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JP2679816B2 - Plasma processing method - Google Patents
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JP2679816B2 - Plasma processing method - Google Patents

Plasma processing method

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JP2679816B2 JP19590488A JP19590488A JP2679816B2 JP 2679816 B2 JP2679816 B2 JP 2679816B2 JP 19590488 A JP19590488 A JP 19590488A JP 19590488 A JP19590488 A JP 19590488A JP 2679816 B2 JP2679816 B2 JP 2679816B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置
に関する。
The present invention relates to a plasma processing method and a plasma processing apparatus.

(従来の技術) 集積回路技術は、高集積化を常に追いかけ、既に1Mの
メモリーが市販され、開発では4M、16Mが焦点になって
いる。この超集積化を達成するための開発要素のひとつ
にシリコントレンチエッチングが要求されている。この
シリコントレンチエッチングは、ICの集積度の向上に伴
い、素子分離、あるいはキャパシタ・セルの2次元的面
積を縮小させるのにぜひとも必要な技術となってきた。
このトレンチエッチングの一手段としてトライオードエ
ッチャーが注目されていることは当業者において周知で
ある。例示すれば、特公昭57−44749号公報などに記載
されている。
(Prior Art) In integrated circuit technology, 1M memory is already on the market, and 4M and 16M are the focus in development, always pursuing high integration. Silicon trench etching is required as one of the development factors for achieving this super integration. This silicon trench etching has become a technique absolutely necessary for device isolation or reduction of the two-dimensional area of a capacitor cell as the integration degree of IC is improved.
It is well known to those skilled in the art that a triode etcher has received attention as a means for this trench etching. For example, it is described in Japanese Patent Publication No. 57-44749.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、高アスペクト比のトレンチエッチング
を実行すると、アンダーカットの発生,Siブラックの発
生,側壁の荒れ,ボーイングの発生等の問題があった。
さらに、形状に関しても、テーパ角の制御及びラウンド
エッチング等の所望のトレンチ形状を満足させる必要が
あった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, when trench etching with a high aspect ratio is performed, there are problems such as undercut, Si black, side wall roughness, and bowing.
Further, regarding the shape, it is necessary to satisfy the desired trench shape such as controlling the taper angle and round etching.

本発明は、上記点に対処してなされたもので、高エッ
チングレート、高選択比を維持しつつ、且つ良好なトレ
ンチエッチング形状を実行できるプラズマ処理方法を提
供するものである。
The present invention has been made in consideration of the above points, and provides a plasma processing method capable of performing a favorable trench etching shape while maintaining a high etching rate and a high selection ratio.

〔発明の構成〕[Configuration of the invention]

(課題を解決するための手段) この発明の請求項1は、真空容器内に第一の電極と第
二の電極を対向して設け、それぞれに高周波電源とパル
ス発振機を接続し、第一の電極と第二の電極の間に第三
の電極を接地して設け、前記パルス発振機のパルス発振
に基づいて前記第一と第二の電極に高周波電源より供給
された高周波電力を供給してプラズマを発生させて前記
第二の電極上のシリコンをプラズマ処理するとともに、
プラズマ発生と停止を5ミリ秒以上7.5ミリ秒以下の略
等間隔で繰り返しながらシリコンを、SF6を含むガスに
よってエッチングすることを特徴とするプラズマ処理方
法にある。
(Means for Solving the Problems) According to claim 1 of the present invention, a first electrode and a second electrode are provided in a vacuum container so as to face each other, and a high-frequency power source and a pulse oscillator are connected to the first electrode and the second electrode, respectively. The third electrode is grounded between the electrode and the second electrode, and the high frequency power supplied from the high frequency power source is supplied to the first and second electrodes based on the pulse oscillation of the pulse oscillator. Plasma is generated to plasma-process the silicon on the second electrode,
A plasma treatment method is characterized in that silicon is etched by a gas containing SF 6 while repeating generation and stop of plasma at substantially equal intervals of 5 milliseconds to 7.5 milliseconds.

(作用効果) プラズマを間欠的に発生させることにより、トレンチ
内部での副生成物や残留ガスと、主エッチャントガスの
置換時間を設けることができ、その為に副生成物や残留
ガスの影響を低減でき、常にトレンチ内部にフレッシュ
な主エッチャントガスを供給することにより、トレンチ
エッチングのトレンチ形状を所望する良好な形状に制御
することが可能となる。
(Function and effect) By generating the plasma intermittently, it is possible to set a replacement time for the by-products and residual gas inside the trench and the main etchant gas. Therefore, the influence of by-products and residual gas can be reduced. By supplying a fresh main etchant gas to the inside of the trench which can be reduced, it is possible to control the trench shape of the trench etching to a desired good shape.

