JPH11219938A - Plasma etching method - Google Patents
Plasma etching methodInfo
- Publication number
- JPH11219938A JPH11219938A JP10020948A JP2094898A JPH11219938A JP H11219938 A JPH11219938 A JP H11219938A JP 10020948 A JP10020948 A JP 10020948A JP 2094898 A JP2094898 A JP 2094898A JP H11219938 A JPH11219938 A JP H11219938A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- supplied
- etching
- vacuum chamber
- frequency power
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、高周波放電を用
いたプラズマエッチング方法に関するものである。The present invention relates to a plasma etching method using high frequency discharge.
【０００２】[0002]
【従来の技術】高周波放電を用いたプラズマ処理方法
は、半導体製造工程において、微細加工のためのドライ
エッチング、薄膜形成のためのスパッタリング、プラズ
マＣＶＤ、イオン注入等さまざまなところで用いられて
いる。以下、プラズマ処理方法の適用例として、微細加
工に適したドライエッチングについて説明する。ドライ
エッチング技術として最も広く用いられている反応性イ
オンエッチングは、適当なガスの高周波放電プラズマ中
に試料をさらすことによりエッチング反応を起こさせ、
試料の表面の不要部分を除去するものである。2. Description of the Related Art A plasma processing method using a high-frequency discharge is used in various places in a semiconductor manufacturing process such as dry etching for fine processing, sputtering for forming a thin film, plasma CVD, and ion implantation. Hereinafter, dry etching suitable for fine processing will be described as an application example of the plasma processing method. Reactive ion etching, which is most widely used as a dry etching technique, causes an etching reaction by exposing a sample to a high-frequency discharge plasma of an appropriate gas.
It removes unnecessary portions on the surface of the sample.
【０００３】反応性イオンエッチングにおいては微細化
を促進するためにイオンの方向性を揃えることが必要で
あるが、そのためにはプラズマ中でのイオンの散乱を減
らすことが不可欠である。イオンの方向性を揃えるため
には、プラズマ発生装置内の圧力を低くし、イオンの平
均自由行程を大きくすることが効果的であるが、プラズ
マ密度が低下しエッチ速度が低くなるという問題があ
る。[0003] In reactive ion etching, it is necessary to make the directionality of ions uniform in order to promote miniaturization. For that purpose, it is essential to reduce the scattering of ions in plasma. In order to make the directionality of ions uniform, it is effective to lower the pressure in the plasma generator and increase the mean free path of the ions, but there is a problem that the plasma density decreases and the etch rate decreases. .
【０００４】その対策として誘導結合型プラズマ装置や
ヘリコン型プラズマ装置等の高密度プラズマ装置が導入
されつつある。高密度プラズマ装置は、従来からある平
行平板型ＲＩＥ装置に比べ１０倍〜１００倍程度高密度
のプラズマが発生でき、圧力が１／１０から１／１００
程度低い条件下でも平行平板型ＲＩＥ装置と同等以上の
エッチング速度が得られる。As a countermeasure, a high-density plasma device such as an inductively coupled plasma device or a helicon type plasma device is being introduced. The high-density plasma apparatus can generate plasma at a density of about 10 to 100 times as high as that of a conventional parallel plate RIE apparatus, and has a pressure of 1/10 to 1/100.
An etching rate equal to or higher than that of a parallel plate type RIE apparatus can be obtained even under a condition of a low level.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにして改良された従来のプラズマエッチング方法にお
いても、エッチング形状の異常、マイクロローディング
効果の発生、ゲート絶縁膜の劣化や破壊の発生という問
題点があった。これらは、進行する微細化に対して依然
プラズマ中の化学反応の制御範囲が狭いこと、さらには
高密度プラズマであるため、チャージアップが著しい、
過度の解離によってラジカル密度が低下するといったこ
とに原因している。これらの課題を解決する１つの方法
として、従来からパルスプラズマプロセス（例えば、特
開平６−２６７９００号公報）が提案されている。この
パルスプラズマプロセスは、プラズマ発生用高周波電力
（ＲＦ）をパルス状に供給し、高周波電力供給期間にオ
フ期間を設けることで、プラズマ中の解離反応、基板へ
の電荷蓄積過程を制御することを目的としていたが、そ
の詳細な機構は不明で、課題を十分解決するには至って
いない。However, the conventional plasma etching method improved in this manner still has problems of abnormal etching shape, generation of a microloading effect, and deterioration and destruction of a gate insulating film. there were. These are still limited in the control range of the chemical reaction in the plasma with the progress of miniaturization, and further, because of the high density plasma, the charge-up is remarkable.
This is because radical density decreases due to excessive dissociation. As one method for solving these problems, a pulse plasma process (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-267900) has been conventionally proposed. In this pulsed plasma process, a plasma-generating high-frequency power (RF) is supplied in a pulse form, and an off-period is provided in the high-frequency power supply period to control the dissociation reaction in the plasma and the charge accumulation process on the substrate. The purpose was, but the detailed mechanism is unknown, and the problem has not yet been sufficiently solved.
