JPH0677177A - Dry etching method and dry etching apparatus - Google Patents
Dry etching method and dry etching apparatusInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマエッチングを利用しながら、プラズ
マ重合による付着膜の形成を制御しうる半導体基板のド
ライエッチング法を提供する。
【構成】 高周波電源13に接続される1対の電極12
a,12bをチャンバ11内に設置する。シリコン基板
X1は、下部電極12b上に設置されている。CHF3
ガス供給装置16から弗化炭素ガスであるCHF3 ガス
を供給し、Cl F3 ガス供給装置17からハロゲン間化
合物ガスであるCl F3 ガスを供給した後、高周波電源
13をオンする。これにより、チャンバ11の内壁をC
l F3 ガスより生じるハロゲンラジカルで覆って、CH
F3 ガスのプラズマ重合によるポリマーの生成を抑制
し、付着膜の生成を適度に制御する。すなわち、開口の
形状を適切な形状に制御することで寸法シフトが小さく
なる。また、チャンバ11の内壁に付着するポリマーに
よるダストも低減する。
(57) [Summary] [Object] To provide a dry etching method for a semiconductor substrate capable of controlling the formation of an adhered film by plasma polymerization while utilizing plasma etching. [Structure] A pair of electrodes 12 connected to a high frequency power supply 13.
A and 12b are installed in the chamber 11. The silicon substrate X1 is installed on the lower electrode 12b. CHF3
After supplying CHF3 gas which is a fluorocarbon gas from the gas supply device 16 and Cl F3 gas which is an interhalogen compound gas from the Cl F3 gas supply device 17, the high frequency power supply 13 is turned on. As a result, the inner wall of the chamber 11 becomes C
l Covered with halogen radicals generated from F3 gas, CH
It suppresses the generation of polymer due to the plasma polymerization of F3 gas, and controls the generation of the adhered film appropriately. That is, the size shift is reduced by controlling the shape of the opening to an appropriate shape. Further, dust due to the polymer adhering to the inner wall of the chamber 11 is also reduced.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板の一部をガ
スを用いて除去するようにしたドライエッチング法及び
ドライエッチング装置の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method and a dry etching apparatus for removing a part of a semiconductor substrate by using a gas.
【0002】[0002]
【従来の技術】本発明は、半導体基板の一部を反応性ガ
スを用いて除去するようにしたドライエッチング法及び
ドライエッチング装置の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method and a dry etching apparatus for removing a part of a semiconductor substrate by using a reactive gas.
【0003】近年、電子装置に対する高性能化,コンパ
クト化等の要求に従い、各種半導体デバイスの集積度は
増大の一途をたどっている。ここで、半導体デバイスを
製造するに当たっては、半導体基板の上に、トランジス
タ等の素子を形成し、さらに、その上に絶縁層や電気配
線層を立体的に形成していく技術が必要である。つま
り、絶縁膜,導電膜を堆積等するだけでなく、絶縁膜や
導電膜を選択的にあるいは全面的に除去する技術も重要
である。かかる絶縁膜等を除去する技術として、エッチ
ング剤として液体を使用するウェットエッチング法と、
ガスを利用するドライエッチング法とがあり、それぞれ
製造工程の各工程において、被エッチング物の材質,形
状等に応じて、使い分けられている。今日では、ドライ
エッチング法は半導体デバイスを製造する上で、必須の
技術といえよう。In recent years, the degree of integration of various semiconductor devices has been steadily increasing in accordance with demands for higher performance and compactness of electronic devices. Here, in manufacturing a semiconductor device, it is necessary to have a technique of forming an element such as a transistor on a semiconductor substrate and further forming an insulating layer and an electric wiring layer three-dimensionally thereon. That is, it is important not only to deposit the insulating film and the conductive film, but also to selectively or entirely remove the insulating film and the conductive film. As a technique for removing such an insulating film, a wet etching method using a liquid as an etching agent,
There is a dry etching method using gas, which is properly used in each step of the manufacturing process according to the material, shape, etc. of the object to be etched. Today, the dry etching method can be said to be an essential technique for manufacturing semiconductor devices.
【0004】例えば、半導体デバイスを製造する際に各
素子間を分離するための素子分離技術としては、LOC
OS(Local Oxidation of Sil
iconの略)形成法が最もよく使用されている。これ
は、半導体基板の上にシリコン酸化膜を形成した後、部
分的にそのシリコン酸化膜を厚く成長させて、その厚く
成長した領域を素子分離域とするものである。このLO
COS技術では、シリコン酸化膜の上に、素子分離域以
外のシリコン酸化膜をマスクするためのシリコン窒化膜
を形成することが行われている。以下、上述のLOCO
S形成工程においてシリコン窒化膜をエッチングするた
めのドライエッチング法について説明する。For example, as an element isolation technique for isolating each element when manufacturing a semiconductor device, LOC is used.
OS (Local Oxidation of Sil)
The abbreviation "icon" is most commonly used. In this method, after a silicon oxide film is formed on a semiconductor substrate, the silicon oxide film is partially grown thick and the thickly grown region is used as an element isolation region. This LO
In the COS technique, a silicon nitride film for masking the silicon oxide film other than the element isolation region is formed on the silicon oxide film. Below, the above-mentioned LOCO
A dry etching method for etching the silicon nitride film in the S forming step will be described.
【0005】図10は、従来のシリコン窒化膜用エッチ
ング装置を概略的に示す図である。RIE方式のエッチ
ング装置Aのチャンバ10内に、1対の電極12a,1
2bを上下方向に相対峙させて配設し、下部電極12b
の上に、シリコン基板X1を電気的に接続させて設置す
る。CH2 F2 ガス供給装置18及びCF4 ガス供給装
置19から、チャンバ10内にエッチング用反応性ガス
としてCH2 F2 ガスとCF4 ガスとをそれぞれ30cm
3/min と15cm3/min 程度の流量で導入する。そして、
排気口15を通して真空ポンプにより8Paの圧力に維
持しながら、高周波電源13から13.56MHzの高
周波電圧を250Wのパワーで印加することにより、反
応性ガス中にプラズマを発生させて、シリコン窒化膜1
をエッチングする。FIG. 10 is a diagram schematically showing a conventional silicon nitride film etching apparatus. In the chamber 10 of the RIE etching apparatus A, a pair of electrodes 12 a, 1
2b are arranged to face each other in the vertical direction, and the lower electrode 12b
A silicon substrate X1 is electrically connected to and installed on the above. From the CH2 F2 gas supply device 18 and the CF4 gas supply device 19, CH2 F2 gas and CF4 gas as etching reactive gases in the chamber 10 are each 30 cm.
Introduce at a flow rate of about 3 / min and 15 cm3 / min. And
By applying a high frequency voltage of 13.56 MHz with a power of 250 W from a high frequency power source 13 while maintaining the pressure of 8 Pa by a vacuum pump through the exhaust port 15, plasma is generated in the reactive gas, and the silicon nitride film 1
To etch.
【0006】図11(a)〜(e)は、素子分離領域を
形成するための各工程におけるシリコン基板X1の断面
を示す。FIGS. 11A to 11E show cross sections of the silicon substrate X1 in respective steps for forming the element isolation region.
【0007】まず、図11(a)に示すように、シリコ
ン基板本体3上に厚さ10nm〜20nm程度のシリコン酸
化膜2と厚さ160nm〜200nm程度のシリコン窒化膜
1とを堆積し、その上にフォトレジスト膜5を塗布した
後、パターニングして、フォトレジスト膜5のマスクを
形成する。First, as shown in FIG. 11A, a silicon oxide film 2 having a thickness of about 10 nm to 20 nm and a silicon nitride film 1 having a thickness of about 160 nm to 200 nm are deposited on a silicon substrate body 3, and After coating the photoresist film 5 on the top, patterning is performed to form a mask of the photoresist film 5.
【0008】次に、図11(b)に示すように、フォト
レジスト膜5をマスクとして、ドライエッチングを行っ
て、シリコン窒化膜1だけを選択的に除去する。このと
き、素子分離域を形成しようとする領域に開口7が形成
される。Next, as shown in FIG. 11B, dry etching is performed using the photoresist film 5 as a mask to selectively remove only the silicon nitride film 1. At this time, the opening 7 is formed in the region where the element isolation region is to be formed.
【0009】その後、図11(c)に示すように、アッ
シングにより、フォトレジスト膜5を除去する。After that, as shown in FIG. 11C, the photoresist film 5 is removed by ashing.
【0010】以上の工程によって、シリコン酸化膜2の
酸化工程におけるマスクとなるシリコン窒化膜1のパタ
ーニングを行った後、シリコン酸化膜2の選択酸化工程
に進む。After the silicon nitride film 1 serving as a mask in the oxidation process of the silicon oxide film 2 is patterned by the above process, the process proceeds to the selective oxidation process of the silicon oxide film 2.
【0011】すなわち、図11(d)に示すように、パ
ターニングされたシリコン窒化膜1をマスクとし、マス
クの開口7のシリコン酸化膜2を選択的に酸化して、酸
化膜を厚く成長させ、素子分離領域であるLOCOS4
を得る。That is, as shown in FIG. 11D, the patterned silicon nitride film 1 is used as a mask to selectively oxidize the silicon oxide film 2 in the opening 7 of the mask to grow the oxide film thick. LOCOS4 that is an element isolation region
To get
【0012】しかる後、図11(e)に示すように、熱
燐酸を主成分として用いるウエットエッチング法によっ
て、シリコン窒化膜1だけを除去する。Thereafter, as shown in FIG. 11E, only the silicon nitride film 1 is removed by a wet etching method using hot phosphoric acid as a main component.
【0013】以上の工程により、シリコン基板本体3の
上にシリコン酸化膜2を形成し、その一部を厚くして、
素子分離域とするものである。Through the above steps, the silicon oxide film 2 is formed on the silicon substrate body 3 and a part thereof is thickened,
This is the element isolation region.
【0014】また、もう一つの例では、半導体基板上に
多層配線層を設ける際など、層間絶縁膜を選択的にエッ
チングして、基板の活性領域に電気配線をコンタクトさ
せるためのコンタクトホールを形成する方法がある。こ
の配線用コンタクトホールの開口に関しては、層間絶縁
膜がエッチングされ、下地となる基板等が露出した後
に、その下地もある程度エッチング作用を受け、損傷層
が生じる。この損傷層は、半導体デバイスの機能に悪影
響を及ぼすので、エッチング後における損傷層の除去工
程が必須であり、非常に重要である。以下に、従来のコ
ンタクトホールを形成するためのドライエッチング法に
ついて説明する。In another example, when a multilayer wiring layer is provided on a semiconductor substrate, the interlayer insulating film is selectively etched to form a contact hole for contacting an electric wiring with an active region of the substrate. There is a way to do it. Regarding the opening of the contact hole for wiring, after the interlayer insulating film is etched and the base substrate or the like is exposed, the base is also subjected to the etching action to some extent and a damaged layer is formed. Since the damaged layer adversely affects the function of the semiconductor device, a step of removing the damaged layer after etching is essential and very important. The conventional dry etching method for forming contact holes will be described below.
