JPH0666294B2 - ドライエツチング方法 - Google Patents
ドライエツチング方法Info
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- JPH0666294B2 JPH0666294B2 JP21947686A JP21947686A JPH0666294B2 JP H0666294 B2 JPH0666294 B2 JP H0666294B2 JP 21947686 A JP21947686 A JP 21947686A JP 21947686 A JP21947686 A JP 21947686A JP H0666294 B2 JPH0666294 B2 JP H0666294B2
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- gas
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はドライエッチング方法に係り、特にSi上のSiO2
膜のエッチングに好適なドライエッチング方法に関する
ものである。
膜のエッチングに好適なドライエッチング方法に関する
ものである。
LSIの超微細化が進むにつれて、膜厚が薄くなるととも
に、エッチング形状のアスペクト比（縦横比）が大きく
なり深溝形状になってきており、これに伴って下地との
選択比をより大きくするように要求され始めた。
に、エッチング形状のアスペクト比（縦横比）が大きく
なり深溝形状になってきており、これに伴って下地との
選択比をより大きくするように要求され始めた。
従来、絶縁膜、例えばSiO2,PSGおよびSi3N4等のエッチ
ングには、エッチングガスとしてC3F8のようにＣ成分を
多く含んだCF系ガスや、CHF3のようにＨを含んだCF系ガ
スを用いて、エッチング中にCF系のデポジションを生じ
させて、下地のSiのエッチングを抑制させたり、ＨとＦ
ラジカルの反応促進によりSiをエッチングする活性種を
減少させたりして、下地のSiとの選択比を大きくしてい
た。
ングには、エッチングガスとしてC3F8のようにＣ成分を
多く含んだCF系ガスや、CHF3のようにＨを含んだCF系ガ
スを用いて、エッチング中にCF系のデポジションを生じ
させて、下地のSiのエッチングを抑制させたり、ＨとＦ
ラジカルの反応促進によりSiをエッチングする活性種を
減少させたりして、下地のSiとの選択比を大きくしてい
た。
なお、この種の方法として関連するものに、ピータH.
著、“SiO2およびSi3N4のドライエッチング",セミコン
ダクタ インターナショナル，（1986年５月），第98頁
から第163頁（Peter H.Singer;Dry Etching of SiO2 an
d Si3N4,SEMICONDUCTOR INTERNATIONAL,（MAY−198
6）,PP98−163が挙げられる。
著、“SiO2およびSi3N4のドライエッチング",セミコン
ダクタ インターナショナル，（1986年５月），第98頁
から第163頁（Peter H.Singer;Dry Etching of SiO2 an
d Si3N4,SEMICONDUCTOR INTERNATIONAL,（MAY−198
6）,PP98−163が挙げられる。
上記従来技術は処理室内のクリーン化の点について配慮
がされておらず、Ｃ成分を多く含むCF系ガスを用いた場
合は、CF系のデポジションが生じて下地のSiのエッチン
グを抑制するが、これとともに、電極周辺にもデポジシ
ョンが生じて、エッチング回数を重ねるとともに成長し
て塵埃の原因となったり、放電状態を変化させたりする
という問題があった。
がされておらず、Ｃ成分を多く含むCF系ガスを用いた場
合は、CF系のデポジションが生じて下地のSiのエッチン
グを抑制するが、これとともに、電極周辺にもデポジシ
ョンが生じて、エッチング回数を重ねるとともに成長し
て塵埃の原因となったり、放電状態を変化させたりする
という問題があった。
また、Ｈを含むCF系ガスを用いた場合は、デポジション
による選択性の向上とともに、ＨとＦラジカルの反応促
進によってSiをエッチングする活性種を減少させて選択
性を向上させているが、デポジションについては前記と
同様の問題があり、さらに、Ｈイオンによる衝撃がSi表
面の結晶欠陥等を引き起こし、素子のダメージを大きく
するという問題があった。
による選択性の向上とともに、ＨとＦラジカルの反応促
進によってSiをエッチングする活性種を減少させて選択
性を向上させているが、デポジションについては前記と
同様の問題があり、さらに、Ｈイオンによる衝撃がSi表
面の結晶欠陥等を引き起こし、素子のダメージを大きく
するという問題があった。
本発明の目的は、処理室内のクリーン化が図れ、かつ低