【０００６】一般に、エッチング反応は、プラズマから
供給される様々な種によって進行し、エッチング形状
は、それらの被エッチング試料面への輸送過程に大きく
影響される。すなわち、ラジカル・原子は、エッチング
反応に寄与するとともに、膜形成の前駆体として選択性
向上や側壁保護に寄与するが、等方性であるがために、
試料面の形状、特にアスペクト比にその輸送過程が影響
される。一方、イオンは、エッチング反応のイオン支援
過程に関与し、その指向性によって形状の異方性に寄与
するが、その輸送過程はプラズマ−被エッチング資料間
の加速電圧、特にバイアス電力に影響される。そのた
め、エッチング特性の選択性や異方性形状は、等方性の
ラジカル・原子と異方性のイオンの輸送量をいかに制御
するかによって決まるが、ＣＷ（Continuous Wave ：連
続波）下では従属関係にあるこれらを制御するには限界
がある。また、エッチング反応面周辺には、最終的には
排出される副反応生成物も介在しており（等方性）、実
質的にエッチング反応を妨げている場合が多い。Generally, the etching reaction proceeds by various species supplied from the plasma, and the shape of the etching is greatly affected by the process of transporting them to the surface of the sample to be etched. In other words, the radicals and atoms contribute to the etching reaction and contribute to selectivity improvement and side wall protection as a precursor for film formation.
The transport process is influenced by the shape of the sample surface, especially the aspect ratio. On the other hand, ions are involved in the ion assisting process of the etching reaction and contribute to shape anisotropy by their directivity, but their transport process is affected by the acceleration voltage between the plasma and the material to be etched, especially the bias power. . Therefore, the selectivity of the etching characteristics and the anisotropic shape are determined by controlling the transport amount of isotropic radicals / atoms and anisotropic ions, but are dependent on the CW (Continuous Wave). There are limits to controlling these in relation. In addition, by-products finally discharged are also present around the etching reaction surface (isotropic), and often hinder the etching reaction substantially.
【０００７】また、ゲートエッチングにおけるノッチの
おもな原因と考えられるチャージアップに起因したエッ
チング形状の異常は、被エッチング試料面に供給される
イオンの電荷の局所的なアンバランスに起因するとされ
ている。この発明はこのような課題のうち、マイクロロ
ーディング効果のおもな原因と考えられるラジカルある
いは副反応生成物の輸送過程に起因した問題、あるいは
エッチング形状の異常、特にゲートエッチングにおける
ノッチのおもな原因と考えられるチャージアップに起因
した問題を解決しうるプラズマエッチング方法を提供す
るものである。[0007] Further, it is considered that the abnormality in the etching shape due to charge-up, which is considered to be the main cause of the notch in the gate etching, is due to the local imbalance of the charge of ions supplied to the sample surface to be etched. I have. The present invention is directed to the problems caused by the transport process of radicals or by-products, which are considered to be the main cause of the microloading effect, or abnormalities in the etching shape, particularly, the notch in gate etching. An object of the present invention is to provide a plasma etching method capable of solving a problem caused by charge-up considered as a cause.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項１記載のプラズマ
エッチング方法は、真空室に供給された反応ガスを、真
空室に供給される高周波電力によりプラズマ化し、その
プラズマで真空室内の試料をエッチングするプラズマエ
ッチング方法であって、被エッチング試料へ投入するバ
イアス電力をパルス変調することを特徴とするものであ
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a plasma etching method, wherein a reaction gas supplied to a vacuum chamber is turned into plasma by high frequency power supplied to the vacuum chamber, and the sample in the vacuum chamber is etched by the plasma. Plasma etching method, wherein the bias power applied to the sample to be etched is pulse-modulated.
【０００９】請求項１記載のプラズマエッチング方法に
よると、バイアスへの供給電力をパルス変調することに
より、被エッチング試料面へ供給されるのイオンのエネ
ルギー，フラックスを時間的に制御し、等方性のラジカ
ル・原子の供給，副反応生成物の排出が主体となる時間
帯を別々にすることで、指向性のイオン主体の異方性エ
ッチングが効果的に進行する。According to the first aspect of the present invention, the energy and flux of ions supplied to the surface of the sample to be etched are temporally controlled by pulse-modulating the power supplied to the bias, and the isotropy is improved. By separately setting the time zone in which the supply of radicals / atoms and the discharge of by-products are mainly performed, the anisotropic etching mainly composed of ions proceeds effectively.
【００１０】請求項２記載のプラズマエッチング方法
は、真空室に供給された反応ガスを、真空室に供給され
る高周波電力によりプラズマ化し、そのプラズマで真空
室内の試料をエッチングするプラズマエッチング方法で
あって、複数の反応ガスを交互に切り替えて供給するこ
とを特徴とするものである。請求項２記載のプラズマエ
ッチング方法によると、供給ガスの成分を時間的に切り
替えて、等方性のラジカル・原子の供給，副反応生成物
の排出が主体となる時間帯を別々にすることで、指向性
のイオン主体の異方性エッチングが効果的に進行する。According to a second aspect of the present invention, there is provided a plasma etching method in which a reaction gas supplied to a vacuum chamber is turned into plasma by high frequency power supplied to the vacuum chamber, and the plasma is used to etch a sample in the vacuum chamber. Thus, a plurality of reaction gases are alternately supplied. According to the plasma etching method of the present invention, the components of the supply gas are changed over time to separate the time zones in which the supply of isotropic radicals / atoms and the discharge of by-products are mainly performed. In addition, the anisotropic etching mainly composed of directional ions proceeds effectively.