【0015】図12は、従来のシリコン酸化膜コンタク
トエッチング装置を概略的に示す図である。ここでは、
3電極方式のエッチング装置Aを使用した例について説
明する。エッチング装置Aのチャンバ10内には、対向
電極12a〜12cのうち下部電極12bの上に、スイ
ッチングトランジスタ形成後にシリコン酸化膜を堆積さ
せてフォトレジスト膜のパターン形成を行ったシリコン
基板X2(詳細図は省略する)を設置する。このチャン
バ10内にエッチングガスとしてCHF3 ガスとCHF
4 ガスとを導入しながら排気口15を通して真空ポンプ
により26.8Paの圧力に維持するようになされてい
る。また、高周波電源13aから下部電極12bに10
0kHzの高周波電圧を100Wのパワーで印加する一
方、高周波電源13bから横電極12cに13.56M
Hzの電圧を200Wのパワーで印加するようになされ
ている。FIG. 12 is a diagram schematically showing a conventional silicon oxide film contact etching apparatus. here,
An example of using the three-electrode type etching apparatus A will be described. In the chamber 10 of the etching apparatus A, on the lower electrode 12b of the counter electrodes 12a to 12c, a silicon oxide film is deposited after the switching transistor is formed and a photoresist film is patterned to form a silicon substrate X2 (detailed view). Is omitted). CHF3 gas and CHF are used as etching gas in the chamber 10.
The pressure of 26.8 Pa is maintained by the vacuum pump through the exhaust port 15 while introducing 4 gas. In addition, the high-frequency power source 13a to the lower electrode 12b 10
While applying a high frequency voltage of 0 kHz with a power of 100 W, the high frequency power source 13b applies 13.56 M to the lateral electrodes 12c.
A voltage of Hz is applied with a power of 200W.
【0016】図13は、従来のコンタクトエッチング工
程の流れを示す。まず、ステップSR11で、チャンバ
10内にエッチングガスとして、CHF3 ガスとCHF
4 ガスとを、それぞれ27cm3/min と9cm3/min の流量
で導入し、ステップSR12で、高周波電圧を印加す
る。これにより、ステップSR13で、プラズマを発生
させて、ステップSR14で、シリコン基板X2上のシ
リコン酸化膜を除去してコンタクトホールを形成するコ
ンタクトエッチングを行った後、ステップSR15で、
シリコン基板X2上でコンタクトエッチングを終了させ
るために高周波電源13をオフする。FIG. 13 shows the flow of a conventional contact etching process. First, in step SR11, CHF3 gas and CHF are used as etching gas in the chamber 10.
4 gases are introduced at a flow rate of 27 cm3 / min and 9 cm3 / min, respectively, and a high frequency voltage is applied in step SR12. Thereby, in step SR13, plasma is generated, and in step SR14, contact etching is performed to remove the silicon oxide film on the silicon substrate X2 to form a contact hole, and then in step SR15,
The high frequency power supply 13 is turned off in order to finish the contact etching on the silicon substrate X2.
【0017】その後、ステップSR16で、エッチング
の損傷層を除去するためにCF4 ガスとCHF4 ガスと
をそれぞれ20cm3/min と40cm3/min の流量でチャン
バ内に導入し、ステップSR17で、高周波電源13を
オンにして、高周波電圧を印加する。これにより、ステ
ップSR18で、ガス中にプラズマが発生し、ステップ
SR19で、損傷層がエッチングされ、ステップSR2
0で、エッチングが終了する。Then, in step SR16, CF4 gas and CHF4 gas are introduced into the chamber at a flow rate of 20 cm3 / min and 40 cm3 / min, respectively, in order to remove the damaged layer of etching, and in step SR17, the high frequency power supply 13 is turned on. Turn on and apply high frequency voltage. As a result, plasma is generated in the gas in step SR18, the damaged layer is etched in step SR19, and step SR2 is performed.
At 0, the etching ends.
【0018】[0018]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記LOC
OS形成工程において、半導体デバイスの集積度の増大
に従い、素子分離域間の寸法も微細となるので、シリコ
ン窒化膜のドライエッチングの加工精度の向上が重要に
なってきている。また、コンタクトエッチングについて
も、同様である。By the way, the above LOC
In the OS formation process, as the degree of integration of semiconductor devices increases, the dimension between element isolation regions also becomes finer. Therefore, it is important to improve the processing accuracy of dry etching of the silicon nitride film. The same applies to contact etching.
【0019】ここで、ドライエッチングの中でも、特に
プラズマエッチングとは、CF4 ガス,CHF3 ガス,
CH2 F2 ガス等とH2 ガス又はO2 ガス等との混合ガ
スなどの導入により、プラズマ中でFラジカルを発生さ
せ、このFラジカルとシリコンとの反応によって気化性
の物質であるSiF,WF6 等を生成させるも方法であ
る。そして、シリコン基板,シリコン酸化膜,シリコン
窒化膜等のシリコンを含む物質の膜を始め、Al ,Mo
,W膜等のパターニングが行われる。Here, among dry etching, plasma etching means CF 4 gas, CHF 3 gas,
By introducing a mixed gas of CH2 F2 gas, etc. and H2 gas, O2 gas, etc., F radicals are generated in plasma, and by the reaction of these F radicals with silicon, vaporizable substances such as SiF and WF6 are generated. It is also a method. Then, starting with a film of a substance containing silicon such as a silicon substrate, a silicon oxide film, a silicon nitride film, Al, Mo
, W film and the like are patterned.
【0020】その際、プラズマエッチングでは、イオン
と中性ラジカルとが発生し、イオンの方はシリコン基板
方向に加速され、その衝突エネルギーによってシリコン
窒化膜1等が除去されるため、異方性エッチングとな
る。一方、ラジカルは中性であるため、電界等で加速さ
れることはなく、等方性エッチングとなる。しかし、炭
素含有ガスを用いるエッチングと同時にプラズマ重合膜
が被エッチング部特に開口の側壁に付着するため、ラジ
カルによる等方性エッチングが抑制される。すなわち、
マスク直下部で側壁のエッチングによってアンダーカッ
トが発生するのが防止される。この点がプラズマエッチ
ングの利点である。At this time, in the plasma etching, ions and neutral radicals are generated, the ions are accelerated toward the silicon substrate, and the collision energy removes the silicon nitride film 1 and the like, so that anisotropic etching is performed. Becomes On the other hand, since radicals are neutral, they are not accelerated by an electric field or the like and are isotropic etching. However, at the same time as the etching using the carbon-containing gas, the plasma polymerized film adheres to the portion to be etched, especially the side wall of the opening, so that isotropic etching due to radicals is suppressed. That is,
Undercuts are prevented from being generated just below the mask due to etching of the sidewalls. This is the advantage of plasma etching.
【0021】しかしながら、上記従来のLOCOS4を
形成する際に行われるシリコン窒化膜1等のドライエッ
チング法では、図11(b)及び(c)に示すように、
エッチング後のシリコン窒化膜1の開口7の形状は60
度程度の順テーパー状になるという現象がある。このた
め、シリコン窒化膜1のパターニングの寸法シフトが
0.1μm程度にもなる。However, in the dry etching method of the silicon nitride film 1 and the like performed when forming the above-mentioned conventional LOCOS 4, as shown in FIGS. 11B and 11C,
The shape of the opening 7 of the silicon nitride film 1 after etching is 60
There is a phenomenon that it becomes a forward taper of a degree. Therefore, the dimensional shift of the patterning of the silicon nitride film 1 is about 0.1 μm.
【0022】したがって、半導体デバイスの高集積化が
進むと素子間分離用のシリコン酸化膜の幅も狭くする必
要が生じるが、この寸法シフトのために、LOCOSの
幅がさらに狭くなって、必要な素子分離機能が得られな
い虞れがある。また、CH2F2 とCHF4 とのガス系
では、プラズマ発生時に、上述のごとく、ポリマーが生
成されて、付着膜として基板上やチャンバ内壁に付着
し、このポリマーがダストとなり、半導体デバイスの製
造上悪影響を及ぼす虞れがあった。Therefore, as the degree of integration of semiconductor devices increases, it becomes necessary to narrow the width of the silicon oxide film for element isolation, but this dimensional shift further narrows the width of LOCOS, which is necessary. There is a possibility that the element isolation function may not be obtained. Further, in the gas system of CH2F2 and CHF4, when plasma is generated, a polymer is generated as described above and adheres to the substrate or the inner wall of the chamber as an adhered film, and this polymer becomes dust, which adversely affects the manufacturing of semiconductor devices. There was a risk of it.
【0023】一方、コンタクトホール形成のためのドラ
イエッチングでも、上述のような寸法シフトやポリマー
の発生によるダストの発生が多いという問題がある。加
えて、上述の図13に示すように、ステップSR11〜
SR15のドライエッチングを行うと、シリコン酸化膜
2だけでなく、下地のシリコン基板本体3も同時にエッ
チングされ、損傷層が発生する。このため、損傷層を除
去するために、別条件で反応性ガスを導入し、再度高周
波電圧を印加して、損傷層エッチングを行う工程(上記
図11のステップSR16〜SR19)を設ける必要が
あった。On the other hand, even in the dry etching for forming the contact hole, there is a problem that dust is often generated due to the above-mentioned dimensional shift and generation of polymer. In addition, as shown in FIG. 13 described above, steps SR11 to
When SR15 is dry-etched, not only the silicon oxide film 2 but also the underlying silicon substrate body 3 is simultaneously etched, and a damaged layer is generated. For this reason, in order to remove the damaged layer, it is necessary to provide a process (steps SR16 to SR19 in FIG. 11) in which a reactive gas is introduced under different conditions and a high frequency voltage is applied again to etch the damaged layer. It was
【0024】本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもの
であり、主たる目的は、ダストの発生及び寸法シフトが
弗化炭素ガスの分解による例えばCHF3 分子等のプラ
ズマ重合によるポリマーの発生に起因することに着目
し、かかるプラズマ重合を抑制する手段を講ずることに
より、寸法シフトを抑制し、かつダストを低減すること
にある。The present invention has been made in view of the above problems, and its main purpose is to generate a dust and a dimensional shift due to the generation of a polymer by plasma polymerization of CHF3 molecules or the like due to the decomposition of carbon fluoride gas. Therefore, it is intended to suppress dimensional shift and reduce dust by taking measures to suppress such plasma polymerization.
【0025】また、第2の目的は、ドライエッチング工
程で、損傷層を除去する手段を講ずることにより、後の
損傷層除去のための特別の処理を不要とし、製造工程の
簡素化を図ることにある。A second object is to simplify the manufacturing process by providing a means for removing the damaged layer in the dry etching process, thereby eliminating the need for a special process for removing the damaged layer later. It is in.
【0026】[0026]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明の講じた手段は、高周波電源に接続
される少なくとも1対の電極をチャンバ内に配設してな
るエッチング装置内で、半導体基板の一部を反応性ガス
との反応により除去するようにしたドライエッチング法
として、半導体基板をチャンバ内に設置し、上記チャン
バ内に、少なくともハロゲン間化合物ガスと弗化炭素ガ
スとを導入し、次に、上記高周波電源から上記電極に高
周波電圧を印加するようにしたものである。In order to achieve the above object, the means of the invention of claim 1 is an etching apparatus in which at least one pair of electrodes connected to a high frequency power source is provided in a chamber. Then, as a dry etching method in which a part of the semiconductor substrate is removed by reaction with a reactive gas, the semiconductor substrate is placed in a chamber, and at least an interhalogen compound gas and a carbon fluoride gas are placed in the chamber. Then, a high frequency voltage is applied to the electrodes from the high frequency power source.