ダメージで絶縁膜と下地Siとの選択性に優れたドライエ
ッチング方法を提供することにある。
ダメージで絶縁膜と下地Siとの選択性に優れたドライエ
ッチング方法を提供することにある。
上記目的は、エッチングガスを導入し所定圧力に減圧排
気した処理室内にガスプラズマを生じさせて、Si上のSi
O2膜をエッチングするドライエッチング方法において、
前記エッチングガスにCF系ガスとH2ガスとの混合ガスを
用いてエッチングする第１ステップと、前記エッチング
ガスにＣ成分の多いCF系ガスを用いてエッチングガスす
る第２ステップとに分けて行なうことにより、達成され
る。
気した処理室内にガスプラズマを生じさせて、Si上のSi
O2膜をエッチングするドライエッチング方法において、
前記エッチングガスにCF系ガスとH2ガスとの混合ガスを
用いてエッチングする第１ステップと、前記エッチング
ガスにＣ成分の多いCF系ガスを用いてエッチングガスす
る第２ステップとに分けて行なうことにより、達成され
る。
第１ステップのCF系ガスとH2ガスとの混合ガスを用いた
エッチングで、混合ガス中のH2の働きにより、前回のエ
ッチングの第２ステップによって電極周辺に付着したデ
ポジション膜を反応除却しながら、CF系のガスにより目
的とする絶縁膜のエッチングを促進し、下地のSiが現わ
れる前までを行ない、オーバーエッチングを含めたそれ
以後を第２ステップのＣ成分の多いCF系ガスにより、CF
系のデポジション膜を生じさせて下地Siとの選択性を上
げるとともに、ダメージの少ないエッチングを行なう。
エッチングで、混合ガス中のH2の働きにより、前回のエ
ッチングの第２ステップによって電極周辺に付着したデ
ポジション膜を反応除却しながら、CF系のガスにより目
的とする絶縁膜のエッチングを促進し、下地のSiが現わ
れる前までを行ない、オーバーエッチングを含めたそれ
以後を第２ステップのＣ成分の多いCF系ガスにより、CF
系のデポジション膜を生じさせて下地Siとの選択性を上
げるとともに、ダメージの少ないエッチングを行なう。
以下、本発明の一実施例を第１図から第４図により説明
する。
する。
第１図は本発明のドライエッチング方法を実施するため
のエッチング装置の一例を示す。処理室であるチャンバ
１内には、下部電極２と上部電極８とが対向して設けら
れ、チャンバ１底部には図示しない排気装置につながる
排気口６が設けられ、チャンバ側部には発光分光計10が
取り付けてある。
のエッチング装置の一例を示す。処理室であるチャンバ
１内には、下部電極２と上部電極８とが対向して設けら
れ、チャンバ１底部には図示しない排気装置につながる
排気口６が設けられ、チャンバ側部には発光分光計10が
取り付けてある。
下部電極２は絶縁材４を介してチャンバ１に取り付けら
れ、高周波電源５が接続してある。３は下部電極２内に
設けられた冷却水路で、７は下部電極２上に載置される
ウエハである。
れ、高周波電源５が接続してある。３は下部電極２内に
設けられた冷却水路で、７は下部電極２上に載置される
ウエハである。
上部電極８は絶縁材９を介してチャンバ１に取り付けら
れ、アース電位に接地してある。上部電極８内にはガス
導入路が設けられ、バルブ11aないし11cと流量制御器12
aないし12cとを介してガス源13aないし13cがそれぞれつ
なげられている。この場合、ガス源13aにはC2F6を、ガ
ス源13bにはH2を、ガス源13cにはC3F8を用いている。
れ、アース電位に接地してある。上部電極８内にはガス
導入路が設けられ、バルブ11aないし11cと流量制御器12
aないし12cとを介してガス源13aないし13cがそれぞれつ
なげられている。この場合、ガス源13aにはC2F6を、ガ
ス源13bにはH2を、ガス源13cにはC3F8を用いている。
また、発光分光計10からの出力は図示しない制御装置に
送られ、バルブ11aないし11cおよび流量制御弁12aない
し12cはそれぞれ制御装置によって開閉制御される。
送られ、バルブ11aないし11cおよび流量制御弁12aない
し12cはそれぞれ制御装置によって開閉制御される。
上記構成のエッチング装置によるドライエッチング方法
について説明する。
について説明する。
チャンバ１内は、排気口６から真空排気されるととも
に、ガス源13aないし13cのいずれかからエッチングガス
が供給され、下部電極２と上部電極８との間に高周波電
力が印加されてガスプラズマが発生する。このガスプラ
ズマにより、下部電極２上に載置されたウエハ７がエッ
チング処理され、エッチング中の発光を発光分光計10で
採光して光強度を電圧値に変換して制御装置に入力し、
エッチング状態を調べてエッチング装置の制御を行な
う。
に、ガス源13aないし13cのいずれかからエッチングガス
が供給され、下部電極２と上部電極８との間に高周波電