【００１１】請求項３記載のプラズマエッチング方法
は、真空室に供給された反応ガスを、真空室に供給され
る高周波電力によりプラズマ化し、そのプラズマで真空
室内の試料をエッチングするプラズマエッチング方法で
あって、被エッチング試料のオーバーエッチ時に、供給
する高周波電力をパルス変調することを特徴とするもの
である。According to a third aspect of the present invention, there is provided a plasma etching method in which a reaction gas supplied to a vacuum chamber is turned into plasma by high-frequency power supplied to the vacuum chamber, and the plasma is used to etch a sample in the vacuum chamber. In addition, high frequency power to be supplied is pulse-modulated when the sample to be etched is overetched.
【００１２】請求項３記載のプラズマエッチング方法に
よると、被エッチング試料のオーバーエッチ時に、供給
される高周波電力をパルス変調することで、主な種に高
周波電力ＯＦＦ時の負イオンを導入することで時間的に
バランスさせることができる。According to the plasma etching method of the present invention, when the sample to be etched is over-etched, the supplied high-frequency power is pulse-modulated to introduce negative ions into the main species when the high-frequency power is OFF. It can be balanced in time.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】第１の実施の形態 この発明の第１の実施の形態について、図１および図２
を参照しながら説明する。図１はプラズマエッチング装
置の構造を示す模式図である。プラズマエッチング装置
は、誘導結合方式による真空室となるプラズマ生成室１
により構成されており、チャンバーは接地されている。
ガス導入口２からは、反応性ガス、例えば酸化膜エッチ
ングの場合、ＣＨＦ3 （５０％）／Ｃ4 Ｆ8 （５０％）
の混合ガスを、５０ｓｃｃｍ、５Ｐａ程度に導入する。
プラズマ生成室に石英板を隔てて上部に取り付けられた
マルチスパイラルコイル３に、マッチング回路４を介し
て高周波電源５より高周波電力を印加することによりプ
ラズマ６を生成することができる。被エッチング試料と
なるウエハ７は、マルチスパイラルコイル３に対向する
形で下部電極８上に置かれ、マッチング回路９を介して
高周波電源１０よりバイアス用高周波電力が供給され
る。パルス発生器１１からは、プラズマ生成用高周波電
源５とバイアス用高周波電源１０に任意のパルス変調用
信号が送られる構成になっている。なお、１２，１３は
ガス供給系、１４はパルス発生器である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment FIGS. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a plasma etching apparatus. The plasma etching apparatus is a plasma generation chamber 1 which is a vacuum chamber by an inductive coupling method.
And the chamber is grounded.
From the gas inlet 2, a reactive gas, for example, CHF 3 (50%) / C 4 F 8 (50%) in the case of oxide film etching
Is introduced at about 50 sccm and 5 Pa.
The plasma 6 can be generated by applying high-frequency power from the high-frequency power source 5 to the multi-spiral coil 3 mounted on the upper part of the plasma generation chamber with a quartz plate interposed therebetween through the matching circuit 4. A wafer 7 to be etched is placed on the lower electrode 8 so as to face the multi-spiral coil 3, and high frequency power for bias is supplied from a high frequency power supply 10 via a matching circuit 9. An arbitrary pulse modulation signal is sent from the pulse generator 11 to the high frequency power supply 5 for plasma generation and the high frequency power supply 10 for bias. In addition, 12 and 13 are gas supply systems, and 14 is a pulse generator.