【0027】請求項2の発明の講じた手段は、上記請求
項1の発明において、半導体基板の被エッチング部を珪
素を含む物質で構成した方法である。The means taken by the invention of claim 2 is the method according to the invention of claim 1, wherein the portion to be etched of the semiconductor substrate is made of a substance containing silicon.
【0028】請求項3の発明の講じた手段は、上記請求
項1の発明において、半導体基板の被エッチング部を絶
縁膜とした方法である。The means taken by the invention of claim 3 is the method according to the invention of claim 1, wherein the etched portion of the semiconductor substrate is an insulating film.
【0029】請求項4の発明の講じた手段は、上記請求
項1、2又は3の発明において、半導体基板の被エッチ
ング部を、絶縁膜の一部を除去して絶縁膜下方の導電部
表面を露出させるコンタクト孔とした方法である。According to a fourth aspect of the present invention, in the above-mentioned first, second or third aspect of the invention, the surface of the conductive portion below the insulating film is formed by removing a part of the insulating film from the etched portion of the semiconductor substrate. This is a method of forming a contact hole that exposes.
【0030】請求項5の発明の講じた手段は、上記請求
項3の発明において、半導体基板の被エッチング部を、
LOCOS形成のためのマスクとなるシリコン窒化膜と
した方法である。According to a fifth aspect of the invention, in the invention of the third aspect, the portion to be etched of the semiconductor substrate is
This is a method of using a silicon nitride film as a mask for forming LOCOS.
【0031】請求項6の発明の講じた手段は、上記請求
項1又は5の発明において、被エッチング部の除去が終
了する直前に、ハロゲン間化合物ガスの供給を停止し、
その後、高周波電圧を印加された弗化炭素ガスによる処
理を行うようにした方法である。According to a sixth aspect of the invention, in the invention of the first or fifth aspect, the supply of the interhalogen compound gas is stopped immediately before the removal of the etched portion is completed,
Then, the method is such that a treatment with a carbon fluoride gas to which a high frequency voltage is applied is performed.
【0032】請求項7の発明の講じた手段は、上記請求
項1又は5の発明において、被エッチング部の除去が終
了に近づくと、ハロゲン間化合物の供給量を低減してい
くようにした方法である。According to a seventh aspect of the present invention, in the first or fifth aspect of the invention, the amount of the interhalogen compound supplied is reduced when the removal of the portion to be etched approaches the end. Is.
【0033】請求項8の発明の講じた手段は、上記請求
項1又は4の発明において、被エッチング部の除去が終
了した後、高周波電圧の印加を止めて、少なくともハロ
ゲン間化合物ガスをチャンバ内に残留させるようにした
方法である。According to the means of the invention of claim 8, in the invention of claim 1 or 4, the application of the high frequency voltage is stopped after the removal of the portion to be etched is completed, and at least the interhalogen compound gas is introduced into the chamber. It is a method to be left.
【0034】請求項9の発明の講じた手段は、上記請求
項1の発明において、ハロゲン間化合物ガスとしてCl
F3 ガスを用いた方法である。The means taken by the invention of claim 9 is the same as that of the invention of claim 1, wherein Cl is used as the interhalogen compound gas.
This is a method using F3 gas.
【0035】請求項10の発明の講じた手段は、上記請
求項1又は9の発明において、弗化炭素ガスとして、C
HF3 ガス及びCH2 F2 ガスのうち少なくとも一方を
用いた方法である。According to the invention of claim 10, in the invention of claim 1 or 9, the carbon fluoride gas is C
This is a method using at least one of HF3 gas and CH2 F2 gas.
【0036】請求項11の発明の講じた手段は、上記請
求項1,9又は10の発明において、弗化炭素ガス及び
ハロゲン間化合物ガスに加え、不活性ガスを混入した方
法である。The means taken by the invention of claim 11 is the method according to the invention of claim 1, 9 or 10, wherein an inert gas is mixed in addition to the carbon fluoride gas and the interhalogen compound gas.
【0037】請求項12の発明の講じた手段は、半導体
基板の一部を反応性ガスとの反応により除去するための
ドライエッチング装置として、半導体基板を設置して、
ガスによるエッチングを行うためのチャンバと、該チャ
ンバに反応性ガスを供給するガス供給装置と、上記チャ
ンバ内に配設された少なくとも1対の電極と、該電極間
に高周波電圧を印加するための高周波電源と、上記ガス
供給装置にガス配管を介して接続され、チャンバの上部
からガスを吹き出すための多数の細孔を有する第1ガス
吹出口と、上記ガス供給装置にガス配管を介して接続さ
れ、チャンバの側部からガスを吹き出すための多数の細
孔を有する第2ガス吹出口と、上記チャンバからガスを
排出するための排出口とを設ける構成としたものであ
る。According to a twelfth aspect of the present invention, a semiconductor substrate is installed as a dry etching apparatus for removing a part of the semiconductor substrate by a reaction with a reactive gas.
A chamber for etching with a gas, a gas supply device for supplying a reactive gas to the chamber, at least one pair of electrodes arranged in the chamber, and a high-frequency voltage applied between the electrodes. A high-frequency power source, a first gas outlet connected to the gas supply device via a gas pipe and having a large number of pores for blowing gas from the upper part of the chamber, and connected to the gas supply device via a gas pipe. In addition, a second gas outlet having a large number of pores for ejecting gas from the side of the chamber and an outlet for ejecting gas from the chamber are provided.
【0038】請求項13の発明の講じた手段は、上記請
求項12の発明において、上記チャンバの内面を円筒状
に形成し、上記第2ガス吹出口をチャンバの側部に円筒
状に配置し、各細孔を、円筒面全体に亘って配設したも
のである。According to a thirteenth aspect of the present invention, in the invention of the twelfth aspect, the inner surface of the chamber is formed in a cylindrical shape, and the second gas outlet is arranged in a side portion of the chamber in a cylindrical shape. The pores are arranged over the entire cylindrical surface.
【0039】請求項14の発明の講じた手段は、半導体
基板の一部をガスとの反応により除去するためのドライ
エッチング装置として、少なくとも内面が球状に形成さ
れ、半導体基板を設置して反応性ガスによるエッチング
を行うためのチャンバと、該チャンバに反応性ガスを供
給するガス供給装置と、上記チャンバ内に配設された少
なくとも1対の電極と、該電極間に高周波電圧を印加す
るための高周波電源と、上記ガス供給装置にガス配管を
介して接続され、チャンバの上部からガスを吹き出すた
めの多数の細孔を有する球状のガス吹出口とを設ける構
成としたものである。According to a fourteenth aspect of the present invention, a dry etching apparatus for removing a part of a semiconductor substrate by a reaction with a gas is used. A chamber for etching with a gas, a gas supply device for supplying a reactive gas to the chamber, at least one pair of electrodes arranged in the chamber, and a high-frequency voltage applied between the electrodes. A high frequency power source and a spherical gas outlet connected to the gas supply device through a gas pipe and having a large number of pores for blowing gas from the upper part of the chamber are provided.
【0040】請求項15の発明の講じた手段は、上記請
求項12,13又は14の発明において、各細孔を、チ
ャンバの内壁に沿って互いに等間隔位置に配置したもの
である。In the invention of claim 15, in the invention of claim 12, 13 or 14, the fine holes are arranged at equal intervals along the inner wall of the chamber.
【0041】[0041]
【作用】以上の方法により、請求項1の発明では、エッ
チング装置のチャンバ内で、ハロゲン間化合物ガスと弗
化炭素ガスとが、高周波電圧の印加により、プラズマ状
態となり、プラズマ化して分解したガスの構成分子,原
子のイオンが半導体基板の一部に衝突する。そして、イ
オンと半導体基板の被エッチング部を構成する物質との
反応によって、半導体基板の一部が除去される。According to the above method, in the invention of claim 1, the interhalogen compound gas and the carbon fluoride gas are brought into a plasma state by the application of a high frequency voltage in the chamber of the etching apparatus, and the gas is decomposed into plasma. Ions of the constituent molecules and atoms collide with a part of the semiconductor substrate. Then, a part of the semiconductor substrate is removed by the reaction between the ions and the substance forming the etched portion of the semiconductor substrate.
【0042】そのとき、弗化炭素ガスの一部はプラズマ
重合によりポリマーを形成して付着膜となり、チャンバ
内壁あるいは半導体基板の被エッチング物等に堆積しよ
うとする。しかし、ハロゲン間化合物のガスは分解して
多量のハロゲンラジカルを生成するので、弗化炭素ガス
のプラズマ重合よりもハロゲンラジカルと炭素原子との
結合が優先的に生じ、気化性のハロゲン化炭素となる。
したがって、開口の側壁に付着するプラズマ重合による
ポリマーつまり等方性エッチング作用を妨害する付着膜
の量が抑制され、適量となる。つまり、開口の側壁のマ
スク直下部におけるアンダーカットの発生が防止される
とともに、エッチングの開口の側壁のテーパーの発生が
抑制され、エッチング終了部のエッチング開始部からの
寸法シフトが低減することになる。At this time, a part of the carbon fluoride gas forms a polymer by plasma polymerization to form an adhered film, which tends to be deposited on the inner wall of the chamber or the object to be etched on the semiconductor substrate. However, since the gas of the interhalogen compound is decomposed to generate a large amount of halogen radicals, the bond between the halogen radicals and the carbon atoms is preferentially generated rather than the plasma polymerization of the carbon fluoride gas, so that the vaporizable carbon halide and Become.
Therefore, the amount of the polymer deposited on the side wall of the opening due to the plasma polymerization, that is, the amount of the attached film that interferes with the isotropic etching action is suppressed and becomes an appropriate amount. In other words, the occurrence of undercuts on the sidewalls of the opening just below the mask is prevented, the occurrence of taper on the sidewall of the etching opening is suppressed, and the dimensional shift from the etching start portion to the etching end portion is reduced. .
【0043】また、ハロゲン間化合物のガスは高周波電
圧の印加がなくても分解して多量のハロゲンラジカルを
生成するので、弗化炭素ガスがプラズマ重合してポリマ
ーを作る前にチャンバ内壁はハロゲンラジカルで覆われ
る。したがって、プラズマ重合によるポリマーの生成よ
りも気化性のハロゲン化炭素の生成が優先的に生じる。
すなわち、チャンバ内壁におけるプラズマ重合による付
着膜の生成が抑制され、ダストが減少することになる。Further, since the gas of the interhalogen compound is decomposed to generate a large amount of halogen radicals even when the high frequency voltage is not applied, the inner wall of the chamber has halogen radicals before the carbon fluoride gas is plasma-polymerized to form a polymer. Covered with. Therefore, vaporizable carbon halide is preferentially produced over polymer production by plasma polymerization.
That is, the generation of an adhered film on the inner wall of the chamber due to the plasma polymerization is suppressed, and the dust is reduced.
【0044】請求項2の発明では、珪素と弗化炭素ガス
から分解した弗素ラジカルとの結合反応によって、揮発
性の弗化珪素が生じ、エッチング作用が顕著となって、
エッチング能率が向上することになる。According to the second aspect of the invention, volatile silicon fluoride is produced by the bonding reaction between silicon and the fluorine radical decomposed from the carbon fluoride gas, and the etching action becomes remarkable.
The etching efficiency will be improved.
