JPH11102894A - Method and device for dry etching - Google Patents

Method and device for dry etching

Info

Publication number
JPH11102894A
JPH11102894A JP26132697A JP26132697A JPH11102894A JP H11102894 A JPH11102894 A JP H11102894A JP 26132697 A JP26132697 A JP 26132697A JP 26132697 A JP26132697 A JP 26132697A JP H11102894 A JPH11102894 A JP H11102894A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
dry etching
gas
electron temperature
etching method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP26132697A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3362333B2 (en
Inventor
Masaru Izawa
勝 伊澤
Shinichi Taji
新一 田地
Katanobu Yokogawa
賢悦 横川
Seiji Yamamoto
清二 山本
Nobuyuki Negishi
伸幸 根岸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP26132697A priority Critical patent/JP3362333B2/en
Publication of JPH11102894A publication Critical patent/JPH11102894A/en
Priority to JP27956499A priority patent/JP3854019B2/en
Priority to JP27956299A priority patent/JP3362372B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3362333B2 publication Critical patent/JP3362333B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain high selectivity ratio on a film of high aspect ratio by a method wherein two or more plasma regions, having different electron temperatures are formed, and the quantity of formed ions and the F with respect to CF2 are controlled independently. SOLUTION: Quantity of ions formed is determined by the electron density in plasma, and the electron density is substantially proportional to the high frequency power to be inputted. Since the dissociation of F/CF2 is generated by the collision of gas molecules and electrons and the electron density depends on high frequency power, the ratio of formation of F/CF2 can be controlled independently of the quantity of ions formed. In a device using an electron cyclotron resonance ECR, a high electron temperature region 103 is formed in an ECR region and a low electron temperature region 102 is formed on the part other than the region. Since the high electron temperature region widens when the gradient of magnetic field is small, the ratio of formation of F/CF2 becomes small, and when the gradient of magnetic field is made larger, the high electron temperature region becomes narrow. As a result, the ratio of formation of F/CF2 can be made larger, and the processing of a microscopic and deep oxide film becomes possible.

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、半導体装置の微細
加工に用いるドライエッチング装置及びドライエッチン
グ方法に関し、特に酸化ケイ素膜の高精度ドライエッチ
ング加工を実現するドライエッチング装置及びドライエ
ッチング方法に関する。
The present invention relates to a dry etching apparatus and a dry etching method used for fine processing of a semiconductor device, and more particularly to a dry etching apparatus and a dry etching method for realizing a high-precision dry etching processing of a silicon oxide film.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置においては、ウエハ上に形成
されたトランジスタとメタル配線間およびメタル配線間
を電気的に接続するために、トランジスタ構造上および
配線間に形成された絶縁膜(SiO2を主成分とする薄
膜、以後、酸化膜と呼ぶ)に、ドライエッチング方法で
コンタクトホールを形成し、コンタクトホール内に電気
伝導体を充填する。ドライエッチングでは、エッチング
ガスを真空容器に導入し、このガスに高周波バイアスも
しくはμ波を印加プラズマを発生させ、プラズマ中で生
成した活性種およびイオンによって酸化膜を選択的にエ
ッチングし、コンタクトホールを形成する。このエッチ
ングに際して、ホールパターンを転写したレジスト薄膜
が酸化膜上に形成されている。このコンタクトホール加
工では、レジスト膜、コンタクトホールの下部にある配
線層、およびトランジスタを形成しているシリコンに対
し選択的に酸化膜をエッチングする必要がある。この
他、ウエハ上に形成された電界効果トランジスタのゲー
ト電極を、配線層間と異なった材質の第2の絶縁膜で覆
い、ソースおよびドレイン領域と配線層を接続するドラ
イエッチング方法においては、エッチング中、ホール内
に前記第2の絶縁膜が現れるため、第2の絶縁膜に対す
る選択性も必要となる。このコンタクト加工のことをセ
ルフアラインコンタクト(SAC)加工といい、第2の
絶縁膜として、窒化ケイ素膜が用いられる。
In a semiconductor device, between between transistors and metal interconnections formed on the wafer and metal wiring to electrically connect the insulating film formed between the transistor structure and wiring (SiO 2 A contact hole is formed in a thin film containing a main component (hereinafter, referred to as an oxide film) by a dry etching method, and an electric conductor is filled in the contact hole. In dry etching, an etching gas is introduced into a vacuum vessel, a high-frequency bias or microwave is applied to the gas to generate plasma, and the oxide film is selectively etched by active species and ions generated in the plasma to form a contact hole. Form. During this etching, a resist thin film to which the hole pattern has been transferred is formed on the oxide film. In this contact hole processing, it is necessary to selectively etch an oxide film with respect to a resist film, a wiring layer below the contact hole, and silicon forming a transistor. In addition, in a dry etching method in which a gate electrode of a field-effect transistor formed on a wafer is covered with a second insulating film made of a material different from that of a wiring layer and a source / drain region is connected to a wiring layer, the etching is performed during etching. Since the second insulating film appears in the hole, selectivity to the second insulating film is also required. This contact processing is called self-aligned contact (SAC) processing, and a silicon nitride film is used as the second insulating film.

【0003】上記コンタクトホールの加工は、エッチン
グ装置内にCF4、CHF3、C48等のフロロカーボン
ガスおよびArガスを導入し、4Paから10Paのガ
ス圧力条件で高周波プラズマ放電して、ウエハに1.5
から2.0kVのVpp電圧が印加される条件でエッチ
ングを行なっている。配線層間の酸化膜が厚く、コンタ
クトホールのアスペクト比(深さ/直径)が高い場合に
は、ホール開口性を高めるため酸素ガスの添加、SAC
加工においては、窒化膜に対する選択性を高めるためC
Oガスの添加等が行なわれてきた。
The above contact hole is processed by introducing a fluorocarbon gas such as CF 4 , CHF 3 , C 4 F 8 and an Ar gas into an etching apparatus, performing a high-frequency plasma discharge under a gas pressure condition of 4 Pa to 10 Pa, and performing wafer discharge. 1.5
Etching is performed under the condition that a Vpp voltage of 2.0 kV to 2.0 kV is applied. If the oxide film between the wiring layers is thick and the aspect ratio (depth / diameter) of the contact hole is high, oxygen gas is added to enhance the hole opening property, and SAC is added.
In the processing, C is used to increase the selectivity to the nitride film.
O gas has been added.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
エッチング装置では、ガス圧力、プラズマ発生に必要な
高周波パワー等のエッチング条件を決めると、プラズマ
密度および電子温度が決めってしまうため、ガス解離に
よるFとCF2およびイオンの生成量が固定されてしま
う。プラズマ中では、CF2の他、CF、CF3、C2
が存在するが、本明細書では、C、CF、CF2等をC
2ラジカルで代表し、CF2ラジカルをCF2で、Fラ
ジカルをFで表記する。このためFとCF2の生成量を
一定にしたまま、イオン生成量を変えたり、イオン生成
量一定の条件で、FとCF2の入射量を変えることが難
しかった。例えば、平行平板型のエッチング装置の場
合、プラズマ生成用の高周波バイアスのパワーを高くす
ると、プラズマ密度が高くなるためイオン生成量が増加
し、同時に、プラズマによる解離が進むためCF2に対
するFの生成量も変わってしまう。
However, in the conventional etching apparatus, when the etching conditions such as the gas pressure and the high frequency power required for generating the plasma are determined, the plasma density and the electron temperature are determined. The production amounts of F, CF 2 and ions are fixed. In plasma, CF, CF 3 , C 2, etc. exist in addition to CF 2. In this specification, C, CF, CF 2, etc.
It was represented by F 2 radical, a CF 2 radical in CF 2, denoted the F radicals F. Thus while a constant production of F and CF 2, changing the ion generation amount, an ion generation amount certain conditions, it is difficult to change the amount of incident F and CF 2. For example, in the case of a parallel plate type etching apparatus, the higher the high frequency bias power for plasma generation, increased ion generation amount for the plasma density is increased, at the same time, the generation of F with respect to CF 2 for dissociation by a plasma progresses The amount will also change.