【００１４】図２は、バイアス投入電力をパルス変調
（ＯＮ／ＯＦＦ変調）する際の各種パラメータの時間変
化の説明図である。（ａ）はプラズマに供給する高周波
電力（例えば、１３．５６ＭＨｚ）であってＣＷである
のに対し、バイアス電力は変調用パルス（ｂ）によって
（ｃ）に示すようにＯＮ／ＯＦＦ変調することとする。
変調パラメータとしては、瞬時の投入パワーのほか、Ｏ
Ｎ時間、ＯＦＦ時間および変調周期であり、変調周期中
のＯＮ時間の割合をデューティ比とする。このバイアス
電力に応じて、イオンに負のバイアス電圧が発生するた
め、このとき被エッチング試料表面には、（ｄ）に示す
ようなイオン電流が流入することになる。一方、変調周
期を１０μ秒〜１０ｍ秒とした場合、プラズマ中のラジ
カルの寿命は１０msec以上と、変調周期よりはるかに長
く、ラジカル密度は（ｅ）に示すように変調周期を通じ
ては一定である。そのため、バイアス電力ＯＦＦ時に
は、副反応生成物が排出され、等方性のラジカル・原子
が十分供給されて堆積保護膜が形成される一方、ＯＮ時
にはイオン主体の異方性エッチングが進行する。FIG. 2 is an explanatory diagram of the time change of various parameters when the bias input power is pulse-modulated (ON / OFF-modulated). (A) is high-frequency power (for example, 13.56 MHz) supplied to the plasma and is CW, whereas bias power is ON / OFF modulated by a modulation pulse (b) as shown in (c). And
Modulation parameters include instantaneous input power, O
These are N time, OFF time, and modulation cycle, and the duty ratio is the ratio of the ON time during the modulation cycle. Since a negative bias voltage is generated in the ions in accordance with the bias power, an ion current as shown in (d) flows into the surface of the sample to be etched at this time. On the other hand, when the modulation cycle is 10 μsec to 10 msec, the lifetime of radicals in the plasma is 10 msec or more, which is much longer than the modulation cycle, and the radical density is constant throughout the modulation cycle as shown in (e). Therefore, when the bias power is OFF, the by-products are exhausted, and isotropic radicals / atoms are sufficiently supplied to form a deposition protection film. On the other hand, when the bias power is ON, ion-based anisotropic etching proceeds.
【００１５】このように構成されたプラズマエッチング
方法によると、バイアスへの供給電力をパルス変調する
ことにより、被エッチング試料面へ供給されるのイオン
のエネルギー，フラックスを時間的に制御し、等方性の
ラジカル・原子の供給，副反応生成物の排出が主体とな
る時間帯を別々にすることで、指向性のイオン主体の異
方性エッチングが効果的に進行し、選択比および異方性
を向上させることができる。すなわち、ラジカルあるい
は副反応生成物の輸送過程を制御し、連続放電のＣＷプ
ロセスやこれまでのプラズマエッチングプロセスでは実
現できない高精度なエッチングを実現できる。According to the plasma etching method configured as described above, the energy and flux of ions supplied to the sample surface to be etched are temporally controlled by pulse-modulating the power supplied to the bias, and isotropic. By separating the time periods in which the supply of directional radicals / atoms and the discharge of side reaction products are mainly performed, the anisotropic etching mainly composed of directional ions proceeds effectively, and the selectivity and anisotropy Can be improved. That is, the transport process of radicals or by-products is controlled, and high-precision etching that cannot be achieved by a continuous discharge CW process or a conventional plasma etching process can be realized.
【００１６】第２の実施の形態 この発明の第２の実施の形態について、図１および図３
を参照しながら説明する。この実施の形態では、供給す
る反応ガスをパルス状に変調することを試みた。図３
は、反応ガスをパルス変調（組成変調あるいはＯＮ／Ｏ
ＦＦ変調）する際の各種パラメータの時間変化の説明図
である。図１において、パルス発生器１４により反応ガ
スＡの供給系１２および反応ガスＢの供給系１３を変調
する構成を用いる。（ａ）のプラズマに供給するＣＷ高
周波電力に対し、複数のガス系を交互に供給する。すな
わち、高密度のイオン電流を発生する反応ガスＡ（例え
ば、ＣＦ4 ）と高密度のラジカルを発生する反応ガスＢ
（例えば、ＣＨＦ3 ，Ｃ4 Ｆ8）を、それぞれ（ｂ），
（ｃ）に示すように交互に切り替えて供給する。このと
き被エッチング試料表面には、（ｄ）に示すようなイオ
ン電流が変調されて流入することになるが、ラジカル密
度は第１の実施の形態で述べた理由から（ｅ）に示すよ
うに変調周期を通じては一定である。そのため、反応ガ
スＡの供給時にはイオン主体の異方性エッチングが進行
するのに対し、反応ガスＢの供給時には副反応生成物が
排出され、等方性のラジカル・原子が十分供給されて堆
積保護膜が形成される。Second Embodiment FIGS. 1 and 3 show a second embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. In this embodiment, an attempt was made to modulate the supplied reaction gas in a pulsed manner. FIG.
Means that the reaction gas is pulse modulated (composition modulated or ON / O
FIG. 4 is an explanatory diagram of a time change of various parameters when performing FF modulation. In FIG. 1, a configuration is used in which a supply system 12 for reactant gas A and a supply system 13 for reactant gas B are modulated by a pulse generator 14. A plurality of gas systems are alternately supplied for the CW high-frequency power supplied to the plasma of (a). That is, a reaction gas A (for example, CF 4 ) that generates a high-density ion current and a reaction gas B that generates a high-density radical
(For example, CHF 3 , C 4 F 8 ) by (b),
(C) As shown in FIG. At this time, the ion current as shown in (d) is modulated and flows into the surface of the sample to be etched, but the radical density is increased as shown in (e) for the reason described in the first embodiment. It is constant throughout the modulation period. Therefore, when the reaction gas A is supplied, the anisotropic etching mainly composed of ions proceeds, while when the reaction gas B is supplied, by-products are discharged, and isotropic radicals / atoms are sufficiently supplied to protect the deposition. A film is formed.