【0045】請求項3の発明では、半導体基板の絶縁膜
は、一般的に、ドライエッチングを用いてパターニング
されることが多いが、その場合にもプラズマエッチング
による異方性が確保されるとともに、寸法シフト及びダ
ストの発生が抑制されることになる。In the third aspect of the present invention, the insulating film of the semiconductor substrate is generally patterned by dry etching in many cases, but in that case as well, anisotropy due to plasma etching is ensured, and The dimensional shift and the generation of dust are suppressed.
【0046】請求項4の発明では、コンタクト孔を形成
するためのドライエッチングにおいて、上記請求項1,
2又は3の発明の作用により、寸法シフトの少ない精度
の高いコンタクト孔が形成されることになる。According to a fourth aspect of the present invention, in the dry etching for forming the contact hole, the above-mentioned first and second aspects are adopted.
Due to the action of the invention of 2 or 3, a highly accurate contact hole with a small dimensional shift is formed.
【0047】請求項5の発明では、LOCOS形成のた
めのシリコン窒化膜は、プラズマエッチングによって、
特にテーパー状の開口を生じやすいが、ハロゲン間化合
物ガスによる付着膜の形成が抑制されるので、寸法シフ
トが低減され、形成される半導体デバイスの寸法精度が
大幅に向上する。In the invention of claim 5, the silicon nitride film for forming the LOCOS is formed by plasma etching.
In particular, a tapered opening is likely to occur, but since the formation of an adhered film by the interhalogen compound gas is suppressed, the dimensional shift is reduced and the dimensional accuracy of the formed semiconductor device is significantly improved.
【0048】請求項6の発明では、上記請求項1の発明
の作用において、被エッチング部の除去が終了する直前
に、ハロゲン間化合物ガスの供給が停止されると、弗化
炭素ガスのプラズマ重合による付着膜の生成量が増大
し、エッチング終了時には下地層の表面が付着膜で覆わ
れる。したがって、下地層が付着膜によって保護され、
下地層のエッチングによる損傷が少なくなる。In the invention of claim 6, in the operation of the invention of claim 1, when the supply of the interhalogen compound gas is stopped immediately before the removal of the portion to be etched, the plasma polymerization of the fluorocarbon gas is performed. As a result, the amount of the adhered film generated is increased, and the surface of the underlayer is covered with the adhered film at the end of etching. Therefore, the underlayer is protected by the adhesion film,
Less damage due to etching of the underlayer.
【0049】請求項7の発明では、被エッチング部の除
去が終了に近づくと、ハロゲン間化合物の供給量が低減
されることで、上記請求項6の発明と同様の作用が生じ
ることになる。According to the seventh aspect of the invention, when the removal of the portion to be etched approaches the end, the supply amount of the interhalogen compound is reduced, so that the same effect as the invention of the sixth aspect occurs.
【0050】請求項8の発明では、エッチングの終了後
に高周波電源が停止するとプラズマエッチング作用も停
止する。そして、ハロゲン間化合物ガスがそのまま供給
されることで、プラズマエッチングにより下地層に生じ
た損傷層が、ノンプラズマでのハロゲンラジカルによる
化学的研摩作用により、自己整合的に除去される。In the invention of claim 8, when the high frequency power supply is stopped after the etching is completed, the plasma etching action is also stopped. Then, by supplying the interhalogen compound gas as it is, the damaged layer generated in the underlayer by the plasma etching is removed in a self-aligned manner by the chemical polishing action of the halogen radicals in the non-plasma.
【0051】請求項9の発明では、Cl F3 ガスがチャ
ンバに導入されると、高周波を印加する前に、チャンバ
内がラジカルな弗素原子や塩素原子で満たされる。した
がって、弗化炭素ガス中の炭素同士の重合よりも、弗素
原子や塩素原子との結合による気化性の物質の生成が優
先される。したがって、ポリマーの生成つまり付着膜の
生成が適度に調整され、上述の寸法シフト及びダストの
低減作用が顕著となる。In the ninth aspect of the invention, when the Cl F3 gas is introduced into the chamber, the chamber is filled with radical fluorine atoms or chlorine atoms before the high frequency is applied. Therefore, the production of a vaporizable substance due to the bond with a fluorine atom or a chlorine atom is prioritized over the polymerization of carbons in a fluorocarbon gas. Therefore, the production of the polymer, that is, the production of the adhered film is appropriately adjusted, and the above-mentioned dimensional shift and dust reduction action becomes remarkable.
【0052】請求項10の発明では、CHF3 ガス又は
CH2 F2 ガスのプラズマエッチングによる異方性エッ
チング作用と、プラズマ重合による付着膜の生成作用と
が適度に調整され、寸法シフト及びダストの低減作用が
顕著となる。According to the tenth aspect of the invention, the anisotropic etching action by the plasma etching of the CHF3 gas or the CH2F2 gas and the action of forming the adhering film by the plasma polymerization are appropriately adjusted, and the action of reducing the dimension shift and dust is achieved. It becomes remarkable.
【0053】請求項11の発明では、アルゴンガス等の
不活性ガスを混入することで、ポリマーの重合が抑制さ
れるので、ダストの低減作用が大きい。In the eleventh aspect of the present invention, by mixing an inert gas such as argon gas, the polymerization of the polymer is suppressed, so that the dust reducing effect is great.
【0054】請求項12の発明では、チャンバ内に多数
の細孔から高速で反応性ガスが吹き出されると、細孔付
近ではプラズマ重合によるポリマーの生成量つまり付着
膜の生成量が低減する。ここで、吹出口がチャンバの上
部だけでなく側部にも設けられているので、チャンバの
内壁に付着するダスト量が低減し、ダストによる半導体
デバイスへの悪影響が抑制されることになる。According to the twelfth aspect of the present invention, when the reactive gas is blown out from a large number of pores into the chamber at a high speed, the amount of polymer produced by plasma polymerization, that is, the amount of adhering film, is reduced near the pores. Here, since the air outlet is provided not only in the upper portion of the chamber but also in the side portion, the amount of dust adhering to the inner wall of the chamber is reduced, and the adverse effect of dust on the semiconductor device is suppressed.
【0055】請求項13の発明では、円筒状に設けられ
た第2吹出口の各細孔を介し、側部全体から高速で反応
性ガスが供給されるので、側壁におけるダスト量が大幅
に低減することになる。According to the thirteenth aspect of the present invention, the reactive gas is supplied at a high speed from the entire side portion through each of the pores of the second outlet provided in the cylindrical shape, so that the amount of dust on the side wall is significantly reduced. Will be done.
【0056】請求項14の発明では、球状に設けられた
吹出口を介してチャンバの内壁全体に亘って高速の反応
性ガスが供給されるので、特にダストの低減作用が顕著
となる。According to the fourteenth aspect of the present invention, since the high-speed reactive gas is supplied to the entire inner wall of the chamber through the spherical outlet, the dust reducing effect is particularly remarkable.
【0057】請求項15の発明では、反応性ガスを供給
するための吹出口において、各細孔が等間隔で配置され
ているので、局部的にもほぼ均一な風速のガスが供給さ
れ、ダストの低減作用が確実となる。According to the fifteenth aspect of the invention, since the pores are arranged at equal intervals in the outlet for supplying the reactive gas, the gas having a substantially uniform wind speed is locally supplied to the dust. The reduction effect of is assured.
【0058】[0058]
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0059】(第1実施例)図1は、エッチング装置A
の概略を示す。図1に示すように、RIE方式のエッチ
ング装置Aは、上部が開放された底付き円筒状の円筒チ
ャンバ本体11bと、該チャンバ本体11bの上部を覆
うチャンバ蓋部材11aとから構成されるケーシングを
有している。そして、ケーシング内には、相対向する1
対の縦電極12a,12bが設置されていて、下部電極
12bに被加工物であるシリコン基板X1が設置されて
いる。また、下部電極12bは高周波電源13に接続さ
れている。そして、上記チャンバ蓋部材11aの上部電
極12aを貫通してガス供給管が設けられ、上部電極1
2aの下方に多数のガス供給孔を有する第1ガス吹出口
14aが設けられているとともに、チャンバ本体11b
の円筒状の側壁にも、ガス供給管に接続される多数のガ
ス供給孔を有する第2ガス吹出口14bが設けられてい
る。また、チャンバ本体11bの底部に排気口15が設
けられている。なお、上記各ガス吹出口14a,14b
の各ガス供給孔は、チャンバの内壁に沿って互いに等間
隔位置になるよう配列されている。(First Embodiment) FIG. 1 shows an etching apparatus A.
The outline of is shown. As shown in FIG. 1, the RIE etching apparatus A includes a casing including a cylindrical chamber body 11b having a bottomed cylindrical shape with an open top and a chamber lid member 11a covering the top of the chamber body 11b. Have And, in the casing, the opposite 1
A pair of vertical electrodes 12a and 12b is installed, and a silicon substrate X1 which is a workpiece is installed on the lower electrode 12b. The lower electrode 12b is connected to the high frequency power supply 13. A gas supply pipe is provided so as to penetrate the upper electrode 12a of the chamber lid member 11a.
A first gas outlet 14a having a large number of gas supply holes is provided below 2a, and a chamber body 11b is provided.
The second side gas outlet 14b having a large number of gas supply holes connected to the gas supply pipe is also provided on the cylindrical side wall of the. Further, an exhaust port 15 is provided at the bottom of the chamber body 11b. In addition, each of the gas outlets 14a and 14b described above.
The gas supply holes are arranged along the inner wall of the chamber so as to be equidistant from each other.
【0060】さらに、上記各ガス供給管は、CHF3 ガ
ス供給装置16とCl F3 ガス供給装置17とに接続さ
れ、エッチング装置Aのチャンバ内にCHF3 ガスとC
l F3 ガスとの混合ガスを供給し得るようになされてい
る。また、排気口15を通して真空ポンプにより100
mTorr の圧力に維持しながら、電極12a,12b間
に13.56MHzの高周波電圧を250Wのパワーで
印加することにより、ガス中にプラズマを発生させて、
シリコン窒化膜をエッチングするように構成されてい
る。Further, each of the gas supply pipes is connected to a CHF3 gas supply device 16 and a ClF3 gas supply device 17, and the CHF3 gas and C gas are introduced into the chamber of the etching apparatus A.
It is designed so that a mixed gas with F3 gas can be supplied. Also, through the exhaust port 15, 100
While maintaining a pressure of mTorr, by applying a high frequency voltage of 13.56 MHz between the electrodes 12a and 12b with a power of 250 W, plasma is generated in the gas,
It is configured to etch the silicon nitride film.
【0061】図2(a)〜(e)は、LOCOS形成工
程におけるシリコン基板X1の断面を示す。2A to 2E show cross sections of the silicon substrate X1 in the LOCOS forming step.
【0062】まず。図2(a)に示すように、シリコン
基板3上に厚さ10nmのシリコン酸化膜2と厚さ160
nmのシリコン窒化膜1とを堆積させ、フォトレジスト膜
5を塗布した後、フォトレジスト膜5のパターンを形成
する。First of all. As shown in FIG. 2A, a silicon oxide film 2 having a thickness of 10 nm and a thickness of 160 are formed on the silicon substrate 3.
After depositing a silicon nitride film 1 having a thickness of 1 nm and applying a photoresist film 5, a pattern of the photoresist film 5 is formed.