力が印加されてガスプラズマが発生する。このガスプラ
ズマにより、下部電極２上に載置されたウエハ７がエッ
チング処理され、エッチング中の発光を発光分光計10で
採光して光強度を電圧値に変換して制御装置に入力し、
エッチング状態を調べてエッチング装置の制御を行な
う。
このとき、第２図（ａ）に示すように、ウエハ７はSi基
板14上に絶縁膜、この場合はSiO2膜15が成膜され、さら
に上面にはホトレジスト16が膜付けされたものとなって
いる。これを第１段階エッチング17では、第２図（ｂ）
に示すようにSiO2膜15がほぼエッチング完了するまで行
ない、次に、第２段階エッチング18では、第２図（Ｃ）
に示すようにSiO2膜15を完全にエッチングするオーバー
エッチングの２段階に分けてエッチング作業を行う。
板14上に絶縁膜、この場合はSiO2膜15が成膜され、さら
に上面にはホトレジスト16が膜付けされたものとなって
いる。これを第１段階エッチング17では、第２図（ｂ）
に示すようにSiO2膜15がほぼエッチング完了するまで行
ない、次に、第２段階エッチング18では、第２図（Ｃ）
に示すようにSiO2膜15を完全にエッチングするオーバー
エッチングの２段階に分けてエッチング作業を行う。
エッチング作業に当っては、表１に示すように第１およ
び第２段階ごとにエッチングガスの種類を変えて行な
い、第１段階エッチングには、デポ ジションの少ないCF系ガス、例えばC2F6とH2とを混合し
て用い、第２段階エッチングには、Ｃ成分の多いCF系ガ
ス、例えばC3F8を用いて行なう。
び第２段階ごとにエッチングガスの種類を変えて行な
い、第１段階エッチングには、デポ ジションの少ないCF系ガス、例えばC2F6とH2とを混合し
て用い、第２段階エッチングには、Ｃ成分の多いCF系ガ
ス、例えばC3F8を用いて行なう。
この第１および第２段階エッチングのエッチングガスの
切り換えは、第２図（ｂ）に示す第１段階エッチングの
完了するまでの時間をあらかじめ実測しておき、その所
要時間を制御装置に入力して、エッチング開始から所定
の時間が経過したら、第１図に示すバルブ11cを開け、
バルブ11aおよび11bを閉じる制御を制御装置により行な
わせる。なお、このときの圧力状件は同じで良い。
切り換えは、第２図（ｂ）に示す第１段階エッチングの
完了するまでの時間をあらかじめ実測しておき、その所
要時間を制御装置に入力して、エッチング開始から所定
の時間が経過したら、第１図に示すバルブ11cを開け、
バルブ11aおよび11bを閉じる制御を制御装置により行な
わせる。なお、このときの圧力状件は同じで良い。
その後の第２段階エッチングは、発光分光計10を用いた
エッチング終点検出を行なって、エッチング処理を終了
制御させる。
エッチング終点検出を行なって、エッチング処理を終了
制御させる。
この際、第１段階エッチングにおいては、C2F6のガスプ
ラズマによりSiO2膜15を高速でエッチングすると同時
に、第３図で示すように、前回のエッチング処理時の第
２段階エッチングで生じた電極周辺へのCF系のデポジシ
ョンを、H2のガスプラズマ中のラジカル反応によって効
果的にクリーニングする。この第１段階エッチングにお
けるホトレジスト16とSiO2膜15との選択比については、
H2の影響は少なく、従来のプロセス同様高い値が得られ
る。また、第２段階エッチングにおいては、Ｃ成分の多
いC3F8ガスを使用しているので、下地のSi基板14とSiO2
膜15との高い選択比が得られ、従来のCHF3ガスのように
Ｈを含んでいないので、素子にダメージを与えることが
ない。
ラズマによりSiO2膜15を高速でエッチングすると同時
に、第３図で示すように、前回のエッチング処理時の第
２段階エッチングで生じた電極周辺へのCF系のデポジシ
ョンを、H2のガスプラズマ中のラジカル反応によって効
果的にクリーニングする。この第１段階エッチングにお
けるホトレジスト16とSiO2膜15との選択比については、
H2の影響は少なく、従来のプロセス同様高い値が得られ
る。また、第２段階エッチングにおいては、Ｃ成分の多
いC3F8ガスを使用しているので、下地のSi基板14とSiO2
膜15との高い選択比が得られ、従来のCHF3ガスのように
Ｈを含んでいないので、素子にダメージを与えることが
ない。
また、第１段階エッチングにおいて、H2ガス流量QH2の
トータル流量（QT＝QC2F6＋QH2）に対する割合（ここ
で、QC2F6はC2F6ガスの流量である。）を大きくする
と、第４図に示すように、SiO2膜のエッチング速度が低
下する。この傾向はH2ガス流量の割合がトータル流量の
50％以上になると急激になる。このことから、H2ガスの
割合を50％以下にするのが望ましい。また、H2ガスの割
合の下限は、電極周辺のデポジションのエッチング特性