【００１７】このように構成されたプラズマエッチング
方法によると、供給ガスの成分を時間的に切り替えるこ
とで、等方性のラジカル・原子の供給，副反応生成物の
排出が主体となる時間帯を別々にすることで、指向性の
イオン主体の異方性エッチングが効果的に進行し、選択
比および異方性を向上させることができる。すなわち、
ラジカルあるいは副反応生成物の輸送過程を制御し、連
続放電のＣＷプロセスやこれまでのプラズマエッチング
プロセスでは実現できない高精度なエッチングを実現で
きる。According to the plasma etching method configured as described above, by changing the components of the supply gas with time, the time zone in which the supply of isotropic radicals / atoms and the discharge of by-products are mainly performed can be set. By separating them, the anisotropic etching mainly composed of directivity ions can effectively proceed, and the selectivity and the anisotropy can be improved. That is,
By controlling the transport process of radicals or by-products, highly accurate etching that cannot be achieved by a continuous discharge CW process or a conventional plasma etching process can be realized.
【００１８】なお、この実施の形態では、２種類の反応
ガスＡ，Ｂを交互に切り替えて供給するものであった
が、３種類以上の反応ガスを交互に切り替えて供給する
ことでも同様の効果を達成することができる。また、１
種類の反応ガスを分圧変動させて供給してもよい。 第３の実施の形態 この発明の第３の実施の形態について、図１および図４
を参照しながら説明する。In this embodiment, two kinds of reaction gases A and B are alternately supplied. However, the same effect can be obtained by alternately supplying three or more kinds of reaction gases. Can be achieved. Also, 1
The kinds of reaction gases may be supplied with the partial pressure fluctuated. Third Embodiment FIGS. 1 and 4 show a third embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG.
【００１９】この実施の形態は、エッチング形状の異
常、特にゲートエッチングにおけるノッチのおもな原因
と考えられるチャージアップに起因した問題を解決しう
るエッチング手法を提供するものである。この形状異常
は、被エッチング試料面に供給されるイオンの電荷の局
所的なアンバランスに起因するとされており、ここでは
その電荷のアンバランスがオーバーエッチ時の下地（Ｓ
ｉ）の露出によって固定されることに着目し、このオー
バーエッチ時に高周波電力の供給をパルス変調すること
を特徴としている。This embodiment provides an etching method capable of solving a problem caused by charge-up, which is considered to be a main cause of a notch in a gate etching, particularly an abnormality in an etching shape. It is said that the shape abnormality is caused by a local imbalance of the charge of the ions supplied to the sample surface to be etched. In this case, the unbalance of the charge is caused by the base (S
Focusing on the fact that the exposure is fixed by i), the supply of high-frequency power is pulse-modulated during this overetch.
【００２０】図１において、パルス発生器１１により高
周波電源５を変調する構成を用いる。すなわち、図４
（ａ）に示すように、ＣＷ時にプラズマに供給する高周
波電力（例えば、１３．５６ＭＨｚ）に対し、（ｂ）に
示すような変調用パルスを重畳させることにより、
（ｃ）に示すようにメインエッチに続くオーバーエッチ
時の高周波電力をＯＮ／ＯＦＦ変調することとする。高
周波電力ＯＮ時に、被エッチング試料表面に入射するイ
オン種は主に正イオンであるのに対し、高周波電力ＯＦ
Ｆ時には、アフターグロー中での電子温度の低下によっ
て負イオンが生成され主体となる。メインエッチ時には
正イオンと電子が主な種であり、それらの指向性の違い
によって電荷の局所的なアンバランスを引き起こすが、
被エッチング試料表面の導電性によってバランスしてい
ると考えられる。ところが、このままオーバーエッチ行
程に入ると、下地（Ｓｉ）の露出によって電気的に孤立
するため電荷が中和されなくなり、局所的な電界によっ
て、イオンが曲げられサイドエッチすなわち形状異常を
引き起こすと考えられる。そこで、このオーバーエッチ
時にパルス変調を行うことで、主な種に高周波電力ＯＦ
Ｆ時の負イオンを導入し時間的にバランスさせることが
できる。In FIG. 1, a configuration in which a high frequency power supply 5 is modulated by a pulse generator 11 is used. That is, FIG.
As shown in (a), the modulation pulse as shown in (b) is superimposed on the high frequency power (for example, 13.56 MHz) supplied to the plasma during CW,
As shown in (c), the high-frequency power at the time of the overetch following the main etch is subjected to ON / OFF modulation. When the high frequency power is ON, the ion species incident on the surface of the sample to be etched are mainly positive ions, whereas the high frequency power OF
At the time of F, negative ions are generated mainly due to a decrease in the electron temperature in the afterglow. At the time of main etching, positive ions and electrons are the main species, causing a local imbalance in charge due to the difference in their directivity,
It is considered that the balance is caused by the conductivity of the surface of the sample to be etched. However, when the overetching process is performed as it is, the charge is not neutralized due to the electrical isolation due to the exposure of the base (Si), and the ions are bent by the local electric field, which is considered to cause side etching, that is, shape abnormality. . Therefore, by performing pulse modulation at the time of this overetch, the high frequency power OF
The negative ions at the time of F can be introduced to balance the time.