【0063】次に、図2(b)に示すように、フォトレ
ジスト膜5をマスクとして、ドライエッチングを行い、
フォトレジスト膜5の開口領域にあるシリコン窒化膜1
を選択的に除去して、LOCOS用の開口7を形成す
る。その際、Cl F3 ガスとCHF3 ガスとは、それぞ
れ4cm3/min と40cm3/min の流量で導入される。Next, as shown in FIG. 2B, dry etching is performed using the photoresist film 5 as a mask,
Silicon nitride film 1 in the opening region of photoresist film 5
Are selectively removed to form an opening 7 for LOCOS. At that time, Cl F3 gas and CHF3 gas are introduced at a flow rate of 4 cm3 / min and 40 cm3 / min, respectively.
【0064】その後、図2(c)に示すように、アッシ
ングを行って、フォトレジスト膜5を除去する。この状
態で、LOCOSを形成する領域に開口7を有するシリ
コン窒化膜1のパターンが形成される。Then, as shown in FIG. 2C, ashing is performed to remove the photoresist film 5. In this state, the pattern of the silicon nitride film 1 having the opening 7 in the region where the LOCOS is formed is formed.
【0065】次に、図2(d)に示すように、シリコン
窒化膜1をマスクとして、選択酸化を行って、LOCO
S4を形成する。Next, as shown in FIG. 2 (d), selective oxidation is performed using the silicon nitride film 1 as a mask to obtain LOCO.
S4 is formed.
【0066】しかる後、図2(e)に示すように、熱燐
酸を主成分として用いるウェットエッチング法によっ
て、シリコン窒化膜1だけを除去する。Thereafter, as shown in FIG. 2E, only the silicon nitride film 1 is removed by a wet etching method using hot phosphoric acid as a main component.
【0067】上記実施例のドライエッチング法による工
程において、図2(b)に示すように、エッチング後の
シリコン窒化膜1の開口7の形状は5度程度のテーパー
角度になる。つまり、上述した従来のドライエッチング
法におけるテーパー角度60度に比べて極めて小さくほ
とんどフォトレジスト膜5の開口から鉛直に近い角度で
開口されていくことになる。したがって、シリコン窒化
膜1の開口部の下端におけるマスクパターンからの寸法
シフトは僅かである。これは、下記のような作用に基づ
くものである。In the dry etching process of the above embodiment, as shown in FIG. 2B, the shape of the opening 7 in the silicon nitride film 1 after etching has a taper angle of about 5 degrees. That is, the taper angle is extremely small compared to the taper angle of 60 degrees in the above-described conventional dry etching method, and the photoresist film 5 is almost opened at an angle close to the vertical from the opening. Therefore, the dimension shift from the mask pattern at the lower end of the opening of the silicon nitride film 1 is slight. This is based on the following actions.
【0068】すなわち、図3(a)に示すように、通常
のCHF3 ガス,CH2 F2 ガス,又はCF4 ガス等の
弗化炭素系ガスとO2 ガス,H2 ガス等とを混合させた
ガスをエッチングガスとして用いた場合、Si F4 を生
成することで、分離したC原子同士がラジカル重合し、
付着膜つまりポリマーを生成する。しかし、同図(b)
に示すように、Cl F3 ガスを使用する場合、Cl F3
ガス分子はプラズマが存在しない状態でも多量の弗素ラ
ジカルや塩素ラジカルを生成するので、プラズマ発生以
前にCl F3 ガスを装置内に導入した段階で、装置内壁
や電極,基板表面は多量の弗素および塩素ラジカルで覆
われる。この状態で、その後に高周波電圧を印加してプ
ラズマを発生させるので、CHF3 分子から解離した炭
素原子は、装置内壁や電極上だけでなくシリコン基板X
1 上で、Cl F3 ガスから生成した大量の弗素ラジカル
と炭素−弗素結合を生じ、CF4 分子となって気化す
る。そのため、炭素原子(C)同士の結合数が減小し、
ポリマーからなる付着膜の生成量がわずかとなる。That is, as shown in FIG. 3A, a gas obtained by mixing a normal fluorocarbon gas such as CHF3 gas, CH2 F2 gas or CF4 gas with O2 gas, H2 gas or the like is used as an etching gas. When used as a radical, the separated C atoms are radically polymerized by generating Si F4,
Produces an adherent film or polymer. However, the same figure (b)
As shown in, when using Cl F3 gas, Cl F3 gas
Since gas molecules generate a large amount of fluorine radicals and chlorine radicals even in the absence of plasma, when Cl F3 gas is introduced into the apparatus before plasma generation, a large amount of fluorine and chlorine is generated on the inner wall of the apparatus, electrodes and substrate surface. Covered with radicals. In this state, a high-frequency voltage is applied thereafter to generate plasma, so that the carbon atoms dissociated from the CHF3 molecules are not only on the inner walls of the device and the electrodes but also on the silicon substrate X.
On the above, a large amount of fluorine radicals generated from Cl F3 gas and a carbon-fluorine bond are generated, and CF4 molecules are vaporized. Therefore, the number of bonds between carbon atoms (C) is reduced,
The amount of the deposited film made of the polymer is small.
【0069】すなわち、従来のプラズマエッチングで
は、異方性エッチングであることと、上述の付着膜の生
成によって側壁が保護されることから、等方的エッチン
グにおけるようなアンダーカットは生じないが、反面、
過剰な付着膜が堆積することで、横方向へのエッチング
作用が乏しくなり、シリコン窒化膜1の開口7の形状が
テーパー状になるものと思われる。それに対し、上記実
施例のように、Cl F3ガス等のプラズマの存在を必要
としないガスを混入することで、付着膜の堆積が適度に
調整され、シリコン窒化膜等の開口7がほとんどテーパ
ーのない形状となって、寸法シフトがわずかとなるもの
と思われる。That is, in conventional plasma etching, undercutting unlike in isotropic etching does not occur because it is anisotropic etching and the side wall is protected by the formation of the above-mentioned adhesion film, but on the other hand, ,
It is considered that the excessive adhesion film is deposited, the lateral etching action becomes poor, and the shape of the opening 7 of the silicon nitride film 1 becomes tapered. On the other hand, as in the above embodiment, by admixing a gas such as Cl F3 gas that does not require the presence of plasma, the deposition of the adhesion film is adjusted appropriately, and the opening 7 such as the silicon nitride film is almost tapered. It seems that there will be no shape and the dimensional shift will be slight.
【0070】加えて、ポリマーの付着膜の生成が抑制さ
れるので、ダストの発生が大幅に抑制される。In addition, since the formation of the polymer adhesion film is suppressed, the generation of dust is greatly suppressed.
【0071】すなわち、酸素等の代わりにハロゲン間化
合物のガスを弗化炭素系ガスに混入することで、上述の
ような寸法シフトの解消と、ダストの発生の防止によっ
て、半導体デバイスの高集積化つまりデバイス寸法の微
細化に対応したプロセスを進めることができるのであ
る。That is, by mixing a gas of an interhalogen compound in the carbon fluoride gas instead of oxygen or the like, the above-mentioned dimensional shift is eliminated and dust is prevented from occurring, so that the semiconductor device is highly integrated. That is, it is possible to proceed with the process corresponding to the miniaturization of device dimensions.
【0072】図4は、従来の方法と本発明の方法とによ
る選択比及びデポジションレートの実験結果を示すデー
タである。従来の方法として、コンタクトホールの形成
に一般的に使用されるCHF4 ガスとCF4 ガスとの混
合ガスによるデータを示す。また、選択比は、ポリシリ
コン膜に対するBPSG膜のエッチング速度を測定して
おり、選択比が高いほど下地の損傷が少なくて済むこと
を示している。実験の都合上、下地はポリシリコンとし
ているが、下地が単結晶シリコンでは選択比は向上す
る。また、デポジション速度は、チャンバ内壁に付着す
る付着膜の厚みを測定している。FIG. 4 is data showing the experimental results of the selection ratio and the deposition rate by the conventional method and the method of the present invention. As a conventional method, data using a mixed gas of CHF4 gas and CF4 gas, which is generally used for forming a contact hole, is shown. Further, as for the selection ratio, the etching rate of the BPSG film with respect to the polysilicon film is measured, and it is shown that the higher the selection ratio, the less the damage to the base. For the convenience of the experiment, the base is polysilicon, but the selection ratio is improved when the base is single crystal silicon. In addition, the deposition speed measures the thickness of the adhered film adhered to the inner wall of the chamber.
【0073】同図に示されるように、CHF3 ガスとC
F4 ガスとの混合ガスでは、CF4ガスの割合を小さく
すると、デポジション速度が高くなり、選択比は高くな
る。また、CHF3 ガスとCl F3 ガスとの混合ガスで
は、Cl F3 ガスの割合を小さくすると、デポジション
速度が高くなり、選択比は高くなる。この結果は、CF
4 ガスはプラズマを生成しないとラジカルができない
が、Cl F3 ガスはプラズマを生成しなくてもラジカル
を生じ、しかもその量が多量であることを裏付けてい
る。したがって、Cl F3 ガスのほうが、重合膜の生成
を防止する効果が大きい。下地の損傷を少なくするに
は、選択比を高くすることが必要であるが、CHF3 ガ
スとCl F3 ガスとの混合ガスを使用した場合、従来の
ようなハロゲン間化合物ガスを用いないものに比べ、選
択比を高くして、下地の損傷を小さくしながら、付着膜
の生成を抑制することができる。すなわち、上述のよう
に、寸法シフトを低減し、かつダストの発生の抑制を抑
制することができる。As shown in the figure, CHF3 gas and C
In the mixed gas with F4 gas, if the proportion of CF4 gas is made small, the deposition rate becomes high and the selection ratio becomes high. Further, in the mixed gas of CHF3 gas and ClF3 gas, if the proportion of ClF3 gas is decreased, the deposition rate becomes higher and the selection ratio becomes higher. This result is CF
It is supported by the fact that 4 gas does not generate radicals unless plasma is generated, but Cl F3 gas generates radicals even if plasma is not generated, and the amount thereof is large. Therefore, the Cl F3 gas is more effective in preventing the formation of the polymer film. In order to reduce the damage to the base, it is necessary to increase the selection ratio. However, when a mixed gas of CHF3 gas and ClF3 gas is used, compared with the conventional one which does not use interhalogen compound gas. It is possible to suppress the generation of the adhered film while increasing the selection ratio to reduce the damage of the base. That is, as described above, it is possible to reduce the dimensional shift and suppress the generation of dust.
【0074】なお、実施例は省略するが、コンタクトホ
ールの形成が進行し、終了に近付くとCl F3 ガスの流
量を低減させるようにしてもよい。Although the embodiment is omitted, the flow rate of Cl F3 gas may be reduced when the formation of the contact hole progresses and approaches the end.
【0075】(第2実施例)次に、コンタクトホールを
形成するためのドライエッチングに関する第2実施例に
ついて、図5及び図6に基づき説明する。なお、本実施
例では、エッチング装置として、上述の図12に示すも
のとほぼ同様の構成を示す3電極方式のエッチング装置
を使用している。ただし、CF4 ガス供給装置の代わり
に、Cl F3ガス供給装置を使用している。(Second Embodiment) Next, a second embodiment relating to dry etching for forming a contact hole will be described with reference to FIGS. In this embodiment, a three-electrode type etching apparatus having a configuration similar to that shown in FIG. 12 is used as the etching apparatus. However, a Cl F3 gas supply device is used instead of the CF4 gas supply device.