から決定でき、第４図に示すようにH2ガスの割合が10％
以下では急激にエッチング速度が低下する。このことか
ら、H2ガスの下限の割合は10％以上にするのが望まし
い。
トータル流量（QT＝QC2F6＋QH2）に対する割合（ここ
で、QC2F6はC2F6ガスの流量である。）を大きくする
と、第４図に示すように、SiO2膜のエッチング速度が低
下する。この傾向はH2ガス流量の割合がトータル流量の
50％以上になると急激になる。このことから、H2ガスの
割合を50％以下にするのが望ましい。また、H2ガスの割
合の下限は、電極周辺のデポジションのエッチング特性
から決定でき、第４図に示すようにH2ガスの割合が10％
以下では急激にエッチング速度が低下する。このことか
ら、H2ガスの下限の割合は10％以上にするのが望まし
い。
以上本一実施例によれば、エッチングを２段階に分け、
第１段階のエッチングをH2とCF系ガスとの混合ガスと
し、第２段階のエッチングをＣ成分の多いCF系ガスとし
て、SiO2膜をエッチングすることにより、前回のエッチ
ングで電極周辺に付着したデポジションを第１段階のエ
ッチングで除去しながらSiO2膜のエッチングができ、第
２段階のエッチングでダメージがなくSi基板との選択比
が高いSiO2膜のエッチングが行なえる。
第１段階のエッチングをH2とCF系ガスとの混合ガスと
し、第２段階のエッチングをＣ成分の多いCF系ガスとし
て、SiO2膜をエッチングすることにより、前回のエッチ
ングで電極周辺に付着したデポジションを第１段階のエ
ッチングで除去しながらSiO2膜のエッチングができ、第
２段階のエッチングでダメージがなくSi基板との選択比
が高いSiO2膜のエッチングが行なえる。
なお、本実施例ではC2F6,C3F8およびH2ガスを同じノズ
ルから供給しているが、C2F6やC3F8のような酸化膜のエ
ッチングガスをウエハ近傍の下部電極の周辺から供給
し、H2ガスのみを上部電極から流すように分けて供給し
ても良い。この場合には、第２段階のエッチング時に生
じるデポジションの割合の大きい上部部電極周辺を有効
にクリーニングできる。また、エッチングガスをウエハ
下面から供給すれば、ウエハと電極との間の熱抵抗が小
さくなり冷却効果が上がる。
ルから供給しているが、C2F6やC3F8のような酸化膜のエ
ッチングガスをウエハ近傍の下部電極の周辺から供給
し、H2ガスのみを上部電極から流すように分けて供給し
ても良い。この場合には、第２段階のエッチング時に生
じるデポジションの割合の大きい上部部電極周辺を有効
にクリーニングできる。また、エッチングガスをウエハ
下面から供給すれば、ウエハと電極との間の熱抵抗が小
さくなり冷却効果が上がる。
また、第１段階のエッチングに用いるH2との混合ガスの
CF系ガスとして、C2F6の他にCF4も使用可能である。ま
た、第２段階のエッチングに用いるＣ成分の多いCF系ガ
スとして、C3F8の他にC4F8も使用可能である。
CF系ガスとして、C2F6の他にCF4も使用可能である。ま
た、第２段階のエッチングに用いるＣ成分の多いCF系ガ
スとして、C3F8の他にC4F8も使用可能である。
また、第１段階から第２段階のエッチングに切り換える
制御として、時間的に制御する方法の他に、発光分光計
を用いて、エッチング中の安定状態から変化しはじめた
最初を検出して制御するようにしても良い。
制御として、時間的に制御する方法の他に、発光分光計
を用いて、エッチング中の安定状態から変化しはじめた
最初を検出して制御するようにしても良い。
また、本一実施間では、絶縁膜としてSiO2膜を例にして
述べたが、この他にPSGおよびSi3N4等の絶縁膜も同様に
効果をあげることができる。
述べたが、この他にPSGおよびSi3N4等の絶縁膜も同様に
効果をあげることができる。
さらに、本一実施例では、カソードカップリング方式の
エッチング装置を例に取り上げたが、アードカップリン
グ方式のエッチング装置や、磁場を利用したマグネトロ
ンエッチング装置およびｕ波プラズマエッチング装置等
にも適用できる。
エッチング装置を例に取り上げたが、アードカップリン
グ方式のエッチング装置や、磁場を利用したマグネトロ
ンエッチング装置およびｕ波プラズマエッチング装置等
にも適用できる。
本発明によれば、処理室内のクリーン化が図れ、かつ低
ダメージで絶縁膜と下地Siとの選択性に優れたエッチン
グを行なうことができるという効果がある。
ダメージで絶縁膜と下地Siとの選択性に優れたエッチン
グを行なうことができるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例であるドライエッチング方法
を示すためのエッチング装置の縦断面図、第２図は本発
明のドライエッチング方法を用いてエッチングしたとき
のウエハの断面詳細図、第３図は本発明のドライエッチ