【００２１】このように構成されたプラズマエッチング
方法によると、被エッチング試料のオーバーエッチ時
に、高周波電力の供給をパルス変調することで、主な種
に高周波電力ＯＦＦ時の負イオンを導入することで時間
的にバランスさせることができる。すなわち、チャージ
バランスに起因した形状を制御し、連続放電のＣＷプロ
セスやこれまでのプラズマエッチングプロセスでは実現
できない高精度なエッチングを実現できる。According to the plasma etching method configured as described above, the supply of high-frequency power is pulse-modulated when the sample to be etched is over-etched, thereby introducing negative ions into the main species when the high-frequency power is OFF. It can be balanced in time. That is, it is possible to control the shape caused by the charge balance, and to realize highly accurate etching which cannot be realized by the continuous discharge CW process or the conventional plasma etching process.
【００２２】[0022]
【発明の効果】請求項１記載のプラズマエッチング方法
によると、バイアスへの供給電力をパルス変調すること
により、被エッチング試料面へ供給されるのイオンのエ
ネルギー，フラックスを時間的に制御し、等方性のラジ
カル・原子の供給，副反応生成物の排出が主体となる時
間帯を別々にすることで、指向性のイオン主体の異方性
エッチングが効果的に進行する。すなわち、ラジカルあ
るいは副反応生成物の輸送過程を制御し、連続放電のＣ
Ｗプロセスやこれまでのプラズマエッチングプロセスで
は実現できない高精度なエッチングを実現できる。According to the plasma etching method of the present invention, the energy and flux of ions supplied to the sample surface to be etched are temporally controlled by pulse-modulating the power supplied to the bias. By separately setting the time zones in which the supply of anisotropic radicals / atoms and the discharge of by-products are mainly performed, the anisotropic etching mainly composed of directional ions effectively proceeds. That is, the transport process of radicals or side reaction products is controlled, and the C of continuous discharge is controlled.
High-precision etching that cannot be realized by the W process or the conventional plasma etching process can be realized.
【００２３】請求項２記載のプラズマエッチング方法に
よると、供給ガスの成分を時間的に切り替えて、等方性
のラジカル・原子の供給，副反応生成物の排出が主体と
なる時間帯を別々にすることで、指向性のイオン主体の
異方性エッチングが効果的に進行する。すなわち、ラジ
カルあるいは副反応生成物の輸送過程を制御し、連続放
電のＣＷプロセスやこれまでのプラズマエッチングプロ
セスでは実現できない高精度なエッチングを実現でき
る。According to the plasma etching method of the present invention, the components of the supply gas are changed over time, and the time zones in which the supply of isotropic radicals / atoms and the discharge of by-products are mainly performed are separately set. By doing so, the directional ion-based anisotropic etching effectively proceeds. That is, the transport process of radicals or by-products is controlled, and high-precision etching that cannot be achieved by a continuous discharge CW process or a conventional plasma etching process can be realized.
【００２４】請求項３記載のプラズマエッチング方法に
よると、被エッチング試料のオーバーエッチ時に、供給
される高周波電力をパルス変調することで、主な種に高
周波電力ＯＦＦ時の負イオンを導入することで時間的に
バランスさせることができる。すなわち、チャージバラ
ンスに起因した形状を制御し、連続放電のＣＷプロセス
やこれまでのプラズマエッチングプロセスでは実現でき
ない高精度なエッチングを実現できる。According to the third aspect of the present invention, the supplied high-frequency power is pulse-modulated when the sample to be etched is over-etched, thereby introducing negative ions into the main species when the high-frequency power is OFF. It can be balanced in time. That is, it is possible to control the shape caused by the charge balance, and to realize highly accurate etching which cannot be realized by the continuous discharge CW process or the conventional plasma etching process.
【図１】この発明のプラズマエッチング装置の構成図で
ある。FIG. 1 is a configuration diagram of a plasma etching apparatus of the present invention.
【図２】この発明の第１の実施の形態におけるバイアス
電力パルス変調時の各種パラメータの時間変化の説明図
である。FIG. 2 is an explanatory diagram of temporal changes of various parameters at the time of bias power pulse modulation according to the first embodiment of the present invention.
【図３】この発明の第２の実施の形態における反応ガス
切替え時の各種パラメータの時間変化の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a time change of various parameters at the time of switching a reaction gas according to a second embodiment of the present invention.
【図４】この発明の第３の実施の形態における高周波電
力パルス変調時の各種パラメータの時間変化の説明図で
ある。FIG. 4 is an explanatory diagram of a time change of various parameters at the time of high-frequency power pulse modulation according to a third embodiment of the present invention.