【0076】図5(a)〜(c)は、コンタクトホール
を形成するためのエッチング工程を示し、図5はエッチ
ング工程の手順を示す。FIGS. 5A to 5C show an etching process for forming a contact hole, and FIG. 5 shows a procedure of the etching process.
【0077】まず、図5(a)に示すように、シリコン
基板3上に、ボロンとリンとを含むシリコン酸化膜であ
るBPSG膜6を堆積し、その上にフォトレジスト膜5
を形成し、パターニングする。First, as shown in FIG. 5A, a BPSG film 6 which is a silicon oxide film containing boron and phosphorus is deposited on a silicon substrate 3, and a photoresist film 5 is formed thereon.
And patterning.
【0078】次に、この工程を経た半導体基板X2を、
上記図1とほぼ同様のエッチング装置に装着して以下の
手順でドライエッチングを行う。その際、Cl F3 ガス
とCHF3 ガスとは、それぞれ2cm3/min と120cm3/
min の流量で導入される。まず、図6のステップST1
1で、エッチングガスをエッチング装置内に導入し、ス
テップST12で、高周波電源を作動させて、ステップ
ST13で、プラズマを発生させる。このプラズマ発生
によって、コンタクトホールを形成するためのエッチン
グが行われる。すなわち、図5(b)に示すように、フ
ォトレジスト膜5をマスクとして、ドライエッチングが
行われ、上記BPSG膜6が選択的に除去されて、コン
タクトホール8が開口する。このとき、シリコン基板3
も、エッチング作用を受けるので、コンタクトホール8
の底部8aに露出したシリコン基板本体3の表面部には
エッチング損傷層が生成する。Next, the semiconductor substrate X2 which has undergone this step is
The same etching apparatus as that shown in FIG. 1 is mounted and dry etching is performed by the following procedure. At that time, Cl F3 gas and CHF3 gas are 2 cm3 / min and 120 cm3 / min, respectively.
It is introduced at a flow rate of min. First, step ST1 in FIG.
In step 1, an etching gas is introduced into the etching apparatus, in step ST12, the high frequency power supply is operated, and in step ST13, plasma is generated. By this plasma generation, etching for forming a contact hole is performed. That is, as shown in FIG. 5B, dry etching is performed using the photoresist film 5 as a mask, the BPSG film 6 is selectively removed, and the contact hole 8 is opened. At this time, the silicon substrate 3
Also undergoes the etching action, so the contact hole 8
An etching damage layer is formed on the surface portion of the silicon substrate body 3 exposed at the bottom portion 8a.
【0079】ここで、図6のステップST15で、高周
波電源13を停止させ、Cl F3 ガスはそのままエッチ
ング装置内に残留させる。そのとき、上述のように、C
l F3 ガスはプラズマを発生させなくても多量の弗素ラ
ジカルや塩素ラジカルを生成するので、図6のステップ
ST16で、コンタクトホール8の底部8aに生じた損
傷層はプラズマ効果を伴わないエッチング作用を受け、
図5(c)に示すように、化学的研摩効果によって自己
整合的に除去される。In step ST15 of FIG. 6, the high frequency power source 13 is stopped and the Cl F3 gas is left in the etching apparatus as it is. Then, as described above, C
Since the F 3 gas produces a large amount of fluorine radicals and chlorine radicals without generating plasma, in step ST16 of FIG. 6, the damaged layer formed on the bottom portion 8a of the contact hole 8 has an etching action without plasma effect. received,
As shown in FIG. 5C, it is removed in a self-aligned manner by the chemical polishing effect.
【0080】本実施例のエッチング法では、寸法シフト
が小さく、しかもCl F3 の効果によりCHF3 を用い
てもほとんどポリマーを生成せず、大幅にダストを低減
させることができる。しかも、従来のコンタクトエッチ
ングステップと異なり、新たに損傷層除去のためのステ
ップを設ける必要はないので、工程の簡素化を図ること
ができる。In the etching method of this embodiment, the dimensional shift is small, and due to the effect of Cl F3, almost no polymer is produced even if CHF3 is used, and the dust can be greatly reduced. Moreover, unlike the conventional contact etching step, it is not necessary to newly provide a step for removing the damaged layer, so that the process can be simplified.
【0081】図7及び図8はコンタクトホール形成のた
めのエッチングにおけるエッチング速度(黒丸)及びエ
ッチングの均一性(白丸)を比較する特性図である。図
7は本発明の実施例によるもので、Cl F3 ガスとCH
F3 ガスとの混合ガスを使用した場合の特性を示す。図
8は、従来のCF4 ガスとCFHF3ガスとの混合ガスを
使用した場合を示す。ただし、エッチングの均一性Eun
i は、下記式 Euni =(Tmax −Tmin )/(Tmax +Tmin ) (Tmax は、コンタクトホールを形成している際の未除
去膜の最大厚み、Tminは最小厚み)による。7 and 8 are characteristic diagrams for comparing the etching rate (black circles) and the etching uniformity (white circles) in the etching for forming the contact holes. FIG. 7 shows an embodiment of the present invention, in which Cl F3 gas and CH
The characteristics when a mixed gas with F3 gas is used are shown below. FIG. 8 shows a case where a conventional mixed gas of CF4 gas and CFHF3 gas is used. However, the etching uniformity Eun
i is based on the following equation Euni = (Tmax-Tmin) / (Tmax + Tmin) (Tmax is the maximum thickness of the unremoved film when the contact hole is formed, and Tmin is the minimum thickness).
【0082】両者を比較すると、本発明の方法では、従
来の方法に比べ、エッチング速度はそれほど変わらない
が、エッチングの均一性Euni が向上していることが分
かる。これは、エッチング中にウェハの面内でラジカル
の生成が均一に分布し、付着膜の生成も均一に行われて
いることを示している。そして、Cl F3 ガスの割合を
増大させ、エッチング速度を増大させても、均一性は向
上していることが分かる。そして、均一性が向上するこ
とで、コンタクトホールの形成後の下地シリコンの乱れ
も減小するので、下地層の損傷を抑制することができ
る。Comparing the two, it can be seen that the etching rate of the method of the present invention is not so different from the conventional method, but the etching uniformity Euni is improved. This indicates that radicals are uniformly generated in the plane of the wafer during etching, and the adhesion film is also uniformly generated. It can be seen that the uniformity is improved even if the ratio of Cl F3 gas is increased and the etching rate is increased. Further, since the uniformity is improved, the disorder of the underlying silicon after the formation of the contact holes is reduced, so that the damage of the underlying layer can be suppressed.
【0083】(第3実施例)次に、第3実施例について
説明する。(Third Embodiment) Next, a third embodiment will be described.
【0084】本実施例では、使用するエッチング装置及
びシリコン基板X1は上記第1実施例と同様である(図
1及び図2参照)。In this embodiment, the etching apparatus and silicon substrate X1 used are the same as in the first embodiment (see FIGS. 1 and 2).
【0085】図9は、第3実施例におけるLOCOSマ
スク用シリコン窒化膜の開口を形成するための工程の流
れを示し、ステップST21で、エッチングガスとして
CHF3 ガスとCl F3 ガスとを導入し、ステップST
22で、高周波電圧を印加し、ステップST23で、プ
ラズマを発生させる。このプラズマの発生によって、ス
テップST24で、シリコン窒化膜1の開口の形成が行
われる。そして、ステップST25で、シリコン窒化膜
1の開口の形成が終了する直前つまり下地のシリコン酸
化膜2との間の未エッチング層の厚みがごく薄くなった
ときに、Cl F3 ガスの供給を停止し、CHF3 ガスの
みを流し、ステップST26で、高周波電源の電圧を低
下させた後、一定時間が経過すると、ステップST27
で、電源を切断する。そして、その後、ステップST2
8で、CHF3 ガスの供給を停止する。FIG. 9 shows a flow of steps for forming an opening of a silicon nitride film for a LOCOS mask in the third embodiment. In step ST21, CHF3 gas and ClF3 gas are introduced as etching gas, and step ST
At step 22, a high frequency voltage is applied, and at step ST23, plasma is generated. By the generation of this plasma, the opening of the silicon nitride film 1 is formed in step ST24. Then, in step ST25, the supply of the Cl F3 gas is stopped immediately before the formation of the opening of the silicon nitride film 1 is completed, that is, when the thickness of the unetched layer between the underlying silicon oxide film 2 is very thin. , CHF3 gas is flowed, and the voltage of the high frequency power supply is lowered in step ST26, and when a certain time has elapsed, step ST27
Then, turn off the power. Then, after that, step ST2
At 8, the supply of CHF3 gas is stopped.
【0086】上記第3実施例では、LOCOS用の開口
の形成が終了する直前でCl F3 ガスの供給のみを停止
することで、その後CHF3 ガスのプラズマエッチング
のみよる残りの膜の除去が行われる。すなわち、シリコ
ン窒化膜1の開口の形成が終了するまで双方のガスを流
すと、付着膜の生成が少ない条件下でエッチングされる
ため、窒化シリコン膜1の除去が終了した後にシリコン
酸化膜2をも相当量エッチングしてしまう虞れがある。
それに対し、上記第3実施例のように、開口の形成が終
了する直前でCl F3 ガスのみの供給を停止させること
によって、次第に被エッチング面上の付着膜が増大し、
その状態で開口の形成が終了するので、ドライエッチン
グによる下地のシリコン酸化膜2の表面の損傷が防止さ
れることになる。In the third embodiment described above, only the supply of Cl F3 gas is stopped immediately before the formation of the opening for LOCOS is completed, and then the remaining film is removed only by the plasma etching of CHF3 gas. That is, if both gases are flowed until the formation of the opening of the silicon nitride film 1 is completed, the etching is performed under the condition that the adhesion film is not formed so that the silicon oxide film 2 is removed after the removal of the silicon nitride film 1. However, there is a risk of etching a considerable amount.
On the other hand, as in the third embodiment, by stopping the supply of only the Cl F3 gas immediately before the formation of the opening is completed, the adhesion film on the surface to be etched gradually increases,
Since the formation of the opening is completed in this state, damage to the surface of the underlying silicon oxide film 2 due to dry etching is prevented.
【0087】なお、上記第3実施例では、開口の形成が
終了する直前でCl F3 ガスの供給を停止させたが、開
口の形成が進行して終了に近づくと、Cl F3 ガスの供
給量を次第に低減していくようにしても同様の効果が得
られる。In the third embodiment, the supply of Cl F3 gas is stopped immediately before the formation of the opening is ended. However, when the formation of the opening progresses and approaches the end, the supply amount of Cl F3 gas is changed. The same effect can be obtained even if it is gradually reduced.
【0088】ここで、ハロゲン間化合物ガスの流量の反
応性ガス全体の流量に対する割合は、シリコン窒化膜に
対しては50%程度以下が好ましく、シリコン酸化膜に
対しては10%以下が好ましい。Here, the ratio of the flow rate of the interhalogen compound gas to the flow rate of the entire reactive gas is preferably about 50% or less for the silicon nitride film and 10% or less for the silicon oxide film.
【0089】なお、上記各実施例においては、RIE方
式のエッチング装置を使用したが、本発明はかかる実施
例に限定されるものではなく、3電極方式、マグネトロ
ンRIE方式、ECR方式等の種々のエッチング装置を
使用しても同様の結果が得られる。Although the RIE type etching apparatus is used in each of the above-mentioned embodiments, the present invention is not limited to such an embodiment, and various electrodes such as a three-electrode type, a magnetron RIE type and an ECR type are used. Similar results are obtained using an etching system.