【0005】このような従来のエッチング装置では、次
のような問題が生じる。アスペクト比が高いコンタクト
加工する場合、レジスト選択比が高い条件では、コンタ
クトホール底面でフッ素ラジカルFが少なくなるため、
CF系のラジカルによりポリマーが形成され、ホールの
途中でエッチングが停止してしまう。逆にエッチングが
停止しない条件では、酸素ガスの添加やフッ素過剰にな
り、酸素やフッ素により、レジストマスクのエッチング
されるため、レジストに対する選択比が十分に得られな
くなってしまう。従来の技術では、プラズマ中のガス解
離が固定され、この問題に対応できなかった。
[0005] Such a conventional etching apparatus has the following problems. When processing a contact with a high aspect ratio, the fluorine radical F at the bottom of the contact hole decreases under the condition of a high resist selectivity.
A polymer is formed by CF-based radicals, and etching stops in the middle of the hole. On the other hand, under the condition that the etching is not stopped, addition of oxygen gas or excessive fluorine causes etching of the resist mask by oxygen or fluorine, so that a sufficient selectivity with respect to the resist cannot be obtained. In the related art, gas dissociation in plasma is fixed, and this problem cannot be solved.

【0006】この他、ガス圧力が高い条件(4Pa以
上)でアスペクト比の高いコンタクトホールをエッチン
グする場合、ガス分子との衝突により、ウエハに対し傾
め方向から入射するイオンがあるため、酸化膜の一部が
横方向にエッチングされてしまい垂直加工することが難
しくなる。ガス分子との衝突は、ガス圧力を低くするこ
とにより、低減できるが、従来の装置では、ガス圧力を
低くするとプラズマ密度と電子温度が変わってしまうた
め、Fの比率が増えレジストや窒化膜に対する十分な選
択比が得られず、低ガス圧力化の障害となっていた。
In addition, when etching a contact hole having a high aspect ratio under a condition of a high gas pressure (4 Pa or more), ions that enter the wafer from an inclined direction due to collision with gas molecules cause an oxide film to be formed. Is partially etched in the horizontal direction, making it difficult to perform vertical processing. The collision with gas molecules can be reduced by lowering the gas pressure. However, in the conventional apparatus, when the gas pressure is lowered, the plasma density and the electron temperature change, so that the ratio of F increases, and the resist and nitride film are increased. Sufficient selectivity was not obtained, and this was an obstacle to lowering gas pressure.

【0007】上記酸化膜のエッチングにおいては、半導
体装置の微細化に伴い、加工精度、窒化膜に対する選択
比(対窒化膜選択比)およびレジストに対する選択比等
の向上、および、半導体装置の平坦化や配線の多層化に
伴い、深さ/ホール径比率(アスペクト比)の高いコン
タクトホールの加工が必要となってきた。
In the etching of the oxide film, with the miniaturization of the semiconductor device, the processing accuracy, the selectivity to the nitride film (selectivity to the nitride film), the selectivity to the resist, and the like are improved, and the semiconductor device is planarized. With the increase in wiring and wiring, it has become necessary to process contact holes having a high depth / hole diameter ratio (aspect ratio).

【0008】本発明が解決しようとする課題は、プラズ
マ中でのCF2に対するFおよびイオンの生成量を独立
に制御し、アスペクト比の高いコンタクトホールや窒化
ケイ素膜に対して高い選択比が要求される酸化膜の加工
を実現することである。
The problem to be solved by the present invention is to control independently the generation amount of F and ions with respect to CF 2 in plasma, and to require a high selectivity for contact holes and silicon nitride films having a high aspect ratio. The processing of the oxide film to be performed is realized.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題は、電子温度の
異なる2以上のプラズマ領域を形成することによって達
成される。
The above object is achieved by forming two or more plasma regions having different electron temperatures.

【0010】フロロカーボンガスを用いた酸化膜エッチ
ングにおいて、CF2に対するFの生成量は、プラズマ
温度に依存し、イオンの生成量はプラズマ生成に導入し
たパワーに比例して決まる。C48の場合、C48から
Fの生成の閾エネルギー6eV程度であるのに対し、C
2の生成は12eV程度である。このため、電子温度
が低い場合(1−4eV)、Fが生成しやすくF/CF
2生成比は大きくなる。電子温度が5−20eVでは、
CF2の生成が促進されるため、F/CF2生成比は低電
子温度の場合に比べ小さくなる。そこで、2種類の電子
温度を用いると、高電子温度領域でFとCF2を生成さ
せ、低温度領域でFを生成させることが可能になる。こ
の2つの電子温度領域の大きさを可変させることによ
り、F/CF2比を制御する。これらの電子温度の差は
1eV以上、好ましくは5eV以上あると良い。
In oxide film etching using a fluorocarbon gas, the amount of F generated for CF 2 depends on the plasma temperature, and the amount of ions generated is determined in proportion to the power introduced for plasma generation. For C 4 F 8, with respect to the C 4 F 8 in the range of about threshold energy 6eV the production of F, C
The generation of F 2 is about 12 eV. Therefore, when the electron temperature is low (1 to 4 eV), F is easily generated and F / CF
2 The production ratio increases. At an electron temperature of 5-20 eV,
Since the generation of CF 2 is promoted, the F / CF 2 generation ratio is smaller than that at a low electron temperature. Therefore, when two types of electron temperatures are used, it is possible to generate F and CF 2 in a high electron temperature region and to generate F in a low temperature region. By varying the size of the two electron temperature regions, the F / CF 2 ratio is controlled. The difference between these electron temperatures is 1 eV or more, preferably 5 eV or more.

【0011】プラズマ中でのCF2に対するFおよびイ
オンの生成量を独立に制御すべきであることは以下の理
由による。導入したフロロカーボンガスが、プラズマ中
でCF2ラジカルとFラジカルおよびイオンに解離しウ
エハに入射する。酸化膜のエッチングは、CF2および
Fが付着した面にイオンが入射することにより、エッチ
ングが進行する。これに対し、レジストや窒化ケイ素膜
は、主にFとイオンによってエッチングされ、CF2
表面でポリマーを形成するため、レジストや窒化ケイ素
膜上では耐エッチング膜として作用する。このため、C
2に比べイオンやFの入射量が少ない条件でエッチン
グすると、レジストや窒化ケイ素膜に対して高い選択比
を得ることができる。しかしながら、イオン入射量を少
なくすると、酸化膜のエッチング速度が遅くなり、Fの
入射量が少なくなると、アスペクト比の高いホールでは
エッチングが停止してしまうという問題が発生する。こ
のように、酸化膜のエッチングプロセスは、おおむねC
2、F、イオンの入射によって決まり、特にCF2入射
量に対するイオンの入射量およびF入射量に依存する。
したがって、プラズマ中でのCF2に対するFおよびイ
オンの生成量を独立に制御できると、プロセス条件が広
がり、結果としてより微細で深い酸化膜の加工が可能に
なる。
The fact that the amounts of F and ions generated for CF 2 in the plasma should be controlled independently is as follows. The introduced fluorocarbon gas is dissociated into CF 2 radicals, F radicals and ions in the plasma and enters the wafer. The etching of the oxide film proceeds when ions enter the surface to which CF 2 and F are attached. On the other hand, the resist and the silicon nitride film are mainly etched by F and ions, and CF 2 forms a polymer on the surface, and thus acts as an anti-etching film on the resist and the silicon nitride film. Therefore, C
When etching is performed under the condition that the incident amount of ions or F is smaller than that of F 2 , a high selectivity with respect to a resist or a silicon nitride film can be obtained. However, when the amount of incident ions is reduced, the etching rate of the oxide film is reduced, and when the amount of incident F is reduced, there occurs a problem that etching is stopped in holes having a high aspect ratio. Thus, the etching process of the oxide film is substantially C
It is determined by F 2 , F, and the incidence of ions, and particularly depends on the amount of F 2 and F incident on CF 2 .
Therefore, if the amount of generation of F and ions with respect to CF 2 in plasma can be controlled independently, the process conditions are widened, and as a result, a finer and deeper oxide film can be processed.