１ プラズマ生成室（真空室） ２ ガス導入口 ３ マルチスパイラルコイル ４ マッチング回路 ５ 高周波電源 ６ プラズマ ７ ウエハ（被エッチング試料） ８ 下部電極 ９ マッチング回路 １０ 高周波電源 １１ パルス発生器 １２，１３ 反応ガス供給系 １４ パルス発生器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma generation chamber (vacuum chamber) 2 Gas inlet 3 Multi spiral coil 4 Matching circuit 5 High frequency power supply 6 Plasma 7 Wafer (sample to be etched) 8 Lower electrode 9 Matching circuit 10 High frequency power supply 11 Pulse generator 12, 13 Reaction gas supply System 14 pulse generator
Claims (3)
空室に供給される高周波電力によりプラズマ化し、その
プラズマで前記真空室内の試料をエッチングするプラズ
マエッチング方法であって、被エッチング試料へ投入す
るバイアス電力をパルス変調することを特徴とするプラ
ズマエッチング方法。1. A plasma etching method for converting a reaction gas supplied to a vacuum chamber into plasma by high frequency power supplied to the vacuum chamber, and etching the sample in the vacuum chamber with the plasma. A plasma etching method characterized in that the applied bias power is pulse-modulated.
空室に供給される高周波電力によりプラズマ化し、その
プラズマで前記真空室内の試料をエッチングするプラズ
マエッチング方法であって、複数の反応ガスを交互に切
り替えて供給することを特徴とするプラズマエッチング
方法。2. A plasma etching method for converting a reaction gas supplied to a vacuum chamber into plasma by high-frequency power supplied to the vacuum chamber, and etching a sample in the vacuum chamber with the plasma. A plasma etching method characterized by alternately switching and supplying.
空室に供給される高周波電力によりプラズマ化し、その
プラズマで前記真空室内の試料をエッチングするプラズ
マエッチング方法であって、被エッチング試料のオーバ
ーエッチ時に、供給する高周波電力をパルス変調するこ
とを特徴とするプラズマエッチング方法。3. A plasma etching method for converting a reaction gas supplied to a vacuum chamber into plasma by high-frequency power supplied to the vacuum chamber, and etching the sample in the vacuum chamber with the plasma. A plasma etching method characterized in that high-frequency power to be supplied is pulse-modulated during overetching.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10020948A JPH11219938A (en) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | Plasma etching method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10020948A JPH11219938A (en) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | Plasma etching method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11219938A true JPH11219938A (en) | 1999-08-10 |
Family
ID=12041427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10020948A Pending JPH11219938A (en) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | Plasma etching method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11219938A (en) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2368193A (en) * | 2000-06-29 | 2002-04-24 | Nec Corp | Semiconductor etching method |
| US6555166B2 (en) | 2001-06-29 | 2003-04-29 | International Business Machines | Method for reducing the microloading effect in a chemical vapor deposition reactor |
| EP1336984A2 (en) * | 2002-02-13 | 2003-08-20 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for providing modulated bias power to a plasma etch reactor |
| KR100457742B1 (en) * | 2002-05-16 | 2004-11-18 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for forming a gate of semiconductor device |
| US6905626B2 (en) | 2002-07-24 | 2005-06-14 | Unaxis Usa Inc. | Notch-free etching of high aspect SOI structures using alternating deposition and etching and pulsed plasma |
| JP2007501530A (en) * | 2003-05-06 | 2007-01-25 | ラム リサーチ コーポレーション | RF pulsing technology for narrow gap capacitively coupled reactors |
| WO2008126891A1 (en) | 2007-04-11 | 2008-10-23 | Ulvac, Inc. | Dry etching method |
| US8216922B2 (en) | 2010-03-19 | 2012-07-10 | Panasonic Corporation | Plasma doping method |
| KR20140068055A (en) * | 2011-09-07 | 2014-06-05 | 램 리써치 코포레이션 | Pulsed plasma chamber in dual chamber configuration |
| JP2016207753A (en) * | 2015-04-17 | 2016-12-08 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Plasma etching method |
| US9793126B2 (en) | 2010-08-04 | 2017-10-17 | Lam Research Corporation | Ion to neutral control for wafer processing with dual plasma source reactor |
| US10134605B2 (en) | 2013-07-11 | 2018-11-20 | Lam Research Corporation | Dual chamber plasma etcher with ion accelerator |
| US10224221B2 (en) | 2013-04-05 | 2019-03-05 | Lam Research Corporation | Internal plasma grid for semiconductor fabrication |
| US10332906B2 (en) | 2016-11-21 | 2019-06-25 | Toshiba Memory Corporation | Dry etching method and method for manufacturing semiconductor device |
-
1998
- 1998-02-02 JP JP10020948A patent/JPH11219938A/en active Pending
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2368193A (en) * | 2000-06-29 | 2002-04-24 | Nec Corp | Semiconductor etching method |
| US6555166B2 (en) | 2001-06-29 | 2003-04-29 | International Business Machines | Method for reducing the microloading effect in a chemical vapor deposition reactor |
| EP1336984A2 (en) * | 2002-02-13 | 2003-08-20 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for providing modulated bias power to a plasma etch reactor |
