting a new sample into the chamber. Instead, the dry etching process including a plurality of steps can be performed while ensuring sufficient productivity efficiency.

【0036】また、前記実施形態例では、全てエッチン
グ処理を二つのステップで構成したが、本発明はこれに
限定されることなく三つ以上のステップでエッチング処
理を行ってもよい。さらに、前記第1実施形態例、第2
実施形態例のごとく第1ステップが常温で行うメインエ
ッチングあるいはジャストエッチングであり、これにこ
れに続く第2ステップが低温で行うオーバーエッチング
である場合、これらのステップの間に、同一処理装置内
にて第1ステップ後の試料をO2 プラズマ処理あるいは
2プラズマ処理してもよい。このようなプラズマ処理
を行うと、試料のエッチングパターンはその側壁が酸化
あるいは窒化され、この側壁部に強固な酸化物あるいは
窒化物が形成されることから、その後に行う低温でのオ
ーバーエッチングの際、エッチングパターンが過剰にエ
ッチングされ、これにより最終的に得られるエッチング
パターンの形状が所望形状と大きく異なってしまうこと
を防止することができ、異方性形状の確保をより一層確
実にすることができる。
Further, in the above-mentioned embodiment, the etching process is composed of two steps, but the present invention is not limited to this, and the etching process may be carried out in three or more steps. Further, the first embodiment example, the second embodiment
When the first step is the main etching or the just etching performed at room temperature and the second step subsequent to this is the over-etching performed at the low temperature as in the embodiment, the same processing apparatus is installed between these steps. The sample after the first step may be subjected to O 2 plasma treatment or N 2 plasma treatment. When such a plasma treatment is performed, the side wall of the etching pattern of the sample is oxidized or nitrided, and a strong oxide or nitride is formed on this side wall portion. It is possible to prevent the etching pattern from being excessively etched, and thus the shape of the finally obtained etching pattern to be largely different from the desired shape, and to secure the anisotropic shape more reliably. it can.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように本発明における請求
項1記載のドライエッチング処理方法は、一のステップ
のエッチング処理とこれに続くステップのエッチング処
理との間で試料温度を変化させるので、例えば一のステ
ップとしてメインエッチング処理を常温で行い、これに
続くステップとしてオーバーエッチング処理を低温で行
うようにすれば、オーバーエッチング処理時において
は、形成される側壁保護膜が薄くても低温化により前述
したごとくラジカル反応を抑制できることから、生じる
過剰なラジカルアタックに耐え得るようになる。したが
って、この低温化によるラジカル反応抑制効果により、
試料への印加バイアスを低下させても、アンダーカット
やノッチングの発生を防止することができ、これにより
高選択比と、異方性形状の確保、すなわち高精度微細加
工とを両立させることができる。また、各エッチング処
理を同一の処理装置内で行うことから、ステップ間にお
ける試料温度の変更に伴う時間を短くすることができ
る。したがって、この試料温度の変更に伴う時間を、例
えばステップ間における放電の停止やエッチングガスの
変更などといった一連の操作に要する時間内、あるいは
これに近い時間で温度変更を行うようにすれば、スルー
プットを低下させることなく複数のステップからなるド
ライエッチング処理を行うことができる。
As described above, the dry etching method according to the first aspect of the present invention changes the sample temperature between the etching processing in one step and the etching processing in the subsequent step. If the main etching process is performed at room temperature as one step and the overetching process is performed at a low temperature as a subsequent step, even if the side wall protective film to be formed is thin, the temperature is lowered by the low temperature during the overetching process. Since the radical reaction can be suppressed as described above, it becomes possible to withstand the excessive radical attack that occurs. Therefore, due to the effect of suppressing the radical reaction due to this low temperature,
Even if the bias applied to the sample is lowered, it is possible to prevent undercut and notching, and thus it is possible to achieve both a high selection ratio and an anisotropic shape, that is, high-precision micromachining. . Further, since each etching process is performed in the same processing apparatus, the time required for changing the sample temperature between steps can be shortened. Therefore, if the time required for changing the sample temperature is set within the time required for a series of operations such as stopping the discharge between steps or changing the etching gas, or if the temperature is changed within a time close to this, the throughput can be improved. It is possible to perform a dry etching process including a plurality of steps without decreasing the temperature.

【0038】請求項4記載のドライエッチング処理方法
は、最初のステップのエッチング処理と最終のステップ
のエッチング処理との間異なる温度のエッチング処理を
行うことから、前記請求項1の発明と同様の効果を得る
ことができる。さらに、最終のステップのエッチング処
理が終了したら、次の試料を同じ処理装置内に入れるに
先立ち、前記最初のステップのエッチング処理における
試料設定温度に、試料台の温度を変化させておくので、
一つの試料のエッチング処理が終了した後、次の試料の
エッチング処理にとりかかるまでの時間を短縮化するこ
とができ、これにより生産性の向上を図ることができ
る。
According to the dry etching method of the fourth aspect, since the etching processing of the first step and the etching processing of the final step are performed at different temperatures, the same effect as that of the invention of the first aspect is provided. Can be obtained. Furthermore, after the etching process of the final step is completed, before the next sample is put in the same processing apparatus, the temperature of the sample stage is changed to the sample set temperature in the etching process of the first step.
After the etching process of one sample is completed, the time until the etching process of the next sample is started can be shortened, which can improve the productivity.