【0012】しかしながら、2つの電子温度領域でとも
に、Fが生成することから、全体にFが過剰な条件でF
/CF2を制御することになる。Fを選択的に除外する
には、水素原子を含むガス(H2、CH22、CH4等)
を添加しFをHラジカルと反応させ除外することができ
る。この他、内壁材との反応でFを消費させることがで
きる。具体的には、エッチング装置内壁面にSi板、S
iC板等のFと反応する材料を設置し、F消費を促進す
るため前記板に高周波バイアスを印加することによりF
を除外する。この他、CF2が壁に付着して形成された
ポリマーとFを反応させてFを除外することができる。
ウエハと内壁部の距離を近づけると、プラズマの体積に
対する内壁面の面積が大きくなるため、エッチング装置
内のプラズマで生成したFが内壁部に入射する割合が高
くなる。すなわち、ウエハと内壁部を接近させることに
よりFは効率的にポリマーと反応し除外される。具体的
には、ウエハとエッチング装置のウエハ対向面との距離
を短くすることが上げられる。これらの方法と2種類の
電子温度をもつプラズマを用いることにより、F/CF
2比を広い範囲で制御することが可能になる。
However, since F is generated in both of the two electron temperature regions, F is generated under an excessively large condition.
/ CF 2 will be controlled. To selectively exclude F, a gas containing a hydrogen atom (H 2 , CH 2 F 2 , CH 4, etc.)
Can be added to react F with H radicals and be excluded. In addition, F can be consumed by the reaction with the inner wall material. Specifically, an Si plate, S
A material that reacts with F, such as an iC plate, is installed, and a high frequency bias is applied to the plate to promote F consumption.
Exclude In addition, F can be removed by reacting F with a polymer formed by adhering CF 2 to the wall.
When the distance between the wafer and the inner wall portion is reduced, the area of the inner wall surface with respect to the volume of plasma increases, so that the ratio of F generated by the plasma in the etching apparatus to the inner wall portion increases. That is, by bringing the wafer and the inner wall portion close to each other, F efficiently reacts with the polymer and is eliminated. Specifically, shortening the distance between the wafer and the wafer-facing surface of the etching apparatus can be mentioned. By using these methods and plasma having two kinds of electron temperatures, F / CF
The ratio can be controlled in a wide range.

【0013】これに対し、イオンの生成量は、プラズマ
中の電子密度によって決まり、電子密度は入力する高周
波のパワーにほぼ比例する。F/CF2の解離はガス分
子と電子衝突によって生成するため、高周波のパワーに
依存するが、2つの電子温度領域を可変させることによ
り、イオン生成量とは、独立にF/CF2の生成比率を
制御することができる。
On the other hand, the amount of generated ions is determined by the electron density in the plasma, and the electron density is almost proportional to the input high frequency power. Since the dissociation of F / CF 2 is generated by gas molecules and electron collisions, it depends on the power of the high frequency. However, by varying the two electron temperature regions, the F / CF 2 generation is independent of the ion generation amount. The ratio can be controlled.

【0014】2種類の電子温度領域を生成する具体的な
方法として、図1に示すようにエレクトロンサイクロト
ロン共鳴(ECR)を用いたエッチング装置の場合、E
CR領域で電子温度が高く(高電子温度領域103)、
それ以外の部分では、低電子温度領域102を形成す
る。ECR領域は、外部から印加する磁場の磁場勾配を
大きくするとECR領域は狭くなる。したがって、EC
R領域の磁場勾配の制御により、F/CF2生成比を可
変にすることが可能になる。図2に示すように、磁場勾
配が小さい条件では、高電子温度領域が広がるので、F
/CF2生成比は小さくなり、磁場勾配を大きくする
と、高電子温度領域が狭くなるので、F/CF2生成比
を大きくすることができる。この他、ECR領域は導入
する高周波の周波数におおむね反比例する。例えば、周
波数を2.45GHzから450MHzにするとECR
領域は約5倍に広がる。したがって、導入する高周波の
周波数を低くすることによって高電子温度領域を広く
し、F/CF2生成比を小さくすることができる。
As a specific method for generating two kinds of electron temperature regions, as shown in FIG. 1, in the case of an etching apparatus using electron cyclotron resonance (ECR),
The electron temperature is high in the CR region (high electron temperature region 103),
In other portions, the low electron temperature region 102 is formed. The ECR region becomes narrower when the magnetic field gradient of the magnetic field applied from the outside is increased. Therefore, EC
By controlling the magnetic field gradient in the R region, the F / CF 2 generation ratio can be made variable. As shown in FIG. 2, under the condition where the magnetic field gradient is small, the high electron temperature region is widened.
As the / CF 2 generation ratio decreases and the magnetic field gradient increases, the high electron temperature region narrows, so that the F / CF 2 generation ratio can be increased. In addition, the ECR region is roughly inversely proportional to the frequency of the introduced high frequency. For example, if the frequency is changed from 2.45 GHz to 450 MHz, the ECR
The area extends about five times. Therefore, by lowering the frequency of the introduced high frequency, the high electron temperature region can be widened and the F / CF 2 generation ratio can be reduced.

【0015】ECR領域101を固定した場合、ウエハ
6とウエハ対向面103の距離を変えると低電子温度領
域102の大きさを変えることができる。図2に示すよ
うにウエハ6とウエハ対向面103の距離を短くすると
低電子温度領域102は狭くなるため、F/CF2生成
比を小さくすることができる。
When the ECR region 101 is fixed, the size of the low electron temperature region 102 can be changed by changing the distance between the wafer 6 and the wafer facing surface 103. As shown in FIG. 2, when the distance between the wafer 6 and the wafer facing surface 103 is reduced, the low electron temperature region 102 becomes narrower, so that the F / CF 2 generation ratio can be reduced.

【0016】以上のようにECRエッチング装置の場
合、磁場勾配、導入する高周波の周波数、ウエハとウエ
ハ対向面の距離を制御することにより、イオンの生成量
と独立にF/CF2の生成比を制御することができる。
As described above, in the case of the ECR etching apparatus, the F / CF 2 generation ratio can be controlled independently of the ion generation amount by controlling the magnetic field gradient, the frequency of the introduced high frequency, and the distance between the wafer and the wafer facing surface. Can be controlled.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施例1)本発明に用いるドライエッチング装置を図
4に示す。この装置ではエッチング処理室1にエッチン
グガスを導入し、マイクロ波発生器2において900M
Hzから2.45GHzの間の高周波を発生させ、この
高周波を導波管3を通し、エッチング処理室1に輸送し
てガスプラズマを発生させる。ECR領域の鉛直方向の
磁場勾配がECR領域の磁場強度に対し、広い範囲で制
御できるようにエッチング処理室周辺に磁場発生用のソ
レノイドコイルを4つ設置する。これらのソレノイドコ
イル4によって、0から875ガウスの間の磁場が処理
台のほぼ真上にくるように4つのコイル電流を制御し、
エレクトロンサイクロトロン共鳴(ECR)を用いて電
子密度が1011個/cm3以上の高密度プラズマを発生
させる。ECR領域の磁場勾配は、磁場勾配/磁場強度
の値が0.1cm-1から0.01cm-1の範囲で制御す
る。エッチング処理室1には処理台5があり、この上に
被処理物6を設置して、ガスプラズマによりエッチング
処理する。エッチングガスは、ガス流量制御装置を通し
てエッチング処理室1に導入され、排気ポンプ7により
エッチング処理室1の外に排気される。被処理物を設置
する処理台5には高周波電源12を備え、400kHz
から13.56MHzまでの高周波バイアスを印加き
る。処理台の位置は、処理台の対向面(ガス導入口1
1)から距離が20mmから150mmの範囲で固定す
ることができる。
Embodiment 1 FIG. 4 shows a dry etching apparatus used in the present invention. In this apparatus, an etching gas is introduced into an etching processing chamber 1 and 900 M
A high frequency of between 2.45 GHz and 2.45 GHz is generated, and the high frequency is transmitted through the waveguide 3 to the etching chamber 1 to generate gas plasma. Four solenoid coils for generating a magnetic field are installed around the etching chamber so that the vertical magnetic field gradient in the ECR region can be controlled in a wide range with respect to the magnetic field intensity in the ECR region. These solenoid coils 4 control the four coil currents so that a magnetic field between 0 and 875 Gauss is almost directly above the processing table,
A high-density plasma having an electron density of 10 11 / cm 3 or more is generated by using electron cyclotron resonance (ECR). The magnetic field gradient in the ECR region is controlled so that the value of the magnetic field gradient / magnetic field strength is in the range of 0.1 cm −1 to 0.01 cm −1 . A processing table 5 is provided in the etching processing chamber 1, and a processing object 6 is set on the processing table 5, and an etching process is performed by gas plasma. The etching gas is introduced into the etching chamber 1 through a gas flow controller, and is exhausted out of the etching chamber 1 by an exhaust pump 7. The processing table 5 on which the object to be processed is installed is provided with a high-frequency power supply 12 and has a frequency of 400 kHz.
To 13.56 MHz. The position of the processing table is the opposite side of the processing table (gas inlet 1
The distance from 1) can be fixed in the range of 20 mm to 150 mm.