| EP1336984A3 (en) * | 2002-02-13 | 2004-09-15 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for providing modulated bias power to a plasma etch reactor |
| KR100457742B1 (en) * | 2002-05-16 | 2004-11-18 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for forming a gate of semiconductor device |
| US6905626B2 (en) | 2002-07-24 | 2005-06-14 | Unaxis Usa Inc. | Notch-free etching of high aspect SOI structures using alternating deposition and etching and pulsed plasma |
| JP2006503423A (en) * | 2002-07-24 | 2006-01-26 | ウナクシス ユーエスエイ、インコーポレイテッド | Unnotched etching of high aspect ratio SOI structures using alternating deposition and etching and pulsed plasma |
| US8337713B2 (en) | 2003-05-06 | 2012-12-25 | Lam Research Corporation | Methods for RF pulsing of a narrow gap capacitively coupled reactor |
| US7976673B2 (en) | 2003-05-06 | 2011-07-12 | Lam Research Corporation | RF pulsing of a narrow gap capacitively coupled reactor |
| JP4794449B2 (en) * | 2003-05-06 | 2011-10-19 | ラム リサーチ コーポレーション | RF pulsing technology for narrow gap capacitively coupled reactors |
| JP2007501530A (en) * | 2003-05-06 | 2007-01-25 | ラム リサーチ コーポレーション | RF pulsing technology for narrow gap capacitively coupled reactors |
| TWI460784B (en) * | 2003-05-06 | 2014-11-11 | Lam Res Corp | Apparatus for providing a plasma etch of a layer over a wafer |
| WO2008126891A1 (en) | 2007-04-11 | 2008-10-23 | Ulvac, Inc. | Dry etching method |
| US8216922B2 (en) | 2010-03-19 | 2012-07-10 | Panasonic Corporation | Plasma doping method |
| US10553399B2 (en) | 2010-08-04 | 2020-02-04 | Lam Research Corporation | Pulsed plasma chamber in dual chamber configuration |
| US9793126B2 (en) | 2010-08-04 | 2017-10-17 | Lam Research Corporation | Ion to neutral control for wafer processing with dual plasma source reactor |
| CN106128931A (en) * | 2011-09-07 | 2016-11-16 | 朗姆研究公司 | The pulsed plasma room of double-chamber structure |
| JP2014531753A (en) * | 2011-09-07 | 2014-11-27 | ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | Dual chamber pulse plasma chamber |
| JP2018037668A (en) * | 2011-09-07 | 2018-03-08 | ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | Pulsed plasma chamber in dual chamber configuration |
| JP2019050413A (en) * | 2011-09-07 | 2019-03-28 | ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | Pulse plasma chamber of dual chamber configuration |
| KR20140068055A (en) * | 2011-09-07 | 2014-06-05 | 램 리써치 코포레이션 | Pulsed plasma chamber in dual chamber configuration |
| US10224221B2 (en) | 2013-04-05 | 2019-03-05 | Lam Research Corporation | Internal plasma grid for semiconductor fabrication |
| US11171021B2 (en) | 2013-04-05 | 2021-11-09 | Lam Research Corporation | Internal plasma grid for semiconductor fabrication |
| US10134605B2 (en) | 2013-07-11 | 2018-11-20 | Lam Research Corporation | Dual chamber plasma etcher with ion accelerator |
| JP2016207753A (en) * | 2015-04-17 | 2016-12-08 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Plasma etching method |
| US10332906B2 (en) | 2016-11-21 | 2019-06-25 | Toshiba Memory Corporation | Dry etching method and method for manufacturing semiconductor device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3533105B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method and manufacturing apparatus | |
| US5330606A (en) | Plasma source for etching | |
| WO2017126184A1 (en) | Plasma processing method and plasma processing device | |
| JP3647530B2 (en) | Upper electrode for parallel electrode etching operation | |
| US20110263130A1 (en) | Methods for rf pulsing of a narrow gap capacitively coupled reactor | |
| JP2008147659A (en) | Method and system for controlling uniformity in ballistic electron beam accelerating plasma processing system | |
| KR19990072585A (en) | Method for treating surface of semiconductor device and apparatus thereof | |
| JPH11219938A (en) | Plasma etching method | |
| JP3559429B2 (en) | Plasma processing method | |
| JPH11260596A (en) | Plasma processing device and plasma processing method | |
| US5783100A (en) | Method of high density plasma etching for semiconductor manufacture | |
| JPH10134995A (en) | Plasma processing device and processing method for plasma | |
| JPH08255782A (en) | Plasma surface treating apparatus | |
| JPH10312899A (en) | Plasma processing method and plasma processing device | |
| US6506687B1 (en) | Dry etching device and method of producing semiconductor devices | |
| JP2569019B2 (en) | Etching method and apparatus | |
| JPH10321399A (en) | Plasma processing method and device | |
| JP3172340B2 (en) | Plasma processing equipment | |
| JPH059742A (en) | Plasma treating device and constituting method | |
| JP2750430B2 (en) | Plasma control method | |
| JPH10270192A (en) | Plasma processing method and device | |
| US20230187174A1 (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
| JP4243615B2 (en) | Reactive ion etching system | |
| JP2002208587A (en) | Method and apparatus for plasma treatment | |
| JP2000012529A (en) | Surface machining apparatus |