ング方法の工程を示すフローチャート図、第４図は本発
明のドライエッチング方法の第１段階のエッチングに用
いられる混合ガスとエッチング速度との関係を示す図で
ある。 １……チャンバ、２……下部電極、５……高周波電源、
６……排気口、７……ウエハ、８……上部電極、11aな
いし11c……バルブ、12aないし12c……流量制御器、13a
ないし13c……ガス源、14……Si基板、15……SiO2膜、1
6……ホトレジスト、17……第１段階エッチング、18…
…第２段階エッチング
を示すためのエッチング装置の縦断面図、第２図は本発
明のドライエッチング方法を用いてエッチングしたとき
のウエハの断面詳細図、第３図は本発明のドライエッチ
ング方法の工程を示すフローチャート図、第４図は本発
明のドライエッチング方法の第１段階のエッチングに用
いられる混合ガスとエッチング速度との関係を示す図で
ある。 １……チャンバ、２……下部電極、５……高周波電源、
６……排気口、７……ウエハ、８……上部電極、11aな
いし11c……バルブ、12aないし12c……流量制御器、13a
ないし13c……ガス源、14……Si基板、15……SiO2膜、1
6……ホトレジスト、17……第１段階エッチング、18…
…第２段階エッチング
Claims (1)
- 【請求項１】エッチングガスを導入し所定圧力に減圧排
気した処理室内にガスプラズマを生じさせて、Si基板上
のSiO2膜をエッチングするドライエッチング方法におい
て、 前記エッチングガスにデポジションの少ないCF系ガスと
H2ガスとの混合ガスを用いてエッチングする第１ステッ
プと、前記エッチングガスにＣ成分の多いCF系ガスを用
いてエッチングする第２ステップとに分けて行なうこと
を特徴とするドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21947686A JPH0666294B2 (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | ドライエツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21947686A JPH0666294B2 (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | ドライエツチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6376432A JPS6376432A (ja) | 1988-04-06 |
| JPH0666294B2 true JPH0666294B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=16736033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21947686A Expired - Lifetime JPH0666294B2 (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | ドライエツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0666294B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3180332B2 (ja) * | 1988-08-11 | 2001-06-25 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 炭素または炭素を主成分とする被膜を形成する装置のクリーニング方法 |
| US6417013B1 (en) | 1999-01-29 | 2002-07-09 | Plasma-Therm, Inc. | Morphed processing of semiconductor devices |
| JP2002246369A (ja) * | 2001-02-15 | 2002-08-30 | Sharp Corp | 薄膜ドライエッチング方法 |
| JP4745273B2 (ja) * | 2006-09-25 | 2011-08-10 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置 |
-
1986
- 1986-09-19 JP JP21947686A patent/JPH0666294B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6376432A (ja) | 1988-04-06 |
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