【0018】この装置に、被処理物として8インチシリ
コンウエハを搬送する。このシリコンウエハ上には厚さ
2mmの酸化膜が形成されその上部にはマスクパターン
を転写したレジストマスクが形成されている。レジスト
マスクには、200nm径のホールが形成されている。
An 8-inch silicon wafer is transported to this apparatus as an object to be processed. An oxide film having a thickness of 2 mm is formed on the silicon wafer, and a resist mask on which a mask pattern is transferred is formed thereon. Holes having a diameter of 200 nm are formed in the resist mask.

【0019】この装置に、Ar400sccm、C48
を10sccm、CH22を5sccmガス導入口より
処理室に導入しガス圧力を2Paにする。2.45GH
z、1kWの高周波をマイクロ波発生器より発生させ、
処理台に800kHz、1000Wのバイアスを印加
し、酸化膜をエッチングする。処理台の位置をマイクロ
波導入窓から100mmとして、ウエハの真上6cmの
位置で磁場強度が875ガウス、その位置における磁場
勾配が50ガウス/cmとなるようにコイル電流を調整
する。この条件で、ECR領域の厚さは10mm程度
で、電子温度は10eV程度である。ECR領域以外の
電子温度は3eV程度になる。すなわち、約10mmの
厚さの高電子領域と約90mmの厚さの低電子領域が形
成される。Fの一部は、CH22から生成されるHと反
応して除外される。このため、C48からのFの生成量
はCF2に対し2倍程度であるが、ウエハに入射するF
/CF2の比率は、0.6程度になると推定できる。電
子密度は3×1011個/cm3程度で、イオン電流密度
は5mA/cm2程度になる。この条件で、酸化膜のエ
ッチング速度は約700nm/minで、レジストに対
する選択比は5である。加工形状はほぼ垂直な形状が得
られるが、同じ条件でガス圧力を5Paまで高くする
と、斜めに入射するイオンのため20nmほど横方向に
削れがホール内に見られる。ガス圧力、4Pa以下では
ほぼ垂直な加工形状になる。
In this apparatus, 400 sccm of Ar, C 4 F 8
Is introduced into the processing chamber through a gas inlet of 10 sccm and 5 sccm of CH 2 F 2 to make the gas pressure 2 Pa. 2.45GH
z, a high frequency of 1 kW is generated from a microwave generator,
A bias of 800 kHz and 1000 W is applied to the processing table to etch the oxide film. Assuming that the position of the processing table is 100 mm from the microwave introduction window, the coil current is adjusted so that the magnetic field intensity is 875 Gauss at a position 6 cm directly above the wafer and the magnetic field gradient at that position is 50 Gauss / cm. Under these conditions, the thickness of the ECR region is about 10 mm, and the electron temperature is about 10 eV. The electron temperature outside the ECR region is about 3 eV. That is, a high electron region having a thickness of about 10 mm and a low electron region having a thickness of about 90 mm are formed. A part of F reacts with H generated from CH 2 F 2 and is excluded. For this reason, the amount of F generated from C 4 F 8 is about twice as large as CF 2 , but F
The ratio of / CF 2 can be estimated to be about 0.6. The electron density is about 3 × 10 11 / cm 3 and the ion current density is about 5 mA / cm 2 . Under these conditions, the etching rate of the oxide film is about 700 nm / min, and the selectivity with respect to the resist is 5. Although a substantially vertical shape can be obtained as the processed shape, when the gas pressure is increased to 5 Pa under the same conditions, a shaving of about 20 nm is observed in the hole due to obliquely incident ions in the hole. At a gas pressure of 4 Pa or less, the processed shape becomes almost vertical.

【0020】磁場勾配を15G/cmにすると、ECR
領域の厚さは、20mm程度に広がる、この結果、ウエ
ハに入射するF/CF2比は0.3程度に小さくなる。
一方、プラズマ密度は磁場勾配を変えてもほとんど変化
せず、両者の場合、イオン電流密度は5mA/cm2
度になる。このため、酸化膜のエッチング速度は、ほと
んど変わらず平面部では700nm/min程度にな
る。これに対し、Fの比率が小さくなるためレジスト選
択比は30とよくなるが、CF2が過剰にあるため、酸
化膜は深さ約1mmまでエッチングされ停止しする。
When the magnetic field gradient is 15 G / cm, the ECR
The thickness of the region extends to about 20 mm, and as a result, the F / CF 2 ratio incident on the wafer is reduced to about 0.3.
On the other hand, the plasma density hardly changes even when the magnetic field gradient is changed, and in both cases, the ion current density is about 5 mA / cm 2 . For this reason, the etching rate of the oxide film hardly changes and is about 700 nm / min in the plane portion. In contrast, resist selectivity for the ratio of F decreases is better and 30, since the CF 2 is excessive, oxide film is stopped is etched to a depth of about 1 mm.

【0021】エッチング中に磁場勾配を、15ガウス/
cmから50G/cmに、毎分12G/cmで変化させ
ると、変えるとエッチング速度は700nm/min程
度で、エッチングは停止することなく、3分ほどで終了
する。レジストに対する選択比は20程度になり、磁場
勾配50G/cmのエッチングに比べレジスト選択比が
大きく改善される。
A magnetic field gradient of 15 Gauss /
When the rate is changed from 10 cm / cm to 50 G / cm at 12 G / cm / min, the etching rate is changed to about 700 nm / min, and the etching is completed in about 3 minutes without stopping. The selectivity with respect to the resist becomes about 20, and the resist selectivity is greatly improved as compared with etching with a magnetic field gradient of 50 G / cm.

【0022】このように磁場勾配を制御するとイオン電
流を一定に保ったまま、F/CF2比を変えることがで
きる。磁場勾配を小さくすることによってレジストに対
する選択比は高くなる。しかしながら、磁場勾配をより
小さくするということは、エッチング装置内で均一な磁
場を形成することを意味し、これを同じ磁場強度で実現
するためには、エッチング装置周辺に多くのコイルを設
置する必要がある。これに対し、磁場強度を小さくする
と、磁場勾配もそれに比例して小さくなるので、容易に
磁場勾配を小さくすることができる。ECRを形成する
磁場強度は、マイクロ波の周波数によって決まるので、
磁場強度および磁場勾配を小さくするには、マイクロ波
の低周波数化が有利である。
By controlling the magnetic field gradient in this way, the F / CF 2 ratio can be changed while keeping the ion current constant. By reducing the magnetic field gradient, the selectivity to resist is increased. However, making the magnetic field gradient smaller means forming a uniform magnetic field in the etching apparatus, and in order to achieve this with the same magnetic field strength, it is necessary to install many coils around the etching apparatus. There is. On the other hand, when the magnetic field strength is reduced, the magnetic field gradient is also reduced in proportion thereto, so that the magnetic field gradient can be easily reduced. Since the magnetic field strength that forms ECR is determined by the frequency of the microwave,
In order to reduce the magnetic field strength and the magnetic field gradient, it is advantageous to reduce the frequency of the microwave.