【0090】また、上記各実施例では、弗化炭素ガスと
してCHF3 ガスを使用したが、CH2 F2 ガスを使用
しても同様の結果が得られる。弗化炭素ガスとハロゲン
間化合物ガス以外のガス例えば酸素ガス等を含んでいて
もよい。特に、エッチング時に形成される付着膜に起因
するダストの発生を防止するためには、アルゴンガス等
の不活性ガスを添加ガスとして用いると更によい効果が
得られる。Further, although CHF3 gas is used as the carbon fluoride gas in the above-mentioned respective embodiments, the same result can be obtained by using CH2F2 gas. A gas other than the carbon fluoride gas and the interhalogen compound gas, such as oxygen gas, may be contained. In particular, in order to prevent the generation of dust due to the adhered film formed during etching, the use of an inert gas such as argon gas as the additive gas provides a better effect.
【0091】[0091]
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、半導体基板を反応性ガスによりエッチングする
ドライエッチング法として、半導体基板をチャンバ内に
設置し、チャンバ内に、少なくともハロゲン間化合物ガ
スと弗化炭素ガスとを導入してから、電極に高周波電圧
を印加するようにしたので、弗化炭素ガスの分解で生じ
た炭素原子,炭素を含む分子間における炭素−炭素結合
を、ハロゲンのラジカル原子によって抑制することがで
き、よって、寸法シフトとダストの発生とを抑制するこ
とができ、半導体デバイスの高集積化に対応した製造工
程を実現することができる。As described above, according to the invention of claim 1, as a dry etching method for etching a semiconductor substrate with a reactive gas, the semiconductor substrate is placed in a chamber and at least a halogen-containing space is provided in the chamber. Since the high frequency voltage was applied to the electrode after introducing the compound gas and the carbon fluoride gas, the carbon atom generated by the decomposition of the carbon fluoride gas, and the carbon-carbon bond between the molecules containing carbon, It can be suppressed by the radical atom of halogen, and therefore, the dimensional shift and the generation of dust can be suppressed, and the manufacturing process corresponding to the high integration of the semiconductor device can be realized.
【0092】請求項2の発明によれば、上記請求項1の
発明を、半導体基板の被エッチング部を珪素が含む物質
で構成されている場合に適用したので、揮発性の弗化珪
素の生成により、エッチング効果を顕著に発揮しなが
ら、付着膜の生成を抑制することができる。According to the invention of claim 2, since the invention of claim 1 is applied to the case where the portion to be etched of the semiconductor substrate is composed of a substance containing silicon, volatile silicon fluoride is produced. Thus, it is possible to suppress the formation of the adhered film while significantly exhibiting the etching effect.
【0093】請求項3の発明によれば、上記請求項1の
発明を、半導体基板の被エッチング部が絶縁膜で構成さ
れている場合に適用したので、絶縁膜をドライエッチン
グを用いてパターニングするに際し、プラズマエッチン
グによる異方性を確保しながら、寸法シフト及びダスト
の発生を低減することができる。According to the invention of claim 3, since the invention of claim 1 is applied to the case where the portion to be etched of the semiconductor substrate is composed of an insulating film, the insulating film is patterned by dry etching. At this time, dimensional shift and generation of dust can be reduced while ensuring anisotropy due to plasma etching.
【0094】請求項4の発明によれば、上記請求項1,
2又は3の発明を、コンタクト孔を形成するためのドラ
イエッチングに適用したので、寸法シフトの少ない精度
の高いコンタクト孔を形成することができる。According to the invention of claim 4, the above-mentioned claim 1
Since the invention of 2 or 3 is applied to the dry etching for forming the contact hole, it is possible to form a highly accurate contact hole with a small dimensional shift.
【0095】請求項5の発明によれば、上記請求項3の
発明において、被エッチング部をLOCOS形成のため
のシリコン窒化膜としてので、プラズマエッチングによ
り特にテーパー状の開口を生じやすいシリコン窒化膜に
対しても、ハロゲン間化合物ガスによる付着膜の形成が
抑制されるので、寸法シフトが低減され、形成される半
導体デバイスの寸法精度が大幅に向上する。According to the invention of claim 5, in the invention of claim 3, the portion to be etched is a silicon nitride film for forming LOCOS. Therefore, a silicon nitride film which is particularly likely to cause a tapered opening by plasma etching is formed. On the other hand, since the formation of the adhered film due to the interhalogen compound gas is suppressed, the dimensional shift is reduced and the dimensional accuracy of the formed semiconductor device is significantly improved.
【0096】請求項6の発明によれば、上記請求項1又
は5の発明において、被エッチング部の除去が終了する
直前に、ハロゲン間化合物ガスの供給を停止して、高周
波電圧を印加された弗化炭素ガスによる処理を行うよう
にしたので、エッチング終了時に下地層の表面を付着膜
で保護することができ、よって、下地層のエッチング損
傷の低減を図ることができる。According to the invention of claim 6, in the invention of claim 1 or 5, the supply of the interhalogen compound gas is stopped and the high frequency voltage is applied immediately before the removal of the etched portion is completed. Since the treatment with the carbon fluoride gas is performed, the surface of the underlayer can be protected by the adhesion film at the end of etching, and thus the etching damage of the underlayer can be reduced.
【0097】請求項7の発明によれば、上記請求項1又
は5記載の発明において、被エッチング部の除去が終了
に近づくと、ハロゲン間化合物の供給量が低減するよう
にしたので、上記請求項6の発明と同様の効果を得るこ
とができる。According to the invention of claim 7, in the invention of claim 1 or 5, the supply amount of the interhalogen compound is reduced when the removal of the portion to be etched approaches the end. The same effect as that of the invention of Item 6 can be obtained.
【0098】請求項8の発明によれば、上記請求項1又
は4の発明において、エッチングの終了後に高周波電圧
の印加を止めて、ハロゲン間化合物ガスをチャンバ内に
残すようにしたので、プラズマエッチング作用を停止さ
せて下地層にハロゲン間化合物ガスによる化学的研摩を
施すことができ、よって、プラズマエッチングによって
下地層に生じた損傷層を自己整合的に除去することがで
きる。According to the invention of claim 8, in the invention of claim 1 or 4, the application of the high frequency voltage is stopped after the etching is completed and the interhalogen compound gas is left in the chamber. The action can be stopped and the underlayer can be chemically polished with an interhalogen compound gas, and thus the damaged layer generated in the underlayer by plasma etching can be removed in a self-aligned manner.
【0099】請求項9の発明によれば、上記請求項1の
発明において、ハロゲン間化合物ガスとしてClF3 ガ
スを用いたので、容易に弗素ラジカルや塩素ラジカルを
生ぜしめることができ、よって、付着膜の生成を適度に
調整して寸法シフト及びダストの低減効果を顕著に発揮
することができる。According to the ninth aspect of the present invention, since ClF3 gas is used as the interhalogen compound gas in the first aspect of the invention, fluorine radicals or chlorine radicals can be easily generated, and therefore, the adhesion film can be formed. It is possible to remarkably exert the effects of dimensional shift and dust reduction by appropriately adjusting the generation of
【0100】請求項10の発明によれば、上記請求項1
又は9の発明において、弗化炭素ガスとしてCHF3 ガ
ス及びCH2 F2 ガスのうち少なくともいずれか一方を
用いたので、プラズマエッチング作用とプラズマ重合に
よる付着膜の生成効果の大きいCHF3 ガス又はCH2
F2 ガスに対して、付着膜の生成を適度に調整して寸法
シフト及びダストの低減効果を顕著に発揮することがで
きる。According to the invention of claim 10, the above-mentioned claim 1
In the invention of 9 or 9, since at least one of CHF3 gas and CH2 F2 gas is used as the fluorocarbon gas, CHF3 gas or CH2 gas having a large effect of plasma etching and formation of an adhered film by plasma polymerization is used.
With respect to the F2 gas, it is possible to appropriately control the formation of the adhered film, and to significantly exhibit the effect of reducing the size shift and dust.
【0101】請求項11の発明によれば、上記請求項
1,9又は10の発明において、弗化炭素ガス及びハロ
ゲン間化合物ガスに加え、不活性ガスを混入したので、
ダストの低減効果を顕著に発揮することができる。According to the invention of claim 11, in the invention of claim 1, 9 or 10, the inert gas is mixed in addition to the carbon fluoride gas and the interhalogen compound gas.
The dust reduction effect can be remarkably exhibited.
【0102】請求項12の発明によれば、ドライエッチ
ング装置の構成として、チャンバの上部だけでなく側部
にも多数の細孔からなる吹出口を設けたので、高速ガス
の流通による付着膜の低減効果を利用して、チャンバの
内壁に付着するダスト量の大幅な低減を図ることができ
る。According to the twelfth aspect of the present invention, the dry etching apparatus has a structure in which not only the upper portion of the chamber but also the side portions are provided with air outlets made of a large number of pores. By utilizing the reduction effect, the amount of dust adhering to the inner wall of the chamber can be significantly reduced.
【0103】請求項13の発明によれば、上記請求項1
2の発明において、側部の吹出口を円筒状に形成する構
成としたので、側部全体から高速で反応性ガスを供給す
ることにより、側壁におけるダスト量を大幅に低減する
ことができる。According to the invention of claim 13, the above-mentioned claim 1
In the second aspect of the invention, since the side outlet is formed in a cylindrical shape, the amount of dust on the side wall can be significantly reduced by supplying the reactive gas at a high speed from the entire side portion.
【0104】請求項14の発明によれば、ドライエッチ
ング装置の構成として、反応性ガスの吹出口を、球状に
配置された多数の細孔からなるものとしたので、チャン
バの内壁全体に亘って高速の反応性ガスを供給すること
により、ダストの低減効果を顕著に発揮することができ
る。According to the fourteenth aspect of the present invention, the dry etching apparatus is configured such that the reactive gas outlet has a large number of spherically arranged pores, so that the entire inner wall of the chamber is covered. By supplying the reactive gas at a high speed, the dust reduction effect can be remarkably exhibited.
【0105】請求項15の発明によれば、上記請求項1
2,13又は14の発明において、反応性ガスを供給す
るための吹出口に各細孔をチャンバ内壁に沿って等間隔
に配置する構成としたので、局部的にもほぼ均一な風速
のガスを供給することができ、よって、ダストの低減効
果を確実に発揮することができる。According to the invention of claim 15, the above-mentioned claim 1
In the invention of 2, 13, or 14, since the respective pores are arranged at equal intervals along the inner wall of the chamber at the blowout port for supplying the reactive gas, the gas having a substantially uniform wind speed is locally generated. As a result, the dust reduction effect can be reliably exhibited.
【図1】実施例におけるエッチング装置の構成を概略的
に示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view schematically showing a configuration of an etching apparatus in an example.
【図2】第1実施例の方法によるLOCOSの形成工程
におけるシリコン基板の状態を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state of a silicon substrate in a LOCOS forming step by the method of the first embodiment.
【図3】プラズマ重合による付着膜の形成とハロゲン原
子による気化性物質の生成機構とを説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the formation of an adhered film by plasma polymerization and the mechanism of vaporizable substance generation by halogen atoms.