(実施例) 次に本発明をトライオードエッチャーによるドライエ
ッチングに適用した一実施例を図面を参照して説明す
る。
(Example) Next, an example in which the present invention is applied to dry etching by a triode etcher will be described with reference to the drawings.

真空容器としての気密容器(1)例えばAl製の方形状
容器が用いられる。この容器(1)は、反応ガスに対し
て応答しないように表面加工例えばアルミナ(Al2O3
面に加工されている。このような容器(1)内には、プ
ラズマを発生するため第一の電極、第二の電極、第三の
電極として3つの電極(2)(3)(4)が対向配置さ
れる。すなわち、上下方向には円板状第一及び第二の電
極(2)(3)が設けられ、これらの電極板(2)
(3)間には中間電極(4)が配置される。上記第一及
び中間電極(2)(4)はメッシュ構造となっており、
ガスが通過可能な構造となっている。これら各電極
(2)(3)(4)には気密容器(1)外から動作電圧
が印加される如く構成されている。例えば第一及び第二
の電極(2)(3)と中間電極(4)間には高周波電力
例えば13.56MHzが印加される。この高周波電力は上記第
一及び第二の電極(2)(3)に夫々接続した高周波電
源(5)(6)により供給される。また上記高周波電源
(5)(6)には夫々パルス発振機(7)(8)が接続
されており、このパルス発振機(7)(8)の発振する
パルスに基づいて各電極(2)(3)(4)に高周波電
力が印加するように制御されている。さらに、これら各
電極(2)(3)(4)間にエッチングに寄与するガス
等を供給するごとく、ガス導入パイプ(9)が上記容器
(1)に結合されている。また、上記第一及び中間電極
(2)(4)はメッシュ構造となっており、上記ガス導
入パイプ(9)により供給されたガスは、上記メッシュ
構造の第一及び中間電極(2)(4)を通過し第二の電
極(3)上に設置したシリコン(以下、ウエハ(10)と
いう)表面に供給可能とされている。さらに、この容器
(1)のガスを排気するため、排気ダクト(11)が上記
容器(1)に結合されてトライオードエッチャーが構成
されている。
Airtight container as a vacuum container (1) For example, a rectangular container made of Al is used. This container (1) is surface-treated such as alumina (Al 2 O 3 ) so that it does not respond to the reaction gas.
It is processed on the surface. In such a container (1), three electrodes (2), (3) and (4) as a first electrode, a second electrode and a third electrode are arranged to face each other in order to generate plasma. That is, disc-shaped first and second electrodes (2) and (3) are provided in the vertical direction, and these electrode plates (2)
An intermediate electrode (4) is arranged between (3). The first and intermediate electrodes (2) and (4) have a mesh structure,
It has a structure that allows gas to pass through. An operating voltage is applied to each of the electrodes (2), (3) and (4) from outside the airtight container (1). For example, high frequency power, for example 13.56 MHz, is applied between the first and second electrodes (2) and (3) and the intermediate electrode (4). This high frequency power is supplied by high frequency power supplies (5) and (6) connected to the first and second electrodes (2) and (3), respectively. Further, pulse generators (7) and (8) are connected to the high-frequency power supplies (5) and (6), respectively, and each electrode (2) is based on the pulse generated by the pulse oscillators (7) and (8). It is controlled so that the high frequency power is applied to (3) and (4). Further, a gas introduction pipe (9) is connected to the container (1) so that a gas or the like that contributes to etching is supplied between the electrodes (2), (3) and (4). The first and intermediate electrodes (2) and (4) have a mesh structure, and the gas supplied through the gas introduction pipe (9) is the first and intermediate electrodes (2) and (4) having the mesh structure. ), And can be supplied to the surface of the silicon (hereinafter referred to as the wafer (10)) placed on the second electrode (3). Further, in order to exhaust the gas in the container (1), the exhaust duct (11) is connected to the container (1) to form a triode etcher.