【0023】(実施例2)次に同じ装置を用いてマイク
ロ波の周波数を900MHzにした場合について説明す
る。ウエハの真上60mmの位置で磁場強度が320ガ
ウス、その位置における磁場勾配が20ガウス/cmと
なるようにコイル電流を調整する。この条件では、EC
R領域の厚さは20mm程度で、磁場勾配/磁場強度が
ほぼ一定の条件では、2.45GHzの場合に比べ、E
CR領域は約2倍に広がる。このため、同じ条件でガス
を導入した場合、イオン電流密度は5mA/cm2程度
と2.45GHzとほぼ同じであるが、ウエハに入射す
るF/CF2の比率は、0.7程度になると推定でき
る。このため、酸化膜のエッチング速度は約700nm
/minで、レジストに対する選択比は15になる。
(Embodiment 2) Next, the case where the frequency of a microwave is set to 900 MHz using the same apparatus will be described. The coil current is adjusted so that the magnetic field strength is 320 Gauss at a position 60 mm directly above the wafer and the magnetic field gradient at that position is 20 Gauss / cm. In this condition, EC
Under the condition that the thickness of the R region is about 20 mm and the magnetic field gradient / magnetic field intensity is almost constant, the E region is higher than the case of 2.45 GHz.
The CR region extends about twice. For this reason, when gas is introduced under the same conditions, the ion current density is about 5 mA / cm 2 , which is almost the same as 2.45 GHz, but the ratio of F / CF 2 incident on the wafer becomes about 0.7. Can be estimated. For this reason, the etching rate of the oxide film is about 700 nm.
/ Min, the selectivity to resist is 15.

【0024】(実施例3)次に図5の装置を用いた別の
実施形態について説明する。この装置ではエッチング処
理室1にエッチングガスを導入し、高周波電源503に
おいて生成した300MHzから900MHzの間の高
周波をアンテナ502からエッチング処理室1に導入し
てガスプラズマを発生させる。高効率放電のために磁場
発生用のソレノイドコイル4をエッチング処理室周辺に
3つ配置し、0から320ガウスの間の磁場が処理台の
ほぼ真上にくるように2つのコイル電流を制御し、エレ
クトロンサイクロトロン共鳴(ECR)を用いて電子密
度が1011個/cm3以上の高密度プラズマを発生さ
せる。エッチング処理室1には処理台5があり、この上
に被処理物6を設置して、ガスプラズマによりエッチン
グ処理する。エッチングガスは、ガス流量制御装置を通
してエッチング処理室1に導入され、排気ポンプ7によ
りエッチング処理室1の外に排気される。被処理物を設
置する処理台5には高周波電源12を備え、400kH
zから13.56MHzまでの高周波バイアスを印加で
きる。処理台の位置は、マイクロ波導入窓から距離が2
0mmから150mmの範囲で固定することができる。
(Embodiment 3) Next, another embodiment using the apparatus of FIG. 5 will be described. In this apparatus, an etching gas is introduced into the etching chamber 1, and a high frequency between 300 MHz and 900 MHz generated by the high frequency power supply 503 is introduced into the etching chamber 1 from the antenna 502 to generate gas plasma. Three solenoid coils 4 for generating a magnetic field are arranged around the etching chamber for high-efficiency discharge, and two coil currents are controlled so that a magnetic field between 0 and 320 Gauss is almost directly above the processing table. A high-density plasma having an electron density of 10 11 / cm 3 or more is generated by using electron cyclotron resonance (ECR). A processing table 5 is provided in the etching processing chamber 1, and a processing object 6 is set on the processing table 5, and an etching process is performed by gas plasma. The etching gas is introduced into the etching chamber 1 through a gas flow controller, and is exhausted out of the etching chamber 1 by an exhaust pump 7. The processing table 5 on which an object to be processed is installed is provided with a high-frequency power source 12 and has a frequency of 400 kHz.
A high frequency bias from z to 13.56 MHz can be applied. The position of the processing table is 2 mm away from the microwave introduction window.
It can be fixed in the range of 0 mm to 150 mm.

【0025】この装置に、被処理物として8インチシリ
コンウエハを搬送する。このシリコンウエハ上には厚さ
0.1mmの窒化ケイ素膜、その上に厚さ1.5mmの
酸化膜が形成されその上部にはマスクパターンを転写し
たレジストマスクが形成されている。レジストマスクに
は、150nm径のホールが形成されている。
An 8-inch silicon wafer is transported to this apparatus as an object to be processed. A silicon nitride film having a thickness of 0.1 mm and an oxide film having a thickness of 1.5 mm are formed on the silicon wafer, and a resist mask on which a mask pattern is transferred is formed thereon. Holes having a diameter of 150 nm are formed in the resist mask.

【0026】この装置に、Ar200sccm、C48
を10sccmをガス導入口より処理室に導入しガス圧
力を1Paにする。450MHz、1kWの高周波によ
りガスプラズマを生成し、処理台に800kHz、80
0Wのバイアスを印加し、酸化膜をエッチングする。処
理台の位置をアンテナ502から60mmとして、ウエ
ハの真上40mmの位置で磁場強度が160ガウス、そ
の位置における磁場勾配が4ガウス/cmとなるように
コイル電流を調整する。この条件で、ECR領域の厚さ
は50mm程度で、電子温度は8eV程度である。EC
R領域以外の電子温度は2eV程度になる。C48の解
離により、F/CF2の生成比は1.0程度になるが、
ウエハ対向面のポリマーとFとの反応によりFのウエハ
入射量は少なくなる。このため、ウエハに入射するF/
CF2の比率は、0.5程度になると推定される。イオ
ン電流密度は5mA/cm2程度になる。この条件で、
酸化膜のエッチング速度は約700nm/minでレジ
ストに対する選択比は20、下地の窒素化膜に対する選
択比は30である。
In this apparatus, Ar 200 sccm, C 4 F 8
Is introduced into the processing chamber through the gas inlet and the gas pressure is adjusted to 1 Pa. A gas plasma is generated by a high frequency of 450 MHz and 1 kW.
A bias of 0 W is applied to etch the oxide film. Assuming that the position of the processing table is 60 mm from the antenna 502, the coil current is adjusted so that the magnetic field intensity is 160 gauss at a position 40 mm directly above the wafer and the magnetic field gradient at that position is 4 gauss / cm. Under these conditions, the thickness of the ECR region is about 50 mm, and the electron temperature is about 8 eV. EC
The electron temperature outside the R region is about 2 eV. Due to the dissociation of C 4 F 8 , the generation ratio of F / CF 2 becomes about 1.0,
The amount of F incident on the wafer is reduced by the reaction between the polymer on the wafer-facing surface and F. For this reason, F /
The ratio of CF 2 is estimated to be about 0.5. The ion current density becomes about 5 mA / cm 2 . Under these conditions,
The etching rate of the oxide film is about 700 nm / min, the selectivity with respect to the resist is 20, and the selectivity with respect to the underlying nitrided film is 30.