【図4】従来のCHF3 ガス及びCF4 ガスの混合ガス
と、実施例に係るCHF3 ガス及びCl F3 ガスの混合
ガスとのデポジション速度及び選択比の特性を示す特性
図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing characteristics of a deposition rate and a selection ratio of a conventional mixed gas of CHF3 gas and CF4 gas and a mixed gas of CHF3 gas and Cl F3 gas according to the embodiment.
【図5】第2実施例の方法によるコンタクトエッチング
工程におけるシリコン基板の状態を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state of a silicon substrate in a contact etching step by the method of the second embodiment.
【図6】第2実施例におけるエッチング工程の手順を示
すフロ―チャ―ト図である。FIG. 6 is a flow chart showing the procedure of an etching process in the second embodiment.
【図7】Cl F3 ガスを使用した場合の、BPSG膜の
エッチング速度及び均一性のCl F3 ガス濃度に対する
依存性についての実験結果を示すデータである。FIG. 7 is data showing the experimental results on the dependence of the etching rate and uniformity of the BPSG film on the Cl F3 gas concentration when using Cl F3 gas.
【図8】ハロゲン間化合物ガスを使用しない場合の、B
PSG膜のエッチング速度及び均一性のCF4 ガス濃度
に対する依存性についての実験結果を示すデータであ
る。FIG. 8: B when no interhalogen compound gas is used
3 is data showing experimental results on the dependence of etching rate and uniformity of PSG film on CF4 gas concentration.
【図9】第3実施例におけるコンタクトエッチングの工
程を示すフロ―チャ―ト図である。FIG. 9 is a flowchart showing a contact etching process in the third embodiment.
【図10】従来のシリコン窒化膜用エッチング装置の構
成を模式的に示す図である。FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration of a conventional etching device for a silicon nitride film.
【図11】従来の方法によるLOCOSの形成工程にお
けるシリコン基板の状態を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state of a silicon substrate in a LOCOS forming step by a conventional method.
【図12】従来のコンタクトホールエッチング装置の構
成を模式的に示す図である。FIG. 12 is a diagram schematically showing a configuration of a conventional contact hole etching apparatus.
【図13】従来のコンタクトホールエッチングの工程を
示すフロ―チャ―ト図である。FIG. 13 is a flow chart showing a conventional contact hole etching process.
1 シリコン窒化膜 2 シリコン酸化膜 3 シリコン基板本体 4 LOCOS 5 フォトレジスト膜 6 BPSG膜 7 開口(LOCOS用) 8 コンタクトホール 11a チャンバ本体 11b チャンバ蓋部材 12a 上部電極 12b 下部電極 13 高周波電源 14a 第1ガス吹出口 14b 第2ガス吹出口 15 排気口 A エッチング装置 X シリコン基板 1 Silicon Nitride Film 2 Silicon Oxide Film 3 Silicon Substrate Body 4 LOCOS 5 Photoresist Film 6 BPSG Film 7 Opening (for LOCOS) 8 Contact Hole 11a Chamber Body 11b Chamber Lid Member 12a Upper Electrode 12b Lower Electrode 13 High Frequency Power Supply 14a First Gas Air outlet 14b Second gas outlet 15 Exhaust outlet A Etching device X Silicon substrate
Claims (15)
の電極をチャンバ内に配設してなるエッチング装置内
で、半導体基板の一部を反応性ガスとの反応により除去
するようにしたドライエッチング法であって、 半導体基板をチャンバ内に設置し、 上記チャンバ内に、少なくともハロゲン間化合物ガスと
弗化炭素ガスとを導入し、 次に、上記高周波電源から上記電極に高周波電圧を印加
することを特徴とするドライエッチング法。1. A dry etching in which a part of a semiconductor substrate is removed by reaction with a reactive gas in an etching apparatus in which at least one pair of electrodes connected to a high frequency power source is provided in a chamber. A semiconductor substrate is placed in a chamber, at least an interhalogen compound gas and a carbon fluoride gas are introduced into the chamber, and then a high frequency voltage is applied from the high frequency power source to the electrode. A dry etching method characterized by.
いて、 半導体基板の被エッチング部は、珪素を含む物質で構成
されていることを特徴とするドライエッチング法。2. The dry etching method according to claim 1, wherein the portion to be etched of the semiconductor substrate is made of a substance containing silicon.
いて、 半導体基板の被エッチング部は、絶縁膜であることを特
徴とするドライエッチング法。3. The dry etching method according to claim 1, wherein the etched portion of the semiconductor substrate is an insulating film.
ング法において、 半導体基板の被エッチング部は、絶縁膜の一部を除去し
て絶縁膜下方の導電部表面を露出させるコンタクト孔で
あることを特徴とするドライエッチング法。4. The dry etching method according to claim 1, 2 or 3, wherein the etched portion of the semiconductor substrate is a contact hole for removing a part of the insulating film to expose a surface of the conductive portion below the insulating film. A dry etching method characterized by the above.
いて、 半導体基板の被エッチング部は、LOCOS形成のため
のマスクとなるシリコン窒化膜であることを特徴とする
ドライエッチング法。5. The dry etching method according to claim 3, wherein the portion to be etched of the semiconductor substrate is a silicon nitride film serving as a mask for forming LOCOS.
法において、 被エッチング部の除去が終了する直前に、ハロゲン間化
合物ガスの供給を停止し、 その後、高周波電圧を印加された弗化炭素ガスによる処
理を行うことを特徴とするドライエッチング法。6. The dry etching method according to claim 1, wherein supply of the interhalogen compound gas is stopped immediately before the removal of the portion to be etched is finished, and then a high-frequency voltage is applied to the carbon fluoride gas. The dry etching method is characterized in that the treatment by
法において、 被エッチング部の除去が終了に近づくと、ハロゲン間化
合物の供給量を低減していくことを特徴とするドライエ
ッチング法。7. The dry etching method according to claim 1, wherein the amount of the interhalogen compound supplied is reduced when the removal of the portion to be etched approaches the end.
法において、 被エッチング部の除去が終了した後、高周波電圧の印加
を止めて、少なくともハロゲン間化合物ガスをチャンバ
内に残留させることを特徴とするドライエッチング法。8. The dry etching method according to claim 1, wherein after the removal of the portion to be etched, the application of the high frequency voltage is stopped and at least the interhalogen compound gas is left in the chamber. Dry etching method.
いて、 ハロゲン間化合物ガスとしてClF3 ガスを用いること
を特徴とするドライエッチング法。9. The dry etching method according to claim 1, wherein ClF3 gas is used as the interhalogen compound gas.
グ法において、 弗化炭素ガスとして、CHF3 ガス及びCH2 F2 ガス
のうち少なくとも一方を用いることを特徴とするドライ
エッチング法。10. The dry etching method according to claim 1, wherein at least one of CHF3 gas and CH2F2 gas is used as the carbon fluoride gas.
ッチング法において、 弗化炭素ガス及びハロゲン間化合物ガスに加え、不活性
ガスを混入したことを特徴とするドライエッチング法。11. The dry etching method according to claim 1, 9 or 10, wherein an inert gas is mixed in addition to the carbon fluoride gas and the interhalogen compound gas.
応により除去するためのドライエッチング装置であっ
て、 半導体基板を設置して、ガスによるエッチングを行うた
めのチャンバと、 該チャンバに反応性ガスを供給するガス供給装置と、 上記チャンバ内に配設された少なくとも1対の電極と、 該電極間に高周波電圧を印加するための高周波電源と、 上記ガス供給装置にガス配管を介して接続され、チャン
バの上部からガスを吹き出すための多数の細孔を有する
第1ガス吹出口と、 上記ガス供給装置にガス配管を介して接続され、チャン
バの側部からガスを吹き出すための多数の細孔を有する
第2ガス吹出口と、 上記チャンバからガスを排出するための排出口と を備えたことを特徴とするドライエッチングエッチング
装置。12. A dry etching apparatus for removing a part of a semiconductor substrate by a reaction with a reactive gas, wherein a chamber for setting a semiconductor substrate and performing etching with a gas is used. Gas supply device for supplying a reactive gas, at least one pair of electrodes arranged in the chamber, a high-frequency power source for applying a high-frequency voltage between the electrodes, and a gas pipe to the gas supply device. A first gas outlet that is connected and has a large number of pores for blowing gas from the upper part of the chamber; A dry etching etching apparatus comprising: a second gas outlet having fine holes; and a discharge port for discharging gas from the chamber.
置において、 上記チャンバは、内面が円筒状に形成されており、 上記第2ガス吹出口は、チャンバの側部に円筒状に配置
され、 各細孔は、円筒面全体に亘って配設されていることを特
徴とするドライエッチング装置。13. The dry etching apparatus according to claim 12, wherein the chamber has an inner surface formed in a cylindrical shape, and the second gas outlet is arranged in a cylindrical shape on a side portion of the chamber. The dry etching apparatus is characterized in that the holes are provided over the entire cylindrical surface.
り除去するためのドライエッチング装置であって、 少なくとも内面が球状に形成され、半導体基板を設置し
て反応性ガスによるエッチングを行うためのチャンバ
と、 該チャンバに反応性ガスを供給するガス供給装置と、 上記チャンバ内に配設された少なくとも1対の電極と、 該電極間に高周波電圧を印加するための高周波電源と、 上記ガス供給装置にガス配管を介して接続され、チャン
バの上部からガスを吹き出すための多数の細孔を有する
球状のガス吹出口とを備えたことを特徴とするドライエ
ッチング装置。14. A dry etching apparatus for removing a part of a semiconductor substrate by a reaction with a gas, wherein at least an inner surface is formed into a spherical shape, and a semiconductor substrate is installed to perform etching with a reactive gas. A chamber, a gas supply device for supplying a reactive gas to the chamber, at least one pair of electrodes arranged in the chamber, a high frequency power supply for applying a high frequency voltage between the electrodes, and the gas supply. A dry etching apparatus, which is connected to the apparatus via a gas pipe, and is provided with a spherical gas outlet having a large number of pores for blowing gas from an upper portion of the chamber.
イエッチング装置において、 各細孔は、チャンバの内壁に沿って互いに等間隔となる
よう配置されていることを特徴とするドライエッチング
装置。15. The dry etching apparatus according to claim 12, 13 or 14, wherein the pores are arranged at equal intervals along the inner wall of the chamber.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5146186A JPH0677177A (en) | 1992-06-22 | 1993-06-17 | Dry etching method and dry etching apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-161551 | 1992-06-22 | ||
| JP16155192 | 1992-06-22 | ||
| JP5146186A JPH0677177A (en) | 1992-06-22 | 1993-06-17 | Dry etching method and dry etching apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0677177A true JPH0677177A (en) | 1994-03-18 |
Family
ID=26477075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5146186A Withdrawn JPH0677177A (en) | 1992-06-22 | 1993-06-17 | Dry etching method and dry etching apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0677177A (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5947757A (en) * | 1997-03-26 | 1999-09-07 | Yazaki Corporation | Lever-type connector |
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| CN112420508A (en) * | 2019-08-21 | 2021-02-26 | 东京毅力科创株式会社 | Etching method and substrate processing apparatus |
| WO2025069863A1 (en) * | 2023-09-28 | 2025-04-03 | 東京エレクトロン株式会社 | Etching method and plasma processing device |
-
1993
- 1993-06-17 JP JP5146186A patent/JPH0677177A/en not_active Withdrawn
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