更に、上記ウエハ(10)の第二の電極(3)上への搬
入、及び上記電極(3)からの搬出時、上記電極(3)
及び上記中間電極(4)間の間隔を広くするように、相
対的に移動可能な構造としてもよい。更に、上記ウエハ
(10)と第二の電極(3)表面との密着率を高めるため
に、第二の電極(3)の表面中心部が突出した状態の曲
率を有する構造とし、周辺部をリング状の押圧機構で上
方から押圧するようにしてもよい。
Further, when the wafer (10) is loaded onto the second electrode (3) and is unloaded from the electrode (3), the electrode (3) is
Also, the structure may be relatively movable so as to widen the interval between the intermediate electrodes (4). Furthermore, in order to increase the adhesion ratio between the wafer (10) and the surface of the second electrode (3), the second electrode (3) has a structure in which the surface center portion of the second electrode (3) has a protruding curvature, and the peripheral portion is Alternatively, the ring-shaped pressing mechanism may be pressed from above.

次に、上記トライオードエッチャーによるエッチング
方法を具体的に説明する。
Next, the etching method using the triode etcher will be specifically described.

ウエハ(10)を上記第二の電極(3)上に搬入する。
次に、ガス導入パイプ(9)から、エッチング反応ガス
例えばSF6ガス流量100SCCM、O2ガス流量80SCCM、及びKr
ガス流量150SCCMを上記容器(1)内に供給し、気密容
器(1)の内圧力を一定圧力例えば0.6TORRに保つ。こ
の時、供給ガスは上記の様に第一の電極(2)を通過し
更に、中間電極(4)を通過して第二の電極(3)上の
ウエハ(10)に供給され、排気ダクト(11)により排気
される。またこの時、中間電極(4)に対し第一及び第
二の電極(2)(3)に、夫々13.56MHzの高周波電力例
えば第一の電極(2)に400W、第二の電極(3)に200W
を高周波電源(5)(6)から印加する。この高周波電
力は夫々パルス発振機(7)(8)により高周波電力の
出力時間、停止時間を第2図に示すように夫々所望する
時間に制御される。
The wafer (10) is loaded onto the second electrode (3).
Next, from the gas introduction pipe (9), etching reaction gas such as SF 6 gas flow rate 100SCCM, O 2 gas flow rate 80SCCM, and Kr
A gas flow rate of 150 SCCM is supplied into the container (1) to keep the internal pressure of the airtight container (1) at a constant pressure, for example, 0.6 TORR. At this time, the supply gas passes through the first electrode (2) as described above, further passes through the intermediate electrode (4), and is supplied to the wafer (10) on the second electrode (3). Exhausted by (11). Also, at this time, the first and second electrodes (2) and (3) with respect to the intermediate electrode (4), high-frequency power of 13.56 MHz, respectively, for example, 400 W for the first electrode (2) and the second electrode (3) To 200W
Is applied from the high frequency power supplies (5) and (6). The high-frequency power is controlled by the pulse oscillators (7) and (8), respectively, so that the output time and the stop time of the high-frequency power are respectively desired as shown in FIG.

この間欠操作の影響によるトレンチエッチング形状を
第3図に示す。
A trench etching shape due to the influence of this intermittent operation is shown in FIG.

(a)図は、プラズマを連続的に発生した場合を示
し、(b)図は、例えばプラズマの発生を3.8msec,プラ
ズマの停止を3.8msecの繰り返し操作、(c)図は、同
様に例えばプラズマの発生を5msec,プラズマの停止を5m
sec、(d)図は、プラズマの発生を7.5msec,停止7.5ms
ecの各々の操作を繰り返した場合を示している。上記
(a)図は、アンダーカット及びSiブラックが発生して
いる。次に(b)図の様に、パルス放電を行うことによ
り、アンダーカット及びSiブラックの減少が見られ、
(c)図になると、Siブラックは消滅したが、アンダー
カットはまだ少し発生している。さらに(d)図では、
アンダーカット及びSiブラックが消滅し、良好な形状が
得られている。
(A) figure shows the case where plasma is continuously generated, (b) figure repeats operation of plasma generation for 3.8 msec, plasma stop for 3.8 msec, (c) figure similarly, for example Plasma generation 5msec, plasma stop 5m
sec, (d) figure shows plasma generation 7.5msec, stop 7.5ms
The case where each operation of ec is repeated is shown. In the figure (a), undercut and Si black are generated. Next, as shown in Figure (b), undercutting and reduction of Si black were observed by performing pulse discharge.
In the figure (c), the Si black disappeared, but some undercut still occurred. Furthermore, in FIG.
Undercut and Si black disappear, and good shape is obtained.