【0027】この条件で、酸化膜の膜厚が3mm、コン
タクトホールの径が150nmのエッチングを行うと深
さ約2mmで停止してしまう。従来技術では、このよう
な場合、酸素ガスを添加しエッチング停止を防止する必
要であった。酸素ガスを添加する場合、エッチング停止
が起きない条件では、レジストの選択比は、5程度に低
下する。これに対し、磁場勾配を4ガウス/cmから1
0ガウス/cmに大きくし、Fの発生量が増やすと、酸
化膜の膜厚が3mm、コンタクトホールの径が150n
mのエッチングでは、途中で停止することなくほぼ垂直
な加工形状が得られる。このとき、レジストに対する選
択比は10程度に小さくなるが、酸素添加に比べ大きく
なる。
Under this condition, if etching is performed with an oxide film having a thickness of 3 mm and a contact hole having a diameter of 150 nm, the etching stops at a depth of about 2 mm. In such a case, in the conventional technique, it is necessary to add oxygen gas to prevent the etching from being stopped. When oxygen gas is added, the selectivity of the resist is reduced to about 5 under the condition that the etching does not stop. On the other hand, the magnetic field gradient is changed from 4 Gauss / cm to 1
When it is increased to 0 gauss / cm and the generation amount of F is increased, the thickness of the oxide film becomes 3 mm and the diameter of the contact hole becomes 150 n.
In the etching of m, a substantially vertical processed shape can be obtained without stopping halfway. At this time, the selectivity with respect to the resist is reduced to about 10, but is increased as compared with the addition of oxygen.

【0028】このように、同じガス条件でも磁場勾配を
変えF/CF2比を制御することにより、異なるエッチ
ング条件に対応することが容易になるとともに、酸素ガ
ス等の添加が不要になる。
As described above, by changing the magnetic field gradient and controlling the F / CF 2 ratio even under the same gas condition, it becomes easy to cope with different etching conditions, and it becomes unnecessary to add oxygen gas or the like.

【0029】プラズマ形成用の高周波電源の周波数を3
00MHzから900MHzの範囲内で変えても、磁場
勾配を制御するいことにより、450MHzと同様な結
果が得られる。周波数を低くすると、ソレノイドコイル
が小さくなり、低磁場勾配の条件が実現しやすいことか
ら、特に、300MHzから600MHzの周波数が望
ましい。ガス圧力については、ガス圧力を5Pa程度に
高くすると横方向に酸化膜が削れが見え、0.1Pa以
下の低ガス圧力では、CF2の入射量が少なくなるた
め、高い選択比を維持したまま十分なエッチング速度を
得ることが難しくなる。したがって、ガス圧力としては
特に0.1Paから4Paが望ましい。
The frequency of the high frequency power supply for forming plasma is set to 3
Even if it is changed within the range of 00 MHz to 900 MHz, the same result as 450 MHz can be obtained by controlling the magnetic field gradient. When the frequency is lowered, the solenoid coil becomes smaller, and the condition of a low magnetic field gradient is easily realized. Therefore, a frequency of 300 MHz to 600 MHz is particularly desirable. Regarding the gas pressure, when the gas pressure is increased to about 5 Pa, the oxide film is seen to be scraped in the lateral direction, and at a low gas pressure of 0.1 Pa or less, the incident amount of CF 2 decreases, so that the high selectivity is maintained. It is difficult to obtain a sufficient etching rate. Therefore, the gas pressure is particularly preferably 0.1 Pa to 4 Pa.

【0030】先述のアンテナに印加する高周波の周波数
が450MHz、磁場勾配が4ガウス/cmと同じエッ
チング条件で、ウエハとアンテナの距離を60mmから
100mmに変え、1.5mmの酸化ケイ素膜、コンタ
クトホールの径150nmの加工を行う。距離を長くす
ることにより、低電子温度領域が増加するとともに、ウ
エハ対向面におけるF消費の影響が小さくなるため、F
の相対的な入射量は増加する。このため、レジストや窒
素化膜に対する選択比はそれぞれ10と12と小さくな
る。ウエハとアンテナの距離が100mm以上では、選
択比の変化は見られなかった。この条件に、CH22
スを5sccm程加えると、レジストの選択比は20、
窒素化膜の選択比は25程度になるが、CH22は堆積
性が強く内壁面に付着するためクリーニングの頻度が増
え、スループットが低下する。すなわち、ウエハとアン
テナの距離を60mmに短くし、選択比を向上させる方
がスループットの点で有利になる。逆にウエハとアンテ
ナの距離を40mmまで短くすると、Fの入射量が減
り、選択比は大きくなるが、1.2mm程度の深さでエ
ッチングが停止する。このように、ウエハとアンテナ距
離、磁場勾配の制御によりFの相対的な入射量を制御す
ることにより、ガス添加することなく所望のエッチング
条件は達成できる。
Under the same etching conditions that the frequency of the high frequency applied to the antenna described above is 450 MHz and the magnetic field gradient is 4 gauss / cm, the distance between the wafer and the antenna is changed from 60 mm to 100 mm, and a 1.5 mm silicon oxide film and a contact hole are formed. Of 150 nm in diameter. Increasing the distance increases the low electron temperature region and reduces the effect of F consumption on the wafer-facing surface.
Increase in relative incidence. For this reason, the selectivity to the resist and the nitrogen film becomes as small as 10 and 12, respectively. When the distance between the wafer and the antenna was 100 mm or more, no change in the selectivity was observed. When about 5 sccm of CH 2 F 2 gas is added to these conditions, the selectivity of the resist becomes 20,
Although the selectivity of the nitrogenated film is about 25, CH 2 F 2 has a high deposition property and adheres to the inner wall surface, so that the frequency of cleaning increases and the throughput decreases. That is, it is more advantageous in terms of throughput to shorten the distance between the wafer and the antenna to 60 mm and improve the selectivity. Conversely, if the distance between the wafer and the antenna is reduced to 40 mm, the amount of incident F decreases and the selectivity increases, but the etching stops at a depth of about 1.2 mm. As described above, by controlling the relative incident amount of F by controlling the distance between the wafer and the antenna and the magnetic field gradient, desired etching conditions can be achieved without adding a gas.

【0031】次に図6の装置を用いた別の実施形態につ
いて説明する。この装置ではエッチング処理室1にエッ
チングガスを導入し、第一の高周波電源601および第
二の高周波電源602において10−100MHzの間
の高周波を発生させ、この高周波をリングアンテナ60
3、604からそれぞれエッチング処理室1に導入して
ガスプラズマを発生させる。プラズマの電子密度は10
11個/cm3以上の高密度プラズマになる。エッチング
処理室1には処理台5があり、この上に被処理物6を設
置して、ガスプラズマによりエッチング処理する。エッ
チングガスは、ガス流量制御装置を通してエッチング処
理室1に導入され、排気ポンプ7によりエッチング処理
室1の外に排気される。被処理物を設置する処理台5に
は高周波電源12を備え、400kHzから13.56
MHzまでの高周波バイアスを印加きる。
Next, another embodiment using the apparatus shown in FIG. 6 will be described. In this apparatus, an etching gas is introduced into the etching processing chamber 1, and a first high-frequency power supply 601 and a second high-frequency power supply 602 generate a high-frequency power of 10 to 100 MHz.
3, 604 are introduced into the etching chamber 1 to generate gas plasma. The electron density of the plasma is 10
High density plasma of 11 / cm 3 or more. A processing table 5 is provided in the etching processing chamber 1, and a processing object 6 is set on the processing table 5, and an etching process is performed by gas plasma. The etching gas is introduced into the etching chamber 1 through a gas flow controller, and is exhausted out of the etching chamber 1 by an exhaust pump 7. The processing table 5 on which the object to be processed is installed is provided with a high-frequency power supply 12 and operates from 400 kHz to 13.56.
High frequency bias up to MHz can be applied.

【0032】この装置に、被処理物として8インチシリ
コンウエハを搬送する。このシリコンウエハ上には厚さ
2mmの酸化膜が形成されその上部にはマスクパターン
を転写したレジストマスクが形成されている。レジスト
マスクには、200nm径のホールが形成されている。
An 8-inch silicon wafer is transferred to this apparatus as an object to be processed. An oxide film having a thickness of 2 mm is formed on the silicon wafer, and a resist mask on which a mask pattern is transferred is formed thereon. Holes having a diameter of 200 nm are formed in the resist mask.