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

【図1】(a)〜(c)は本発明のドライエッチング処
理方法の第1実施形態例を処理順に説明するための要部
側断面図である。
1A to 1C are side sectional views of main parts for explaining a first embodiment example of a dry etching method of the present invention in the order of processing.

【図2】(a)〜(c)は本発明のドライエッチング処
理方法の第2実施形態例を処理順に説明するための要部
側断面図である。
2A to 2C are side cross-sectional views of a main part for explaining a second embodiment of the dry etching method of the present invention in the order of processing.

【図3】(a)〜(c)は本発明のドライエッチング処
理方法の第3実施形態例を処理順に説明するための要部
側断面図である。
3 (a) to 3 (c) are side cross-sectional views for explaining a third embodiment of the dry etching method of the present invention in the order of processing.

【図4】本発明の方法を実施するのに好適なエッチング
装置の概略構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an etching apparatus suitable for carrying out the method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラズマエッチング装置 12 ステージ(試料
台) 30、40 シリコン基板 31 SiO2 膜 3
2 ポリシリコン膜 33 WSix 層 34、42、52 フォトレジス
トパターン 41、50 SiO2 層 43 コンタクトホール 51 ポリシリコン層 W 試料
1 Plasma Etching Device 12 Stage (Sample Stand) 30, 40 Silicon Substrate 31 SiO 2 Film 3
2 polysilicon film 33 WSi x layer 34, 42, 52 photoresist pattern 41, 50 SiO 2 layer 43 contact hole 51 polysilicon layer W sample

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料に対して複数のステップからなるエ
ッチング処理を同一の処理装置内で行うドライエッチン
グ処理方法であって、 前記ステップのうちの一のステップのエッチング処理と
これに続くステップのエッチング処理との間に、前記試
料の温度を変化させて前記一のステップとこれに続くス
テップとで異なる温度のエッチング処理を行うことを特
徴とするドライエッチング処理方法。
1. A dry etching method for performing an etching process of a plurality of steps on a sample in the same processing apparatus, wherein an etching process of one of the steps and an etching of a subsequent step. During the treatment, the temperature of the sample is changed to perform the etching treatment at different temperatures in the one step and the subsequent step.
【請求項2】 前記ステップのうちの一のステップが試
料温度を常温とするメインエッチング処理であり、これ
に続くステップのエッチング処理が試料温度を低温とす
るオーバーエッチング処理であることを特徴とする請求
項1記載のドライエッチング処理方法。
2. One of the steps is a main etching process for keeping the sample temperature at room temperature, and an etching process for the subsequent steps is an over-etching process for keeping the sample temperature at a low temperature. The dry etching method according to claim 1.
【請求項3】 前記一のステップのメインエッチング処
理と、これに続くステップのオーバーエッチング処理と
の間に、同一処理装置内にて前記メインエッチング処理
後の試料をO2 プラズマ処理あるいはN2 プラズマ処理
することを特徴とする請求項2記載のドライエッチング
処理方法。
3. The sample after the main etching treatment is treated with O 2 plasma or N 2 plasma in the same treatment apparatus between the main etching treatment of the one step and the over etching treatment of the subsequent step. The dry etching treatment method according to claim 2, wherein the dry etching treatment is performed.
【請求項4】 同一の処理装置内で複数のステップから
なるエッチング処理を、複数の試料に対してそれぞれに
繰り返して行うドライエッチング処理方法であって、 前記ステップのうち最初のステップのエッチング処理と
最終のステップのエッチング処理との間に、前記試料を
支持する試料台の温度を変化させることによって試料の
温度を変化させ、最初のステップと最終のステップとで
異なる温度のエッチング処理を行い、 かつ、前記最終のステップのエッチング処理が終了した
ら、次の試料を処理装置内に入れるに先立ち、前記最初
のステップのエッチング処理における試料設定温度に、
前記試料台の温度を変化させておくことを特徴とするド
ライエッチング処理方法。
4. A dry etching treatment method in which an etching treatment consisting of a plurality of steps is repeatedly performed on a plurality of samples in the same treatment apparatus, wherein an etching treatment of a first step among the steps is performed. The temperature of the sample is changed by changing the temperature of the sample stage supporting the sample during the etching process of the final step, and the etching process of different temperatures is performed in the first step and the final step, and When the etching process of the final step is completed, before the next sample is put into the processing apparatus, the sample set temperature in the etching process of the first step is set to
A dry etching method, wherein the temperature of the sample stage is changed.
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