この図から判るように、プラズマ発生と停止を5ミリ
秒以上7.5ミリ秒以下の略等間隔で繰り返しながらシリ
コンを、SF6を含むガスによってエッチングすることに
より低温プラズマを用いた異方性トレンチエッチングの
トレンチ形状を改善することができる。
As can be seen from this figure, anisotropic trench etching using low-temperature plasma is performed by etching silicon with a gas containing SF 6 while repeating plasma generation and stop at approximately equal intervals of 5 ms or more and 7.5 ms or less. The trench shape can be improved.

上記実施例では、パルス制御によるプラズマの間欠放
電をデューティー比1:1(プラズマの発生:プラズマの
停止)として説明したが、これに限定するものではな
く、また、第1の電極、第2の電極を同時にパルス制御
を行ったが、一方の電極のみを制御してもよく、各種プ
ロセスに順応させ、自由に最適値を決定できる。
In the above embodiment, the intermittent discharge of the plasma by the pulse control is explained as the duty ratio of 1: 1 (generation of plasma: stop of plasma), but the invention is not limited to this, and the first electrode, the second electrode Although the electrodes were pulse-controlled at the same time, only one electrode may be controlled, and the optimum value can be freely determined by adapting to various processes.

以上述べたようにこの実施例によれば、エッチングガ
スをプラズマ化してエッチングする工程中に、パルス発
振等による制御により上記プラズマを間欠的に発生させ
ることにより、トレンチ内部での副生成物や残留ガス
と、主エッチャントガスの置換時間を設けることがで
き、その為に副生成物や残留ガスの影響を低減でき、常
にトレンチ内部にフレッシュな主エッチャントガスを供
給することにより、トレンチエッチングのトレンチ形状
を所望する良好な形状に制御することが可能となる。
As described above, according to this embodiment, during the process of converting the etching gas into plasma and etching, by generating the above-mentioned plasma intermittently by controlling by pulse oscillation or the like, by-products and residuals inside the trench are generated. It is possible to set a replacement time between the gas and the main etchant gas, so that the effects of by-products and residual gas can be reduced, and by constantly supplying a fresh main etchant gas inside the trench, the trench shape for trench etching can be reduced. Can be controlled to a desired good shape.

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

第1図は本発明方法の一実施例を説明するためのトレン
チエッチャー構成図、第2図は第1図高周波電源に対す
るパルス発振機の出力波形説明図、第3図は第1図方法
によるトレンチエッチングの溝形状説明図である。 1……容器、2,3,4……電極 5,6……高周波電源、7,8……パルス発振機
FIG. 1 is a configuration diagram of a trench etcher for explaining one embodiment of the method of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of an output waveform of a pulse oscillator for a high frequency power source in FIG. 1, and FIG. 3 is a trench according to the method of FIG. It is a groove shape explanatory view of etching. 1 ... Container, 2,3,4 ... Electrodes 5,6 ... High frequency power supply, 7,8 ... Pulse oscillator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−201631(JP,A) 特開 昭62−276829(JP,A) 特開 昭61−8925(JP,A) 特開 昭62−163326(JP,A) 特開 昭62−128526(JP,A) 特開 昭61−190944(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP 60-201631 (JP, A) JP 62-276829 (JP, A) JP 61-8925 (JP, A) JP 62- 163326 (JP, A) JP 62-128526 (JP, A) JP 61-190944 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】真空容器内に第一の電極と第二の電極を対
向して設け、それぞれに高周波電源とパルス発振機を接
続し、第一の電極と第二の電極の間に第三の電極を接地
して設け、前記パルス発振機のパルス発振に基づいて前
記第一と第二の電極に高周波電源より供給された高周波
電力を供給してプラズマを発生させて前記第二の電極上
のシリコンをプラズマ処理するとともに、プラズマ発生
と停止を5ミリ秒以上7.5ミリ秒以下の略等間隔で繰り
返しながらシリコンを、SF6を含むガスによってエッチ
ングすることを特徴とするプラズマ処理方法。
1. A first electrode and a second electrode are provided to face each other in a vacuum container, a high frequency power source and a pulse oscillator are connected to each, and a third electrode is provided between the first electrode and the second electrode. The electrode is grounded, and high-frequency power supplied from a high-frequency power source is supplied to the first and second electrodes based on pulse oscillation of the pulse oscillator to generate plasma to generate plasma on the second electrode. Plasma treatment of the silicon, and etching the silicon with a gas containing SF 6 while repeating plasma generation and stop at substantially equal intervals of 5 milliseconds to 7.5 milliseconds.
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