【0033】この装置に、Ar400sccm、C48
を10sccmをガス導入口より処理室に導入しガス圧
力を3Paにする。13.56MHzの1500Wの高
周波を第一のリングアンテナ603に印加し、13.5
6MHzの1000Wの高周波を第二のリングアンテナ
604に印加し、ガスプラズマを発生させ、処理台に8
00kHz、1200Wのバイアスを印加し、酸化膜を
エッチングする。この条件で、第一のリングアンテナの
高さ付近の電子温度は、約10eVでウエハ付近では4
eVになる。酸化膜のエッチング速度は約700nm/
minでレジストに対する選択比は25程度になるが、
コンタクトホールの中途でエッチングの停止が見られ
る。
In this apparatus, Ar 400 sccm, C 4 F 8
Is introduced into the processing chamber through the gas inlet and the gas pressure is adjusted to 3 Pa. A 1500 W high frequency of 13.56 MHz is applied to the first ring antenna 603, and 13.5
A high frequency of 1000 MHz of 6 MHz is applied to the second ring antenna 604 to generate gas plasma,
A bias of 00 kHz and 1200 W is applied to etch the oxide film. Under these conditions, the electron temperature near the height of the first ring antenna is about 10 eV and 4 near the wafer.
eV. The etching rate of the oxide film is about 700 nm /
In min, the selectivity to resist becomes about 25,
Etching stops in the middle of the contact hole.

【0034】第二のリングアンテナ604に印加する高
周波パワーを500Wにすると、ウエハ付近の電子温度
は2eV程度に小さくなる。プラズマ密度は第一のリン
グアンテナでほぼ決まるため、イオン電流密度は変わら
ず、酸化膜のエッチング速度は700nm/minであ
るが、電子温度の低下によりレジストの選択比は10程
度に小さくなる。しかしこの条件では、エッチングの停
止は生じない。
When the high frequency power applied to the second ring antenna 604 is set to 500 W, the electron temperature near the wafer decreases to about 2 eV. Since the plasma density is substantially determined by the first ring antenna, the ion current density does not change, and the etching rate of the oxide film is 700 nm / min. However, the selectivity of the resist decreases to about 10 due to the decrease in the electron temperature. However, under this condition, the etching does not stop.

【0035】エッチング中に、第二のリングアンテナ6
04に印加する高周波パワーを1000Wから500W
にエッチング時間の経過とともに変えていくと、エッチ
ングの停止なく、コンタクトホールが形成される。エッ
チング中の平均のレジストの選択比は20程度になる。
During the etching, the second ring antenna 6
04 to 1000 W to 500 W
When the etching time is changed over time, a contact hole is formed without stopping the etching. The average resist selectivity during etching is about 20.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明により、F/CF2の生成比が任
意に制御できるため、ガス圧力、ガス流量に大きく依存
することなく、レジストや窒素化膜に対する選択比が高
い、酸化膜エッチングが可能になる。本発明を用いる
と、アスペクト比の高いコンタクトホールの加工やレジ
ストおよび窒化ケイ素膜に対して高い選択比で酸化膜の
加工ができる。1Paから4Paの低ガス圧力条件で
も、上記エッチングが可能になるため、アスペクト比の
高いコンタクトホールで垂直加工形状が得られる。
According to the present invention, since the generation ratio of F / CF 2 can be arbitrarily controlled, the oxide film etching can be performed with a high selectivity to a resist or a nitrided film without largely depending on the gas pressure and the gas flow rate. Will be possible. According to the present invention, it is possible to process a contact hole having a high aspect ratio and to process an oxide film with a high selectivity to a resist and a silicon nitride film. The above-described etching can be performed even under low gas pressure conditions of 1 Pa to 4 Pa, so that a vertical processed shape can be obtained with a contact hole having a high aspect ratio.

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

【図1】本発明の2種類の電子温度領域の形成を示す概
念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating the formation of two types of electron temperature regions according to the present invention.

【図2】本発明の磁場勾配の制御による2種類の電子温
度領域の形成とF/CF2生成比の関係を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the formation of two types of electron temperature regions by controlling the magnetic field gradient and the F / CF 2 generation ratio according to the present invention.

【図3】本発明のウエハとウエハ対向面の距離の制御に
よる2種類の電子温度領域の形成とF/CF2生成比の
関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the formation of two types of electron temperature regions by controlling the distance between the wafer and the wafer facing surface according to the present invention and the F / CF 2 generation ratio.

【図4】本発明で用いるドライエッチング装置の断面図
である。
FIG. 4 is a sectional view of a dry etching apparatus used in the present invention.

【図5】本発明で用いる別のドライエッチング装置の断
面図である。
FIG. 5 is a sectional view of another dry etching apparatus used in the present invention.

【図6】本発明で用いる別のドライエッチング装置の断
面図である。
FIG. 6 is a sectional view of another dry etching apparatus used in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.エッチング処理室、2.マイクロ波発生器、3.導
波管、4.ソレノイドコイル、5.処理台、6.被処理
物、7.排気ポンプ、8.排気バルブ、9.コンダクタ
ンスバルブ、10.ガス流量コントローラ、11.ガス
導入口、12.処理台用の高周波電源、13.石英チャ
ンバー、101.高電子温度領域、102.低電子温度
領域、103.ウエハ対向面、201.磁場勾配とF/
CF2生成比の関係を示す曲線、301.高電子温度領
域、302.エッチング装置のウエハ対向面とウエハ間
の距離と、F/CF2生成比の関係を示す曲線、50
1.ガス導入口、502.アンテナ、503.高周波電
源、601.第一の高周波電源、602.第二の高周波
電源、603.第一のリングアンテナ、604.第二の
リングアンテナ。
1. 1. etching processing chamber; 2. microwave generator, Waveguide, 4. 4. solenoid coil; Processing table, 6. Workpiece, 7. Exhaust pump, 8. 8. exhaust valve, 10. conductance valve; 10. gas flow controller, Gas inlet, 12. 12. High frequency power supply for processing table, Quartz chamber, 101. High electron temperature region, 102. Low electron temperature region, 103. Wafer facing surface, 201. Magnetic field gradient and F /
Curve showing the relationship of CF 2 generation ratio, 301. High electron temperature region, 302. Curve showing the relationship between the distance between the wafer-facing surface of the etching apparatus and the wafer and the F / CF 2 generation ratio, 50
1. Gas inlet, 502. Antenna, 503. High frequency power supply, 601. First high frequency power supply, 602. Second high frequency power supply, 603. First ring antenna, 604. Second ring antenna.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 清二 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 根岸 伸幸 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Seiji Yamamoto 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Nobuyuki Negishi 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo Central Research Laboratory

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の電子温度領域と、第2の電子温度領
域とを有するプラズマを利用して、膜をエッチングする
ことを特徴とするドライエッチング方法。
1. A dry etching method characterized in that a film is etched using a plasma having a first electron temperature region and a second electron temperature region.
【請求項2】前記第1の電子温度と前記第2の電子温度
の差は1eV以上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方法。
2. The dry etching method according to claim 1, wherein a difference between the first electron temperature and the second electron temperature is 1 eV or more.
【請求項3】前記第1の電子温度と前記第2の電子温度
の差は5eV以上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方法。
3. The dry etching method according to claim 1, wherein a difference between the first electron temperature and the second electron temperature is 5 eV or more.
【請求項4】前記第1の電子温度が2eV以上4eV以
下であって、前記第2の電子温度が5eV以上であるこ
とを特徴とする請求項1記載のドライエッチング方法。
4. The dry etching method according to claim 1, wherein the first electron temperature is 2 eV or more and 4 eV or less, and the second electron temperature is 5 eV or more.
【請求項5】前記膜は酸化ケイ素膜であり、前記プラズ
マを発生させるためのガスはフロロカーボンガスである
ことを特徴とする請求項1記載のドライエッチング方
法。
5. The dry etching method according to claim 1, wherein the film is a silicon oxide film, and the gas for generating the plasma is a fluorocarbon gas.
【請求項6】前記プラズマを発生させるためのガスの圧
力は4Pa以下であることを特徴とする請求項1記載の
ドライエッチング方法。
6. The dry etching method according to claim 1, wherein the pressure of the gas for generating the plasma is 4 Pa or less.
【請求項7】処理室内にフロロカーボンガス含むガスを
導入し、前記ガスをプラズマ化させ、前記プラズマ中の
フッ素ラジカル、フロロカーボンラジカルおよびイオン
の生成量をエッチング中に独立に制御して、前記プラズ
マを利用して絶縁膜をドライエッチングすることを特徴
とするドライエッチング方法。
7. A gas containing a fluorocarbon gas is introduced into a processing chamber, said gas is turned into plasma, and the amount of fluorine radicals, fluorocarbon radicals and ions in said plasma is controlled independently during etching, and said plasma is generated. A dry etching method characterized in that an insulating film is dry-etched by utilizing the same.
【請求項8】前記フッ素ラジカル及び前記フロロカーボ
ンラジカルの量は、前記エッチング中に変化することを
特徴とする請求項7記載のドライエッチング方法。
8. The dry etching method according to claim 7, wherein the amounts of the fluorine radicals and the fluorocarbon radicals change during the etching.
【請求項9】前記プラズマは、前記処理室外部からソレ
ノイドコイルによって形成された磁場を前記処理室に印
加することにより形成され、前記磁場の磁場勾配を前記
ソレノイドコイルによって制御することにより、Fラジ
カルとフロロカーボンラジカルの生成比率を制御するこ
とを特徴とする請求項7記載のドライエッチング方法。
9. The plasma is formed by applying a magnetic field formed by a solenoid coil from outside the processing chamber to the processing chamber, and controlling a magnetic field gradient of the magnetic field by the solenoid coil to generate F radicals. 8. The dry etching method according to claim 7, wherein the ratio of the generation of hydrogen and fluorocarbon radicals is controlled.
【請求項10】前記磁場勾配を前記絶縁膜のエッチング
の経過とともに大きくすることを特徴とする請求項7記
載のドライエッチング方法。
10. The dry etching method according to claim 7, wherein said magnetic field gradient is increased as the etching of said insulating film progresses.
【請求項11】前記処理室内のガス圧力は、4Pa以下
であることを特徴とする請求項7記載のドライエッチン
グ方法。
11. The dry etching method according to claim 7, wherein a gas pressure in the processing chamber is 4 Pa or less.
【請求項12】前記プラズマは高周波を印加することに
より形成され、前記高周波の周波数は300MHz以上
900MHz以下であることを特徴とする請求項7記載
のドライエッチング方法。
12. The dry etching method according to claim 7, wherein said plasma is formed by applying a high frequency, and the frequency of said high frequency is not less than 300 MHz and not more than 900 MHz.
【請求項13】前記プラズマは、入力パワーの異なる高
周波を少なくとも2種類印加することにより形成される
ことを特徴とする請求項7記載のドライエッチング方
法。
13. The dry etching method according to claim 7, wherein said plasma is formed by applying at least two types of high frequencies having different input powers.
【請求項14】処理室と、前記処理室内に設けられ、ド
ライエッチングされるべき基体を設置するための台と、
前記処理室内にガスを導入する手段と、前記ガスをプラ
ズマ化する手段と、前記プラズマ中に第1及び第2の電
子温度領域を形成する手段とを有することを特徴とする
ドライエッチング装置。
14. A processing chamber, and a table provided in the processing chamber for setting a substrate to be dry-etched,
A dry etching apparatus comprising: means for introducing a gas into the processing chamber; means for converting the gas into plasma; and means for forming first and second electron temperature regions in the plasma.
【請求項15】前記プラズマ化する手段は、300MH
z以上900MHz以下の高周波を印加する手段である
ことを特徴とする請求項14記載のドライエッチング装
置。
15. The plasma generating means may be 300 MH.
15. The dry etching apparatus according to claim 14, wherein the means is a means for applying a high frequency of not less than z and not more than 900 MHz.
【請求項16】前記処理室の周囲には4つ以上のソレノ
イドコイルが設置させれていることを特徴とする請求項
14または15記載のドライエッチング装置。
16. The dry etching apparatus according to claim 14, wherein four or more solenoid coils are provided around the processing chamber.
【請求項17】前記プラズマ化する手段は、処理室内に
設けれたアンテナに高周波を印加する手段であり、前記
基体と前記アンテナとの距離は100mm以下であるこ
とを特徴とする請求項14記載のドライエッチング装
置。
17. A plasma processing apparatus according to claim 14, wherein said means for generating plasma is means for applying a high frequency to an antenna provided in a processing chamber, and a distance between said base and said antenna is 100 mm or less. Dry etching equipment.
JP26132697A 1997-09-26 1997-09-26 Dry etching method Expired - Fee Related JP3362333B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26132697A JP3362333B2 (en) 1997-09-26 1997-09-26 Dry etching method
JP27956499A JP3854019B2 (en) 1997-09-26 1999-09-30 Manufacturing method of semiconductor device
JP27956299A JP3362372B2 (en) 1997-09-26 1999-09-30 Dry etching method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26132697A JP3362333B2 (en) 1997-09-26 1997-09-26 Dry etching method

Related Child Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11279563A Division JP2000150491A (en) 1999-01-01 1999-09-30 Dry etching method
JP27956299A Division JP3362372B2 (en) 1997-09-26 1999-09-30 Dry etching method
JP27956499A Division JP3854019B2 (en) 1997-09-26 1999-09-30 Manufacturing method of semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11102894A true JPH11102894A (en) 1999-04-13
JP3362333B2 JP3362333B2 (en) 2003-01-07

Family

ID=17360265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP26132697A Expired - Fee Related JP3362333B2 (en) 1997-09-26 1997-09-26 Dry etching method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3362333B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009177208A (en) * 2009-05-08 2009-08-06 Hoya Corp Dry etching gas and method of processing semiconductor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009177208A (en) * 2009-05-08 2009-08-06 Hoya Corp Dry etching gas and method of processing semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP3362333B2 (en) 2003-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6392350B1 (en) Plasma processing method
TWI492297B (en) Plasma etching method,semiconductor device manufacturing method, and plasma etching apparatus
KR100279091B1 (en) Etching Method and Etching Equipment
US20120208369A1 (en) Method of Etching Features in Silicon Nitride Films
JP2005508078A (en) High aspect ratio form etching method
JP2001110784A (en) Apparatus and method for plasma treatment
JP2003023000A (en) Production method for semiconductor device
KR100743873B1 (en) Techniques for improving etching in a plasma processing chamber
KR100595090B1 (en) Improved techniques for etching with a photoresist mask
US6573190B1 (en) Dry etching device and dry etching method
US20040058554A1 (en) Dry etching method
US20040048487A1 (en) Method and apparatus for etching Si
KR100749839B1 (en) Etching method of organic insulating film
US5968278A (en) High aspect ratio contact
US6506687B1 (en) Dry etching device and method of producing semiconductor devices
JP4577328B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP3854019B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JPH11102894A (en) Method and device for dry etching
KR100401039B1 (en) Plasma film forming method
JP2001326217A (en) Plasma processing device
JP3172340B2 (en) Plasma processing equipment
JP3362372B2 (en) Dry etching method
JP2000150491A (en) Dry etching method
TWI812575B (en) Plasma treatment method
JP4994161B2 (en) Metal gate dry etching method

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 5

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071025

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 6

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081025

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081025

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091025

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091025

Year of fee payment: 7

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 7

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091025

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 7

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091025

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091025

Year of fee payment: 7

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091025

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101025

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111025

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees