JPH0855835A - Plasma etching apparatus and plasma etching method - Google Patents
Plasma etching apparatus and plasma etching methodInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコン層と酸化シリコン層の多層積層膜
を、エッチングガスを切り替えることなく、同一のエッ
チング装置内で連続的にプラズマエッチングする。
【構成】 プラズマと基板ステージとの距離が可変の高
密度プラズマエッチング装置を用いるとともに、CF系
/H2 混合ガスまたはCHF系ガスをエッチングガスに
用いる。酸化シリコン層4、5、6のエッチング時はこ
の距離を広げ、シリコン層、例えば多結晶シリコン配線
7、8のエッチング時は距離を狭めてエッチングする。
【効果】 プラズマと基板ステージの距離が近い場合
は、エッチングガスの解離生成物HFが再解離して、被
エッチング基板近傍のFラジカル濃度を高める。このた
め上記ガス系によりシリコン層のエッチングが可能とな
る。他のエッチング条件を変更することなく、基板ステ
ージの昇降等のみで、多層積層膜のエッチングができる
ので、サイドウォールコンタクト加工等のスループット
が向上する。
(57) [Abstract] [Purpose] To continuously perform plasma etching on a multilayer film including a silicon layer and a silicon oxide layer in the same etching apparatus without switching the etching gas. [Structure] A high-density plasma etching apparatus in which a distance between plasma and a substrate stage is variable is used, and a CF / H 2 mixed gas or a CHF-based gas is used as an etching gas. When etching the silicon oxide layers 4, 5 and 6, this distance is widened, and when etching the silicon layer, for example, the polycrystalline silicon wirings 7 and 8, the distance is narrowed and etched. [Effect] When the distance between the plasma and the substrate stage is short, the dissociation product HF of the etching gas is re-dissociated to increase the F radical concentration near the substrate to be etched. Therefore, the silicon layer can be etched by the above gas system. Since the multilayer laminated film can be etched only by raising and lowering the substrate stage without changing other etching conditions, the throughput of sidewall contact processing or the like is improved.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置等の製造分野
で適用されるプラズマエッチング装置およびプラズマエ
ッチング方法に関し、さらに詳細には、シリコン層と酸
化シリコン層の積層膜を連続的にエッチングする場合に
用いて好適なプラズマエッチング装置およびプラズマエ
ッチング方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma etching apparatus and a plasma etching method applied in the field of manufacturing semiconductor devices and the like, and more specifically, in the case of continuously etching a laminated film of a silicon layer and a silicon oxide layer. The present invention relates to a plasma etching apparatus and a plasma etching method suitable for use in.
【0002】[0002]
【従来の技術】LSI等の半導体装置の高集積度化、高
性能化が進展するに伴い、その最小デザインルールはハ
ーフミクロンからクォータミクロンが採用されつつあ
り、プラズマエッチングの分野でも、微細化を可能とす
る高精度の加工技術が要求されている。2. Description of the Related Art With the progress of higher integration and higher performance of semiconductor devices such as LSI, the minimum design rule is being changed from half micron to quarter micron. There is a demand for high-precision processing technology that enables this.
【0003】さらに最近のメモリ装置においては、SR
AMにあっては高抵抗負荷に代えてTFTを採用する動
きや、DRAMにあってはセル構造の複雑化にともな
い、多結晶シリコン配線が層間絶縁膜を介して3層、4
層に積層される多層配線構造が多用されるようになって
きた。かかる多層配線間の接続孔の数を大幅に低減する
手法として、いわゆるサイドウォールコンタクト(プラ
グイン配線)と呼称される接続構造が提案されている。
これは、最下層の第1層多結晶シリコン配線等へのヴァ
イアホール開口時に、第2層多結晶シリコン配線やさら
に上層の第3層多結晶シリコン配線を貫通して接続孔を
形成し、ここに導電性材料(プラグ)を埋め込むことに
より、接続孔の側壁部分で多層配線間の接続をとるもの
である。サイドウォールコンタクトの採用により、各層
の多結晶シリコン配線への個々のヴァイアホール形成工
程を省略できるため、デバイス構造とプロセスの両面か
ら大幅な簡略化につながる長所を有する。サイドウォー
ルコンタクトの報告例としては、1990年IEEE
International Electron De
vices Meeting(IEDM 90)論文
集、p59〜62や、同じくIEDM 91論文集、p
477〜480に、いずれもSRAMの高集積化に利用
した例が掲載されている。In more recent memory devices, SR
With the movement of using TFT instead of high resistance load in AM, and with the complexity of cell structure in DRAM, polycrystalline silicon wiring has three layers, four layers through interlayer insulating films.
Multilayer wiring structures stacked in layers have been widely used. As a method of significantly reducing the number of connection holes between such multilayer wirings, a connection structure called so-called sidewall contact (plug-in wiring) has been proposed.
This is because at the time of opening a via hole in the lowermost first layer polycrystalline silicon wiring, etc., a connection hole is formed by penetrating the second layer polycrystalline silicon wiring and the upper third layer polycrystalline silicon wiring. By embedding a conductive material (plug) in, the multi-layer wiring is connected at the side wall of the connection hole. By adopting the sidewall contact, the step of forming individual via holes in the polycrystalline silicon wiring of each layer can be omitted, which has an advantage that the device structure and the process are greatly simplified. As a report example of sidewall contact, IEEE 1990
International Electron De
Vice Meetings (IEDM 90) Proceedings, p59-62 and IEDM 91 Proceedings, p59-62
In 477 to 480, examples using all of them for high integration of SRAM are posted.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、層間絶縁膜
の構成材料は一般に酸化シリコンであり、SiO2 やこ
れに不純物を添加したPSG、BSGそしてBPSG等
のシリケートガラスが広く採用されている。これら酸化
シリコン系層間絶縁膜に接続孔を開口するためのプラズ
マエッチングには、CHF3 や、CF4 /H2 、CF4
/O2 あるいはCF4 /CHF3 混合ガス等、CF系化
合物やCHF系化合物を主体とするエッチングガスが用
いられている。これは、CF系化合物やCHF系化合物
中のC原子が還元性を有し、SiO2 層からO原子を引
き抜き、原子間の結合エネルギがSi−O結合より大き
なC−O結合を生成し、このSi−O結合を弱めたり切
断する作用があるためである。またSiO2 の主エッチ
ャントであるCF3 + を生成し、さらにはプラズマ中の
C原子とF原子の比を表すC/F比を高く制御すること
により、炭素系ポリマの堆積量を最適化し、側壁保護膜
を形成したり、レジストマスクや下地材料層に対する高
選択性を達成しうるといった様々の理由にもとづくもの
である。By the way, the constituent material of the interlayer insulating film is generally silicon oxide, and SiO 2 or silicate glass such as PSG, BSG and BPSG in which impurities are added to this is widely adopted. CHF 3 , CF 4 / H 2 , and CF 4 are used for plasma etching for opening connection holes in these silicon oxide type interlayer insulating films.
An etching gas mainly composed of a CF compound or a CHF compound such as a mixed gas of / O 2 or CF 4 / CHF 3 is used. This is because the C atom in the CF-based compound or the CHF-based compound has reducibility, the O atom is extracted from the SiO 2 layer, and the bond energy between the atoms is larger than the Si—O bond to generate a C—O bond. This is because it has the effect of weakening or breaking this Si—O bond. Further, CF 3 + , which is the main etchant of SiO 2 , is generated, and the C / F ratio, which represents the ratio of C atoms to F atoms in the plasma, is controlled to be high to optimize the deposition amount of the carbon-based polymer, It is based on various reasons such as formation of a side wall protective film and high selectivity with respect to a resist mask and a base material layer.
【0005】この場合、下地材料層はシリコン基板の不
純物拡散層や、ポリサイドまたは多結晶シリコンによる
配線層であり、上述したCF系ガスを主体としたプラズ
マエッチングは、これらシリコンを主体とする層に対し
酸化シリコン層の高選択比エッチングを達成しうる。し
かしながら、前述したサイドウォールコンタクト構造に
おいては、酸化シリコン層と、多結晶シリコンのごとき
シリコン層が積層された多層膜を順次エッチングする必
要がある。このような構造に対し、上述したCF系化合
物を主体とするエッチングガスによるプラズマエッチン
グを適用した場合には、酸化シリコン層を開口して多結
晶シリコン層表面が露出した時点で当然エッチングが停
止する。In this case, the underlying material layer is an impurity diffusion layer of a silicon substrate or a wiring layer made of polycide or polycrystalline silicon, and the above-mentioned plasma etching mainly using CF type gas is performed on the layer mainly containing silicon. A high selectivity etching of the silicon oxide layer can be achieved. However, in the above-mentioned sidewall contact structure, it is necessary to sequentially etch a multilayer film in which a silicon oxide layer and a silicon layer such as polycrystalline silicon are stacked. When plasma etching using an etching gas mainly containing a CF-based compound is applied to such a structure, the etching naturally stops when the surface of the polycrystalline silicon layer is exposed by opening the silicon oxide layer. .
【0006】多結晶シリコン層を続けてパターニングす
るためには、エッチングガス組成を切り替えたり、ある
いはさらに多結晶シリコン専用のエッチング装置に搬送
してここでエッチングすればよい。シリコンのエッチン
グにおいては、Cによる還元反応は不要であり、むしろ
シリコン層表面に炭素系ポリマが堆積してエッチングの
進行を阻害する。そこでシリコンのメインエッチャント
であるFラジカル(F * )を多く供給するため、エッチ
ングガスの組成を替え、C/F比を小さく制御すること
がおこなわれる。しかし多層構造の加工においては、こ
れらエッチング条件の切り替えが多数回におよび、エッ
チング装置やプロセスの複雑化等の問題を解決しない限
り、サイドウォールコンタクトを広く実プロセスに採用
することは困難である。Successive patterning of the polycrystalline silicon layer
In order to change the etching gas composition,
Or even transferred to an etching device dedicated to polycrystalline silicon
Then, etching may be performed here. Silicon Etch
In C., the reduction reaction with C is unnecessary, rather
The carbon-based polymer is deposited on the surface of the silicon layer and
Inhibit progress. So the main etchant for silicon
F radical (F *) Supply a lot, so etch
Control the C / F ratio to be small by changing the composition of the ing gas.
Is performed. However, in the processing of multilayer structures, this
These etching conditions are changed many times,
Unless problems such as complications of
Widely used in actual process
Is difficult to do.
【0007】そこで本発明の課題は、シリコン層と酸化
シリコン層の積層膜を、エッチングガス組成を切り替え
たり、エッチング装置間を搬送することなく、同一のエ
ッチング装置内で連続的にエッチングする装置および方
法を提供することである。Therefore, an object of the present invention is to provide an apparatus for continuously etching a laminated film of a silicon layer and a silicon oxide layer in the same etching apparatus without changing the etching gas composition or carrying between etching apparatuses. Is to provide a method.
【0008】また本発明の別の課題は、最終的に露出す
る最下層のシリコン層に対しては、高い選択比を確保し
た上で、しかも高いスループットをもって上記課題を達
成することである。Another object of the present invention is to achieve the above object with a high throughput while ensuring a high selection ratio for the finally exposed lowermost silicon layer.
【0009】さらに本発明の別の課題は、サイドウォー
ルコンタクト構造を実デバイスに生産性良くとりこみ、
半導体装置の高集積化を達成することである。本発明の
その他の課題は、本願明細書および添付図面の説明によ
り明らかにされる。Still another object of the present invention is to incorporate a sidewall contact structure into an actual device with high productivity,
It is to achieve high integration of semiconductor devices. Other objects of the present invention will be made clear by the description of the present specification and the accompanying drawings.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマエッチ
ング装置は、上述の課題を解決するために提案するもの
であり、1×1011/cm3 以上1×1014/cm3 未
満のプラズマ密度が得られるプラズマ発生源を有するプ
ラズマエッチング装置であって、このプラズマ発生源に
おけるプラズマと、被エッチング基板間の距離を可変と
する手段を有することを特徴とするものである。The plasma etching apparatus of the present invention is proposed to solve the above-mentioned problems and has a plasma density of 1 × 10 11 / cm 3 or more and less than 1 × 10 14 / cm 3. And a means for varying the distance between the plasma in the plasma source and the substrate to be etched.
【0011】このプラズマ発生源におけるプラズマと、
被エッチング基板間の距離を可変とする手段としては、
基板ステージをプラズマ発生源の方向に移動するか、プ
ラズマ発生源におけるプラズマを基板ステージの方向に
移動するか、あるいは基板ステージをプラズマ発生源の
方向に移動するとともに、プラズマ発生源におけるプラ
ズマを基板ステージの方向に移動するかのいずれであっ
てもよい。すなわち、プラズマ発生源におけるプラズマ
の中心軸と、基板ステージの中心軸(すなわち、被エッ
チング基板の中心軸)を同一軸線上に配置する。そして
この軸線上をプラズマ発生源におけるプラズマおよび基
板ステージのいずれか一方、あるいは両方を相対的に移
動すればよい。Plasma in this plasma source,
As means for varying the distance between the substrates to be etched,
The substrate stage is moved toward the plasma source, the plasma in the plasma source is moved toward the substrate stage, or the substrate stage is moved toward the plasma source, and the plasma at the plasma source is moved toward the substrate stage. It may be either moving in the direction of. That is, the central axis of the plasma in the plasma generation source and the central axis of the substrate stage (that is, the central axis of the substrate to be etched) are arranged on the same axis. Then, either one or both of the plasma and the substrate stage in the plasma generation source may be relatively moved on this axis.
【0012】本発明で用いる1×1011/cm3 以上1
×1014/cm3 未満のプラズマ密度が得られるプラズ
マ発生源を有するプラズマエッチング装置としては、E
CR(Electron Cyclotron Res
onance)プラズマエッチング装置、ICP(In
ductively Coupled Plasma)
エッチング装置、TCP(Tranceformer
Coupled Plasma)エッチング装置、ヘリ
コン波プラズマ(Helicon WavePlasm
a)エッチング装置等を例示できる。これら各高密度プ
ラズマエッチング装置についての技術的説明は、個々の
技術リポート等に詳述されているので省略するが、総説
として月間セミコンダクターワールド誌1992年10
月号59ページに掲載されている。1 × 10 11 / cm 3 or more used in the present invention 1
As a plasma etching apparatus having a plasma generation source capable of obtaining a plasma density of less than × 10 14 / cm 3 , E
CR (Electron Cyclotron Res
once) plasma etching device, ICP (In
(Ductively Coupled Plasma)
Etching device, TCP (Transformer)
Coupled Plasma Etching Equipment, Helicon Wave Plasma
a) An etching device and the like can be exemplified. A technical description of each of these high-density plasma etching apparatuses is omitted because they are described in detail in the individual technical reports and the like, but as a review, monthly Semiconductor World magazine 1992 10
It is published on page 59 of the monthly issue.
【0013】また本発明のプラズマエッチング方法は、
上述したプラズマエッチング装置を用いるとともに、C
F系ガスとH2 を含むガスを用いて、シリコン層と酸化
シリコン層の積層膜を連続的にプラズマエッチングする
にあたり、プラズマ発生源におけるプラズマと、被エッ
チング基板間の距離は、シリコン層のエッチング時の方
が、酸化シリコン層のエッチング時よりも小さいことを
特徴とするものである。Further, the plasma etching method of the present invention is
While using the plasma etching apparatus described above,
In continuously plasma-etching a laminated film of a silicon layer and a silicon oxide layer using a gas containing F-based gas and H 2 , the distance between the plasma in the plasma generation source and the substrate to be etched is determined by etching the silicon layer. The time is smaller than that during etching of the silicon oxide layer.
【0014】さらに本発明のプラズマエッチング方法
は、上述したプラズマエッチング装置を用いるととも
に、CHF系ガスを含むガスを用いて、シリコン層と酸
化シリコン層の積層膜を連続的にプラズマエッチングす
るにあたり、プラズマ発生源におけるプラズマと、被エ
ッチング基板間の距離は、シリコン層のエッチング時の
方が、酸化シリコン層のエッチング時よりも小さいこと
を特徴とするものである。Further, the plasma etching method of the present invention uses the above-mentioned plasma etching apparatus and a plasma containing a CHF-based gas to continuously plasma-etch a laminated film of a silicon layer and a silicon oxide layer. The distance between the plasma in the generation source and the substrate to be etched is smaller when the silicon layer is etched than when the silicon oxide layer is etched.
【0015】本発明のプラズマエッチング方法で採用す
るCF系ガスとしては、CF4 、C 2 F6 、C2 F4 、
C2 F6 、C3 F8 そしてC4 F8 等の、一分子中にC
原子とF原子を含む飽和あるいは不飽和化合物を単独ま
たは組み合わせて用いる。またCHF系ガスとしては、
CHF3 、CH2 F2 、C2 H2 F4 そしてC2 H2F
2 等、一分子中にC原子、H原子およびF原子を含む飽
和あるいは不飽和化合物を単独または組み合わせて用い
る。Adopted in the plasma etching method of the present invention
CF-based gas is CFFour, C 2F6, C2FFour,
C2F6, C3F8And CFourF8Such as C in one molecule
Saturated or unsaturated compounds containing atoms and F atoms alone
Or use in combination. As CHF-based gas,
CHF3, CH2F2, C2H2FFourAnd C2H2F
2Etc., etc., containing C, H and F atoms in one molecule
Use unnatural or unsaturated compounds alone or in combination
It
【0016】本発明のプラズマエッチング方法において
は、エッチングガスとしてCF系ガスとH2 ガス、ある
いはCHF系ガスに他のガス、例えばO2 やN2 、ある
いは希ガスを混合して用いてもよい。またシリコン層と
酸化シリコン層の各層のエッチング時において、プラズ
マ発生源におけるプラズマと、被エッチング基板間の距
離以外のエッチング条件は同一であってもよい。すなわ
ち、エッチングガス組成、圧力、印加電力そして基板バ
イアス電力等のエッチング条件を切り替える必要はな
い。In the plasma etching method of the present invention, CF-based gas and H 2 gas, or CHF-based gas may be mixed with other gas such as O 2 or N 2 or a rare gas as an etching gas. . In etching each layer of the silicon layer and the silicon oxide layer, the etching conditions may be the same except for the distance between the plasma and the substrate to be etched in the plasma generation source. That is, it is not necessary to switch etching conditions such as etching gas composition, pressure, applied power, and substrate bias power.
【0017】[0017]
【作用】本発明の第1のポイントは、プラズマ発生源に
おけるプラズマと基板ステージの距離を可変とすること
により、エッチングガスの解離生成物の一つであるHF
の再解離を制御し、被エッチング基板近傍におけるF*
の濃度を増減する点にある。これにより、見掛け上のC
/F比を各被エッチング層に最適な値に設定する。すな
わち、エッチングガス中のC/F比の切り替えを、エッ
チングガスを変更しておこなうのではなく、エッチング
装置側で機械的あるいは電気的に、かつ迅速に対応しう
るものとした。The first point of the present invention is that HF, which is one of the dissociation products of the etching gas, is made variable by varying the distance between the plasma and the substrate stage in the plasma generation source.
F * in the vicinity of the substrate to be etched by controlling the re-dissociation of
The point is to increase or decrease the concentration of. This makes the apparent C
The / F ratio is set to an optimum value for each layer to be etched. That is, the switching of the C / F ratio in the etching gas is not performed by changing the etching gas, but the etching device side can respond mechanically or electrically and quickly.
【0018】ここに述べたエッチングガスの解離生成物
の一つであるHFの再解離については、最近の高密度プ
ラズマエッチング装置、具体的には1×1011/cm3
以上1×1014/cm3 未満のプラズマ密度が得られる
プラズマ発生源を有するエッチング装置を用いた、酸化
シリコン系材料層のエッチングにおいては顕著に現れる
ものであり、高密度プラズマ中において以下の反応が起
こっているものと考えられている。以下の化学反応式
は、CF系ガスとH2 ガスの混合ガスを高密度プラズマ
発生源を用いてプラズマ化した場合の解離生成物の挙動
であり、プラズマと被エッチング基板との距離により、
エッチングガスの解離生成物および再解離生成物が異な
ってくることを示すものである。 ・プラズマと被エッチング基板との距離が大きい場合
: CFx + H2 → CFx-2 + 2HF(排気系から
除去) ・プラズマと被エッチング基板との距離が小さい場合
: CFx + H2 → CFx-2 + 2HF(排気系から
一部除去) HF → H + F* (再解離生成) 上式のうち、CFx やCFx-2 は酸化シリコン系材料の
メインエッチャントであり、F* はシリコン系材料のメ
インエッチャントとなりうるものである。Regarding the re-dissociation of HF which is one of the dissociation products of the etching gas described here, a recent high-density plasma etching apparatus, specifically 1 × 10 11 / cm 3 is used.
The above-mentioned reaction occurs remarkably in the etching of the silicon oxide-based material layer using an etching apparatus having a plasma generation source capable of obtaining a plasma density of less than 1 × 10 14 / cm 3 and the following reactions in high-density plasma: Is believed to be happening. The following chemical reaction formula is the behavior of dissociation products when a mixed gas of CF-based gas and H 2 gas is turned into plasma using a high-density plasma generation source, and depending on the distance between the plasma and the substrate to be etched,
This shows that the dissociation products and re-dissociation products of the etching gas are different.・ When the distance between the plasma and the substrate to be etched is large: CF x + H 2 → CF x-2 + 2HF (removed from the exhaust system) ・ When the distance between the plasma and the substrate to be etched is small: CF x + H 2 → CF x-2 + 2HF (partially removed from the exhaust system) HF → H + F * (redissociation formation) In the above formula, CF x and CF x-2 are the main etchants of the silicon oxide type material, and F * Is a main etchant for silicon materials.
【0019】上式から明らかなように、CF系ガスとH
2 ガスを用いてC/F比を制御しつつ、酸化シリコン層
をエッチングする場合、通常はプラズマと被エッチング
基板との距離がある程度大きいので、解離生成物である
HFは真空ポンプから速やかに排気除去され、したがっ
て対シリコン層のエッチング選択比が低下することがな
い。As is clear from the above equation, CF type gas and H
When etching the silicon oxide layer while controlling the C / F ratio using 2 gases, the distance between the plasma and the substrate to be etched is usually large to some extent, so the dissociation product HF is quickly exhausted from the vacuum pump. It is removed and thus the etching selectivity of the silicon layer is not reduced.
【0020】しかしながら、同じエッチングガス系であ
っても、プラズマと被エッチング基板との距離が狭まる
と、解離生成物であるHFの一部は真空ポンプから排気
除去される前に高密度プラズマ中で再解離し、シリコン
系材料のメインエッチャントあるF* を生成する。この
ため見掛け上のC/F比が低下し、シリコン系材料層に
適したエッチング環境となり、酸化シリコン層/シリコ
ン層間の選択比は低下する。この現象は、CF系ガスと
H2 ガスの混合ガスに限らず、CHF3 のようなCHF
系ガスによる酸化シリコン系材料層のエッチングにおい
ても観察される。以上をまとめると、プラズマと被エッ
チング基板との距離を制御しうるエッチング装置を採用
すれば、酸化シリコン層とシリコン層のエッチングに適
した個々のエッチング環境を、同一のエッチング装置と
エッチング条件で達成できることになる。However, even with the same etching gas system, if the distance between the plasma and the substrate to be etched becomes narrow, a part of HF, which is a dissociation product, is discharged in the high density plasma before being exhausted and removed from the vacuum pump. Re-dissociation produces F * which is the main etchant of the silicon-based material. As a result, the apparent C / F ratio decreases, the etching environment becomes suitable for the silicon-based material layer, and the selection ratio between the silicon oxide layer / silicon layer decreases. This phenomenon is not limited to a mixed gas of CF-based gas and H 2 gas, but CHF 3 such as CHF 3
It is also observed in the etching of the silicon oxide based material layer with a base gas. In summary, if an etching device that can control the distance between the plasma and the substrate to be etched is adopted, individual etching environments suitable for etching the silicon oxide layer and the silicon layer can be achieved with the same etching device and etching conditions. You can do it.
【0021】ところで、従来より一般的に用いられてい
る平行平板型プラズマエッチング装置は、プラズマ密度
として1×109 /cm3 台、磁界を併用するマグネト
ロンRIE装置にあっても1×1010/cm3 オーダの
プラズマ密度であり、プラズマ密度やエッチングレー
ト、そして特に大口径基板におけるエッチングの均一性
の点でやや難点がある。一方、プラズマ密度の上限につ
いては、エッチングガス圧と密接な関連があり、本発明
で用いる高密度プラズマエッチング装置の主たる動作圧
力である10-1Pa台のガス圧力においては、1×10
14/cm3 のプラズマ密度はほぼ完全解離に近い値であ
る。したがって、本発明のプラズマエッチング装置にお
けるプラズマ発生源のプラズマ密度を、1×1011/c
m3 以上1×1014/cm3 未満に限定するのである。[0021] Incidentally, a parallel plate plasma etching apparatus that is generally used than conventionally, 1 × 10 9 / cm 3 units as plasma density, a magnetron RIE apparatus 1 even in the × 10 10 to use a magnetic field / Since the plasma density is on the order of cm 3 , there are some problems in the plasma density, the etching rate, and particularly the uniformity of etching on a large-diameter substrate. On the other hand, the upper limit of the plasma density is closely related to the etching gas pressure, and is 1 × 10 at a gas pressure of the order of 10 −1 Pa which is the main operating pressure of the high density plasma etching apparatus used in the present invention.
The plasma density of 14 / cm 3 is a value close to complete dissociation. Therefore, the plasma density of the plasma generation source in the plasma etching apparatus of the present invention should be 1 × 10 11 / c.
It is limited to m 3 or more and less than 1 × 10 14 / cm 3 .
【0022】本発明の第2のポイントは、上述したエッ
チング装置により、シリコン層と酸化シリコン層の積層
膜をCF系ガスとH2 ガスを含むガス、またはCHF系
ガスを用いて連続的にエッチングするにあたり、プラズ
マ発生源におけるプラズマと基板ステージの距離を可変
とすることにより、個々の被エッチング層に適したエッ
チング環境を形成してエッチングする点にある。The second point of the present invention is to continuously etch a laminated film of a silicon layer and a silicon oxide layer using a gas containing a CF-based gas and an H 2 gas or a CHF-based gas by the above-mentioned etching apparatus. In doing so, the distance between the plasma in the plasma generation source and the substrate stage is made variable so that an etching environment suitable for each layer to be etched is formed to perform etching.
【0023】すなわち、酸化シリコン層のエッチング時
には、プラズマと基板ステージの距離を広くとり、F*
濃度を下げ、相対的にCFx 系のエッチャント濃度を高
めて酸化シリコン層に適した還元性雰囲気のエッチング
条件により酸化シリコン層の加工をおこなう。That is, at the time of etching the silicon oxide layer, the distance between the plasma and the substrate stage is set wide, and F * is set.
The silicon oxide layer is processed under the etching conditions of a reducing atmosphere suitable for the silicon oxide layer by lowering the concentration and relatively increasing the CF x -based etchant concentration.
【0024】酸化シリコン層のエッチングが進み、シリ
コン層の表面が露出した時点でプラズマと基板ステージ
の距離を狭め、高密度プラズマによるHFの再解を促進
する。これによりプラズマ中のF* の濃度が高まり、見
掛け上のC/F比は低くなるので、シリコン層に適した
エッチング条件が達成され、この条件でシリコン層を加
工できる。When the surface of the silicon layer is exposed due to the progress of etching of the silicon oxide layer, the distance between the plasma and the substrate stage is narrowed to promote re-solution of HF by the high density plasma. As a result, the concentration of F * in the plasma is increased and the apparent C / F ratio is lowered, so that the etching conditions suitable for the silicon layer are achieved, and the silicon layer can be processed under this condition.
【0025】シリコン層のエッチングが進み、さらに下
層の酸化シリコン層表面が露出した時点で再びプラズマ
と基板ステージの距離を広くとり、酸化シリコン層に適
したエッチング条件とすればよい。以下、この繰り返し
により、シリコン層と酸化シリコン層の多層膜を、プラ
ズマと基板ステージの距離以外のエッチング条件を変更
することなく、またエッチング装置間を搬送することも
なく、連続的にエッチングすることが可能となり、極め
てスループットの高いプロセスを実現できるのである。When the etching of the silicon layer progresses and the surface of the lower silicon oxide layer is exposed, the distance between the plasma and the substrate stage may be widened again to set etching conditions suitable for the silicon oxide layer. Hereinafter, by repeating this, it is possible to continuously etch the multilayer film of the silicon layer and the silicon oxide layer without changing the etching conditions other than the distance between the plasma and the substrate stage and without transporting between etching devices. It is possible to realize a process with extremely high throughput.
【0026】[0026]
【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき添付図面
を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0027】実施例1 本実施例は、高集積度SRAMのサイドウォールコンタ
クト構造のエッチングを、基板バイアス印加型のECR
プラズマエッチング装置を用い、プラズマ発生源におけ
るプラズマと基板ステージとの距離を、基板ステージを
移動することにより行った例であり、これを図1(a)
〜(b)および図2を参照して説明する。Example 1 In this example, etching of a side wall contact structure of a highly integrated SRAM was performed using a substrate bias application type ECR.
This is an example in which the distance between the plasma in the plasma generation source and the substrate stage is measured by moving the substrate stage using a plasma etching apparatus, which is shown in FIG.
This will be described with reference to (b) and FIG.
【0028】はじめに、本実施例でもちいるプラズマエ
ッチング装置の説明をおこなう。図2は、本実施例で使
用する基板バイアス印加型ECRプラズマエッチング装
置の概略構成例を示す図である。同図において、マグネ
トロン15により発生する2.45GHzのマイクロ波
を、マイクロ波導波管16を経由して石英等からなるべ
ルジャ17内に導入し、べルジャ17を周回して配設し
たソレノイドコイル18により励起した0.0875T
の磁場との相互作用により、べルジャ17内にエッチン
グガスのECRによるプラズマ19を生成する。被エッ
チング基板11は基板ステージ12上にクランパ13に
より密着載置する。基板ステージ12に組み込んだ静電
チャック(図示せず)により被エッチング基板11を支
持してもよい。14は基板バイアス電源である。本装置
の特徴部分は、基板ステージ12の中心軸、すなわち被
エッチング基板の中心軸とプラズマ19の中心軸を一致
させつつ、基板ステージをプラズマ19の方向に移動で
きる点にある。基板ステージ12の移動手段は特に制限
はなく、図示はしないが、油圧や空気圧シリンダ、モー
タ駆動等任意の手段をとりうる。First, the plasma etching apparatus used in this embodiment will be described. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration example of the substrate bias application type ECR plasma etching apparatus used in this embodiment. In the figure, a 2.45 GHz microwave generated by the magnetron 15 is introduced through a microwave waveguide 16 into a bell jar 17 made of quartz or the like, and a solenoid coil arranged around the bell jar 17 is arranged. 0.0875T excited by 18
Due to the interaction with the magnetic field, the plasma 19 due to the ECR of the etching gas is generated in the bell jar 17. The substrate 11 to be etched is placed on the substrate stage 12 in close contact with the clamper 13. The substrate 11 to be etched may be supported by an electrostatic chuck (not shown) incorporated in the substrate stage 12. 14 is a substrate bias power supply. The characteristic part of this apparatus is that the substrate stage can be moved in the direction of the plasma 19 while the central axis of the substrate stage 12, that is, the central axis of the substrate to be etched and the central axis of the plasma 19 are aligned. The moving means of the substrate stage 12 is not particularly limited, and although not shown, any means such as a hydraulic pressure, a pneumatic cylinder, and a motor drive can be used.
【0029】次に、本発明のドライエッチング方法を図
1(a)〜(b)を参照して説明する。先に記したよう
に、本実施例はSRAMのサイドウォールコンタクトの
形成に適用した例であり、エッチング試料は図1(a)
に示すように、Si等の半導体基板1を選択酸化して形
成した素子間分離膜2上のポリサイド配線3、さらにこ
の上に順次形成した第1の酸化シリコン層4、50nm
厚の第2の多結晶シリコン配線7、第2の酸化シリコン
層5、30nm厚の第3の多結晶シリコン配線8、最上
層の第3の酸化シリコン層6を順次形成したものであ
る。ポリサイド配線3は、多結晶シリコンにより形成し
てもよい。最上層の第3の酸化シリコン層6上には、ポ
リサイド配線3に臨むサイドウォールコンタクト開口形
成用のレジストマスク9を、ノボラック系レジストとi
線リソグラフィにより形成する。レジストマスク9の開
口幅は一例として0.35μmである。このエッチング
試料を被エッチング基板とする。Next, the dry etching method of the present invention will be described with reference to FIGS. As described above, this embodiment is an example applied to the formation of the side wall contact of the SRAM, and the etching sample is shown in FIG.
, A polycide wiring 3 on an element isolation film 2 formed by selectively oxidizing a semiconductor substrate 1 made of Si or the like, a first silicon oxide layer 4 sequentially formed thereon, 50 nm thick
The second polycrystalline silicon wiring 7 having a thickness, the second silicon oxide layer 5, the third polycrystalline silicon wiring 8 having a thickness of 30 nm, and the uppermost third silicon oxide layer 6 are sequentially formed. The polycide wiring 3 may be formed of polycrystalline silicon. A resist mask 9 for forming a sidewall contact opening facing the polycide wiring 3 is formed on the uppermost third silicon oxide layer 6 with a novolac-based resist i.
It is formed by line lithography. The opening width of the resist mask 9 is 0.35 μm, for example. This etching sample is used as the substrate to be etched.
【0030】この被エッチング基板11を、図2に示し
た基板バイアス印加型ECRプラズマエッチング装置の
基板ステージ12上に載置し、一例として下記に示す第
1のエッチング条件により第3の酸化シリコン層6の露
出部分をエッチングした。なお基板ステージ高さとは、
基板ステージ12をプラズマ19の方向に移動した場合
の位置を表しており、図2示した基板バイアス印加型E
CRプラズマエッチング装置においては、ソレノイドコ
イル18の最下端から下方に200mm離間した位置を
基準点に設定し、ここを基板ステージ高さ0mmとして
いる。例えば、基板ステージ高さ150mmとは、基準
点の上方150mm、すなわちソレノイドコイル18の
最下端より50mm下方に基板ステージ12の表面を設
定することを示す。この基板ステージ高さは、前述のよ
うに被エッチング基板上の実効的なF* の量やC/F比
を制御する重要なパラメータである。 CHF3 50 sccm ガス圧力 0.27 Pa マイクロ波パワー 1200 W(2.45GHz) RFバイアスパワー 200 W(800kHz) 被エッチング基板温度 20 ℃ ECR点高さ 90 mm 基板ステージ高さ 0 mm 上記エッチング条件において、ECR点高さとは、プラ
ズマ発生源におけるプラズマ19の中心位置を表してお
り、この場合はソレノイドコイル18の最下端を基準点
に設定し、ここをECR点高さ0mmとしている。すな
わち、ECR点高さ90mmとは、ソレノイドコイル1
8の最下端より90mm上方にプラズマ19の中心位置
を設定することを示す。The substrate 11 to be etched is placed on the substrate stage 12 of the substrate bias application type ECR plasma etching apparatus shown in FIG. 2, and the third silicon oxide layer is formed under the first etching conditions shown below as an example. The exposed part of 6 was etched. The substrate stage height is
2 shows the position when the substrate stage 12 is moved in the direction of the plasma 19, and the substrate bias application type E shown in FIG.
In the CR plasma etching apparatus, a position 200 mm downward from the lowermost end of the solenoid coil 18 is set as a reference point, and the height of the substrate stage is 0 mm. For example, the substrate stage height of 150 mm indicates that the surface of the substrate stage 12 is set 150 mm above the reference point, that is, 50 mm below the lowermost end of the solenoid coil 18. The substrate stage height is an important parameter for controlling the effective amount of F * and the C / F ratio on the substrate to be etched as described above. CHF 3 50 sccm Gas pressure 0.27 Pa Microwave power 1200 W (2.45 GHz) RF bias power 200 W (800 kHz) Etching substrate temperature 20 ° C ECR point height 90 mm Substrate stage height 0 mm Under the above etching conditions , ECR point height represents the center position of the plasma 19 in the plasma generation source. In this case, the lowest point of the solenoid coil 18 is set as a reference point, and the ECR point height is set to 0 mm. That is, the ECR point height of 90 mm means the solenoid coil 1
It is shown that the center position of the plasma 19 is set 90 mm above the lowermost end of No. 8.
【0031】上記エッチング工程においては、プラズマ
19と基板ステージ12の距離は290mmと離間して
いるので、ECRプラズマによるエッチングガスの解離
生成物HFは、排気系からその多くが除去され、C/F
比の大きな最適エッチング条件により、第3の酸化シリ
コン層6のパターニングが進行する。In the above etching step, since the distance between the plasma 19 and the substrate stage 12 is 290 mm, most of the dissociation products HF of the etching gas due to the ECR plasma are removed from the exhaust system and the C / F.
The patterning of the third silicon oxide layer 6 proceeds under the optimum etching condition with a large ratio.
【0032】第3の酸化シリコン層6のエッチングが終
了し、第3の多結晶シリコン層8が露出した時点で下記
第2のエッチング条件に切り替える。なお第3の酸化シ
リコン層6のパターニングの終了は、酸化シリコンの反
応生成物であるCOの発光スペクトル強度が減少し始め
る時点に設定する。COの固有発光スペクトルは、例え
ば483.5nmである。 CHF3 50 sccm ガス圧力 0.27 Pa マイクロ波パワー 1200 W(2.45GHz) RFバイアスパワー 200 W(800kHz) 被エッチング基板温度 20 ℃ ECR点高さ 90 mm 基板ステージ高さ 150 mm 上記エッチング条件は、基板ステージ高さを150mm
とした他は、先の酸化シリコン層のエッチング条件と同
一である。上記第2のエッチング工程においては、プラ
ズマ19と基板ステージ12の距離は140mmと接近
しているので、CHF3 の解離生成物であるHFは高密
度プラズマ中で再解離し、被エッチング基板近傍のF*
濃度が上昇する。再解離により大量に生成したF* は、
その大部分が多結晶シリコンのエッチング種として寄与
し、高速エッチングが進行する。なおこの際、F* によ
るレジストマスク9の膜減りや後退が懸念されるが、第
3の多結晶シリコン層8の膜厚が50nmと薄く、短時
間のエッチングであるのでレジストマスク9への影響は
観察されなかった。When the etching of the third silicon oxide layer 6 is completed and the third polycrystalline silicon layer 8 is exposed, the second etching condition is switched to the following second etching condition. The end of the patterning of the third silicon oxide layer 6 is set at the time when the emission spectrum intensity of CO, which is a reaction product of silicon oxide, begins to decrease. The intrinsic emission spectrum of CO is, for example, 483.5 nm. CHF 3 50 sccm Gas pressure 0.27 Pa Microwave power 1200 W (2.45 GHz) RF bias power 200 W (800 kHz) Etching substrate temperature 20 ° C. ECR point height 90 mm Substrate stage height 150 mm The above etching conditions are , Substrate stage height 150mm
Other than the above, the etching conditions for the silicon oxide layer are the same as the above. In the second etching step, since the distance between the plasma 19 and the substrate stage 12 is as close as 140 mm, HF, which is a dissociation product of CHF 3 , is re-dissociated in the high-density plasma, and near the substrate to be etched. F *
The concentration increases. F * produced in large quantities by re-dissociation is
Most of them contribute as an etching seed of polycrystalline silicon, and high-speed etching proceeds. At this time, although there is concern that the resist mask 9 may be thinned or set back due to F * , since the third polycrystalline silicon layer 8 has a thin film thickness of 50 nm and the etching is performed in a short time, the influence on the resist mask 9 is affected. Was not observed.
【0033】第3の多結晶シリコン配線8のエッチング
が短時間で終了し、第2の酸化シリコン層5表面が露出
した時点で基板ステージ12を移動してプラズマ19か
ら離間し、再び先の第1のエッチング条件に切り替え
る。なお第3の多結晶シリコン配線8のエッチング終了
は、反応生成物であるSiFx の発光スペクトルが減少
し始める時点をもって判定すればよい。SiFx の固有
発光スペクトルは、一例として440nmと777nm
である。When the etching of the third polycrystalline silicon wiring 8 is completed in a short time and the surface of the second silicon oxide layer 5 is exposed, the substrate stage 12 is moved to be separated from the plasma 19 and again the previous first. The etching condition is changed to 1. The end of etching of the third polycrystalline silicon wiring 8 may be determined at the time when the emission spectrum of SiF x , which is a reaction product, begins to decrease. The intrinsic emission spectra of SiF x are, for example, 440 nm and 777 nm.
Is.
【0034】以下、基板ステージ12の移動のみによ
り、第1のエッチング条件と第2のエッチング条件を切
り替え、第2の酸化シリコン層5、第2の多結晶シリコ
ン配線7および第1の酸化シリコン層4を順次エッチン
グし、ポリサイド配線3の表面が露出した時点でエッチ
ングを終了する。第1の酸化シリコン層4のエッチング
条件により、ポリサイド配線3の上層のWSix 層が露
出した時点でエッチングが停止する機構は、多結晶シリ
コン層表面でエッチングが停止する機構と同じである。
形成されたサイドウォールコンタクト開口10の状態を
図1(b)に示す。Hereinafter, the first etching condition and the second etching condition are switched only by moving the substrate stage 12, and the second silicon oxide layer 5, the second polycrystalline silicon wiring 7 and the first silicon oxide layer are switched. 4 is sequentially etched, and the etching is finished when the surface of the polycide wiring 3 is exposed. Depending on the etching conditions for the first silicon oxide layer 4, the mechanism of stopping the etching when the upper WSi x layer of the polycide wiring 3 is exposed is the same as the mechanism of stopping the etching on the surface of the polycrystalline silicon layer.
The state of the formed sidewall contact opening 10 is shown in FIG.
【0035】本実施例によれば、基板ステージ12を移
動してプラズマ19との距離を変化するのみで、それ以
外のエッチング条件の切り替えを必要とせず、機械的か
つ迅速な方法により、シリコン層と酸化シリコン層の多
層積層膜を同一のエッチングチャンバ内で連続的にエッ
チングすることが可能である。According to this embodiment, it is possible to move the substrate stage 12 only to change the distance from the plasma 19 and to change the etching conditions other than that, and to mechanically and rapidly change the silicon layer. It is possible to continuously etch a multi-layered laminated film of a silicon oxide layer and a silicon oxide layer in the same etching chamber.
【0036】実施例2 本実施例は、同じく高集積度SRAMのサイドウォール
コンタクト構造のエッチングを、基板バイアス印加型E
CRプラズマエッチング装置を用い、プラズマ発生源に
おけるプラズマと基板ステージとの距離を、基板ステー
ジとプラズマ位置を共に移動することにより行った例で
あり、これを再び図1(a)〜(b)、および図3を参
照して説明する。Embodiment 2 In this embodiment, etching of the side wall contact structure of a highly integrated SRAM is performed by applying a substrate bias application type E as well.
This is an example in which a CR plasma etching apparatus is used and the distance between the plasma in the plasma generation source and the substrate stage is moved by moving both the substrate stage and the plasma position. This is again shown in FIGS. And it demonstrates with reference to FIG.
【0037】図3は、本実施例で使用する基板バイアス
印加型ECRプラズマエッチング装置の概略構成例を示
す図であり、基本的な構成は前実施例で用いた図2の装
置と同じであるので、重複する説明は省略する。本装置
の特徴部分は、図2に示した装置構成に加えて、プラズ
マ19の移動手段を設けてあることである。この移動手
段は、ソレノイドコイル18への印加電流のバランスを
制御して0.0875Tの磁界を発生するECR点を移
動するものである。FIG. 3 is a diagram showing an example of a schematic structure of a substrate bias application type ECR plasma etching apparatus used in this embodiment. The basic structure is the same as the apparatus of FIG. 2 used in the previous embodiment. Therefore, redundant description will be omitted. A characteristic part of this device is that a moving means for the plasma 19 is provided in addition to the device configuration shown in FIG. This moving means moves the ECR point that controls the balance of the current applied to the solenoid coil 18 and generates a magnetic field of 0.0875T.
【0038】次に、本発明のドライエッチング方法を同
じく図1(a)〜(b)を参照して説明する。先に記し
たように、本実施例もSRAMのサイドウォールコンタ
クトの形成に適用した例である。図1(a)に示したエ
ッチング試料は実施例1と同じであるので、重複する説
明を省略する。このエッチング試料を被エッチング基板
とする。Next, the dry etching method of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b). As described above, this embodiment is also an example applied to the formation of the sidewall contact of SRAM. Since the etching sample shown in FIG. 1A is the same as that of the first embodiment, duplicated description will be omitted. This etching sample is used as the substrate to be etched.
【0039】この被エッチング基板11を、図3に示す
基板バイアス印加型ECRプラズマエッチング装置の基
板ステージ12上に載置し、一例として下記に示す第1
のエッチング条件により第3の酸化シリコン層6の露出
部分をエッチングした。 CHF3 50 sccm ガス圧力 0.27 Pa マイクロ波パワー 1200 W(2.45GHz) RFバイアスパワー 200 W(800kHz) 被エッチング基板温度 20 ℃ ECR点高さ 90 mm 基板ステージ高さ 0 mm 上記エッチング工程における酸化シリコン層のエッチン
グ機構は実施例1と同じである。The substrate 11 to be etched is placed on the substrate stage 12 of the substrate bias application type ECR plasma etching apparatus shown in FIG. 3, and the first substrate shown below is used as an example.
The exposed portion of the third silicon oxide layer 6 was etched under the above etching conditions. CHF 3 50 sccm Gas pressure 0.27 Pa Microwave power 1200 W (2.45 GHz) RF bias power 200 W (800 kHz) Etching substrate temperature 20 ° C. ECR point height 90 mm Substrate stage height 0 mm In the above etching process The etching mechanism of the silicon oxide layer is the same as that in the first embodiment.
【0040】第3の酸化シリコン層6のエッチングが終
了し、第3の多結晶シリコン層8が露出した時点で下記
第2のエッチング条件に切り替える。エッチング終了の
モニタリングは実施例1と同じである。 CHF3 50 sccm ガス圧力 0.27 Pa マイクロ波パワー 1200 W(2.45GHz) RFバイアスパワー 200 W(800kHz) 被エッチング基板温度 20 ℃ ECR点高さ 25 mm 基板ステージ高さ 150 mm 上記エッチング条件は、ECR点を25mmとし、基板
ステージ高さを150mmとした他は、先の酸化シリコ
ン層のエッチング条件と同一である。上記第2のエッチ
ング工程においては、プラズマ19と基板ステージ12
の距離は75mmとさらに接近するので、CHF3 の解
離生成物であるHFは高密度プラズマ中で強く再解離
し、被エッチング基板近傍のF* 濃度が非常に上昇す
る。再解離により大量に生成したF* は、その大部分が
多結晶シリコンのエッチング種として寄与し、高速エッ
チングが進行する。When the etching of the third silicon oxide layer 6 is completed and the third polycrystalline silicon layer 8 is exposed, the second etching condition is switched to the following second etching condition. Monitoring of the end of etching is the same as in Example 1. CHF 3 50 sccm Gas pressure 0.27 Pa Microwave power 1200 W (2.45 GHz) RF bias power 200 W (800 kHz) Etching substrate temperature 20 ° C ECR point height 25 mm Substrate stage height 150 mm , The ECR point was set to 25 mm, and the substrate stage height was set to 150 mm, the same as the above etching conditions for the silicon oxide layer. In the second etching step, the plasma 19 and the substrate stage 12
Since the distance is closer to 75 mm, HF which is a dissociation product of CHF 3 is strongly re-dissociated in the high-density plasma, and the F * concentration near the substrate to be etched is extremely increased. The large amount of F * generated by the re-dissociation contributes as an etching seed of polycrystalline silicon, and high-speed etching proceeds.
【0041】第3の多結晶シリコン配線8のエッチング
が短時間で終了し、第2の酸化シリコン層5表面が露出
した時点でプラズマ19および基板ステージ12を移動
してプラズマ19と基板ステージ12の距離を離し、再
び先の第1のエッチング条件に切り替える。なお第3の
多結晶シリコン配線8のエッチング終了のモニタリング
は実施例1と同じである。When the etching of the third polycrystalline silicon wiring 8 is completed in a short time and the surface of the second silicon oxide layer 5 is exposed, the plasma 19 and the substrate stage 12 are moved to remove the plasma 19 and the substrate stage 12. The distance is increased, and the first etching condition is switched again. The monitoring of the completion of etching of the third polycrystalline silicon wiring 8 is the same as in the first embodiment.
【0042】以下、プラズマ19と基板ステージ12の
移動のみにより、第1のエッチング条件と第2のエッチ
ング条件を切り替え、第2の酸化シリコン層5、第2の
多結晶シリコン配線7および第1の酸化シリコン層4を
順次エッチングし、ポリサイド配線3の表面が露出した
時点でエッチングを終了する。第1の酸化シリコン層4
のエッチング条件により、ポリサイド配線3の上層のW
Six 層が露出した時点でエッチングが停止する機構
は、多結晶シリコン層表面でエッチングが停止する機構
と同じである。形成されたサイドウォールコンタクト開
口10の状態を図1(b)に示す。Hereinafter, the first etching condition and the second etching condition are switched only by moving the plasma 19 and the substrate stage 12, and the second silicon oxide layer 5, the second polycrystalline silicon wiring 7 and the first etching condition are set. The silicon oxide layer 4 is sequentially etched, and the etching is finished when the surface of the polycide wiring 3 is exposed. First silicon oxide layer 4
Depending on the etching conditions, the W of the upper layer of the polycide wiring 3
The mechanism of stopping the etching when the Si x layer is exposed is the same as the mechanism of stopping the etching on the surface of the polycrystalline silicon layer. The state of the formed sidewall contact opening 10 is shown in FIG.
【0043】本実施例によれば、プラズマ19と基板ス
テージ12を移動して両者の距離を変化するのみで、そ
れ以外のエッチング条件の切り替えを必要とせず、機械
的および電気的、かつ迅速な方法により、シリコン層と
酸化シリコン層の多層積層膜を同一のエッチングチャン
バ内で連続的にエッチングすることが可能である。According to this embodiment, only the distance between the plasma 19 and the substrate stage 12 is moved to change the distance between them, and it is not necessary to switch the etching conditions other than that. By the method, it is possible to continuously etch a multilayer laminated film of a silicon layer and a silicon oxide layer in the same etching chamber.
【0044】実施例3 本実施例は、同じく高集積度SRAMのサイドウォール
コンタクト構造のエッチングを、基板バイアス印加型I
CPエッチング装置を用い、プラズマ発生源におけるプ
ラズマと基板ステージとの距離を、基板ステージを移動
することにより行った例であり、これを再び図1(a)
〜(b)、および図4を参照して説明する。Embodiment 3 In this embodiment, etching of the side wall contact structure of a highly integrated SRAM is performed by using the substrate bias application type I.
This is an example in which the distance between the plasma in the plasma generation source and the substrate stage is measured by moving the substrate stage using a CP etching apparatus. This is again shown in FIG.
(B) and FIG. 4 will be described.
【0045】図4は、本実施例で使用する基板バイアス
印加型ICPエッチング装置の概略構成例を示す図であ
る。なお、図4では図2と同様の機能をはたす部分には
同一の参照番号を付与しその説明は一部省略するものと
する。同図において、石英等の誘電体材料で構成される
エッチングチャンバ22側面に多重に巻回した誘導結合
コイル21によりICP電源20のパワーをエッチング
チャンバ22内に供給し、ここに高密度のプラズマ19
を生成する。24はSi系材料等からなる上部電極23
を加熱するヒータである。本装置の特徴部分は、基板ス
テージ12の中心軸、すなわち被エッチング基板11の
中心軸とプラズマ19の中心軸を一致させつつ、基板ス
テージをプラズマ19の方向に移動できる点にある。基
板ステージ12の移動手段はここでも特に制限はなく、
図示はしないが、油圧や空気圧シリンダ、モータ駆動等
任意の手段をとりうる。なおエッチングガス導入孔、真
空排気系等の細部の図示は省略する。ICPエッチング
装置の特徴は、大型のマルチターン誘導結合コイル21
により、大電力でのプラズマ励起が可能であり、1012
/cm3 台の高密度プラズマでのエッチングを施すこと
ができることである。FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration example of the substrate bias application type ICP etching apparatus used in this embodiment. In FIG. 4, parts having the same functions as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be partially omitted. In the figure, the power of the ICP power source 20 is supplied into the etching chamber 22 by an inductive coupling coil 21 that is wound around the side surface of the etching chamber 22 made of a dielectric material such as quartz.
Generate 24 is an upper electrode 23 made of Si-based material or the like
Is a heater for heating the. The characteristic part of this apparatus is that the substrate stage can be moved in the direction of the plasma 19 while the central axis of the substrate stage 12, that is, the central axis of the substrate 11 to be etched and the central axis of the plasma 19 are aligned. The means for moving the substrate stage 12 is not particularly limited here as well.
Although not shown, any means such as hydraulic pressure, pneumatic cylinder, motor drive, etc. may be used. Note that details of the etching gas introduction hole, the vacuum exhaust system, and the like are omitted. The feature of the ICP etching apparatus is that it has a large multi-turn inductive coupling coil 21.
Accordingly, it is possible to plasma excitation at high power, 10 12
That is, it is possible to perform etching with high-density plasma of the order of / cm 3 .
【0046】次に、本実施例のドライエッチング方法の
説明に移る。本実施例で用いた被エッチング基板は実施
例1と同じであり、図1(a)〜(b)を参照して説明
することとし、重複する説明を省略する。図1(a)に
示した被エッチング基板11を上記した基板バイアス印
加型ICPエッチング装置の基板ステージ12上に載置
し、一例として下記条件で第3の酸化シリコン層8の露
出部分のエッチングを行った。 CHF3 25 sccm CH2 F2 25 sccm ガス圧力 0.27 Pa ICP電源パワー 2000 W(2.0MHz) RFバイアスパワー 100 W(1.8MHz) 被エッチング基板温度 20 ℃ 上部電極温度 270 ℃ 基板ステージ高さ 0 mm 上記エッチング条件において、基板ステージ高さとは、
基板ステージ12の位置を示しており、上部電極23か
ら300mm離間した位置を基準としてここを0mmと
設定している。この基板ステージ高さは、被エッチング
基板上の実効的なF* の生成量を制御する重要なパラメ
ータである。Next, the dry etching method of this embodiment will be described. The substrate to be etched used in this example is the same as that in Example 1, and will be described with reference to FIGS. 1A and 1B, and duplicate description will be omitted. The substrate 11 to be etched shown in FIG. 1A is placed on the substrate stage 12 of the above-described substrate bias application type ICP etching apparatus, and as an example, the exposed portion of the third silicon oxide layer 8 is etched under the following conditions. went. CHF 3 25 sccm CH 2 F 2 25 sccm Gas pressure 0.27 Pa ICP power supply power 2000 W (2.0 MHz) RF bias power 100 W (1.8 MHz) Etching substrate temperature 20 ° C. Upper electrode temperature 270 ° C. Substrate stage height 0 mm Under the above etching conditions, the substrate stage height is
The position of the substrate stage 12 is shown, and this is set to 0 mm based on the position 300 mm away from the upper electrode 23. The substrate stage height is an important parameter for controlling the effective amount of F * generated on the substrate to be etched.
【0047】上記エッチング工程においては、プラズマ
19と基板ステージ12の距離は離間しているので、I
CPプラズマによるエッチングガスの解離生成物HF
は、排気系からその多くが除去され、C/F比の大きな
最適エッチング条件により、第3の酸化シリコン層6の
パターニングが進行する。In the above etching process, since the distance between the plasma 19 and the substrate stage 12 is large, I
Dissociation product HF of etching gas by CP plasma
Most of them are removed from the exhaust system, and the patterning of the third silicon oxide layer 6 proceeds under the optimum etching condition with a large C / F ratio.
【0048】第3の酸化シリコン層6のエッチングが終
了し、第3の多結晶シリコン層8が露出した時点で下記
第2のエッチング条件に切り替える。なお第3の酸化シ
リコン層6のパターニングの終了のモニタリングは実施
例1と同じである。 CHF3 25 sccm CH2 F2 25 sccm ガス圧力 0.27 Pa ICP電源パワー 2000 W(2.0MHz) RFバイアスパワー 1000 W(1.8MHz) 被エッチング基板温度 20 ℃ 上部電極温度 270 ℃ 基板ステージ高さ 150 mm 上記エッチング条件は、基板ステージ高さを150mm
とした他は、先の酸化シリコン層の第1のエッチング条
件と同一である。上記第2のエッチング工程において
は、プラズマ19と基板ステージ12の距離は接近して
いるので、エッチングガスの解離生成物であるHFは高
密度プラズマ中で再解離し、被エッチング基板近傍のF
* 濃度が上昇する。再解離により大量に生成したF
* は、その大部分が多結晶シリコンのエッチング種とし
て寄与し、高速エッチングが進行する。なおこの際に
も、F* によるレジストマスク9の膜減りや後退が懸念
されるが、第3の多結晶シリコン層8の膜厚が50nm
と薄く、短時間のエッチングであるのでレジストマスク
9への影響は観察されなかった。When the etching of the third silicon oxide layer 6 is completed and the third polycrystalline silicon layer 8 is exposed, the second etching condition is switched to the following second etching condition. The monitoring of the end of the patterning of the third silicon oxide layer 6 is the same as in the first embodiment. CHF 3 25 sccm CH 2 F 2 25 sccm Gas pressure 0.27 Pa ICP power supply power 2000 W (2.0 MHz) RF bias power 1000 W (1.8 MHz) Etching substrate temperature 20 ° C. Upper electrode temperature 270 ° C. Substrate stage height 150 mm The above etching condition is that the substrate stage height is 150 mm.
Other than the above, the conditions are the same as the first etching conditions for the silicon oxide layer. In the second etching step, since the distance between the plasma 19 and the substrate stage 12 is close to each other, HF which is a dissociation product of the etching gas is re-dissociated in the high density plasma, and F near the substrate to be etched is removed.
* Concentration increases. Large amount of F produced by re-dissociation
Most of * contributes as an etching seed of polycrystalline silicon, and high-speed etching proceeds. Also in this case, although there is concern that the resist mask 9 may be thinned or set back due to F * , the thickness of the third polycrystalline silicon layer 8 is 50 nm.
Since it is thin and etching is performed for a short time, no influence on the resist mask 9 was observed.
【0049】第3の多結晶シリコン配線8のエッチング
が短時間で終了し、第2の酸化シリコン層5表面が露出
した時点で基板ステージ12を移動してプラズマ19か
ら離間し、再び先の第1のエッチング条件に切り替え
る。なお第3の多結晶シリコン配線8のエッチング終了
のモニタリングは、これも実施例1と同じである。When the etching of the third polycrystalline silicon wiring 8 is completed in a short time and the surface of the second silicon oxide layer 5 is exposed, the substrate stage 12 is moved to be separated from the plasma 19, and the first silicon oxide layer 5 is removed again. The etching condition is changed to 1. The monitoring of the completion of the etching of the third polycrystalline silicon wiring 8 is the same as that of the first embodiment.
【0050】以下、基板ステージ12の移動のみによ
り、第2の酸化シリコン層5、第2の多結晶シリコン配
線7および第1の酸化シリコン層4を順次エッチング
し、ポリサイド配線3の表面が露出した時点でエッチン
グを終了する。第1の酸化シリコン層4のエッチング条
件により、ポリサイド配線3の上層のWSix 層が露出
した時点でエッチングが停止する機構は、多結晶シリコ
ン層表面でエッチングが停止する機構と同じである。形
成されたサイドウォールコンタクト開口10の状態を図
1(b)に示す。After that, the second silicon oxide layer 5, the second polycrystalline silicon wiring 7 and the first silicon oxide layer 4 were sequentially etched only by moving the substrate stage 12 to expose the surface of the polycide wiring 3. Etching is completed at this point. Depending on the etching conditions for the first silicon oxide layer 4, the mechanism of stopping the etching when the upper WSi x layer of the polycide wiring 3 is exposed is the same as the mechanism of stopping the etching on the surface of the polycrystalline silicon layer. The state of the formed sidewall contact opening 10 is shown in FIG.
【0051】本実施例によれば、基板ステージ12を移
動してプラズマ19との距離を変化するのみで、それ以
外のエッチング条件の切り替えを必要とせず、機械的か
つ迅速な方法により、シリコン層と酸化シリコン層の多
層積層膜を同一のエッチングチャンバ内で連続的にエッ
チングすることが可能である。また、実施例1、2と比
較して約1桁高い1011/cm3 オーダの高密度かつ大
口径のプラズマ処理が可能であることから、例えば8イ
ンチ以上の大口径被エッチング基板においても、高スル
ープットかつ均一性に優れたサイドウォールコンタクト
加工ができる。According to this embodiment, it is possible to move the substrate stage 12 only to change the distance from the plasma 19 and to change the etching condition other than that, and to mechanically and rapidly change the silicon layer. It is possible to continuously etch a multi-layered laminated film of a silicon oxide layer and a silicon oxide layer in the same etching chamber. Further, since it is possible to perform high density and large diameter plasma processing of the order of 10 11 / cm 3 which is about one digit higher than those of Examples 1 and 2, for example, even for a large diameter etched substrate of 8 inches or more, Sidewall contact processing with high throughput and excellent uniformity can be performed.
【0052】実施例4 本実施例は同じく同じく高集積度SRAMのサイドウォ
ールコンタクト構造のエッチングを、基板バイアス印加
型のヘリコン波プラズマエッチング装置を用い、プラズ
マ発生源におけるプラズマと基板ステージの距離を、基
板ステージを移動することにより行った例であり、これ
も再度図1(a)〜(b)、および図5を参照して説明
する。Embodiment 4 In this embodiment, similarly, the etching of the side wall contact structure of the highly integrated SRAM is performed by using the helicon wave plasma etching apparatus of the substrate bias application, and the distance between the plasma in the plasma generation source and the substrate stage is changed. This is an example performed by moving the substrate stage, which will be described again with reference to FIGS. 1A to 1B and FIG.
【0053】図5は、本実施例で使用する基板バイアス
印加型ヘリコン波プラズマエッチング装置の概略構成例
を示す図である。なお、図4でも図2と同様の機能をは
たす部分には同一の参照番号を付与しその説明は一部省
略するものとする。同図において、ヘリコン波電源25
によりヘリコン波アンテナ26に電力を供給し発生する
電場と、ソレノイドコイルアッセンブリ27により発生
する磁場との相互作用により、べルジャ17内にホイス
ラー波(ヘリコン波)を発生し、エッチングチャンバ2
2内にエッチングガスの高密度のプラズマ(図示せず)
を生成する。エッチングチャンバ22周囲のマルチポー
ル磁石28により、この高密度プラズマは効率よくエッ
チングチャンバ22内に閉じ込められる。本装置の特徴
部分は、基板ステージ12の中心軸、すなわち被エッチ
ング基板11の中心軸とプラズマの中心軸を一致させつ
つ、基板ステージ12をプラズマの方向に移動できる点
である。本実施例でも基板ステージ12の移動手段には
特に制限はなく、図示はしないが各種圧力媒体によるシ
リンダや、モータ駆動等、任意の手段をとりうる。なお
エッチングガス導入孔、真空排気系等の細部の図示は省
略する。ヘリコン波プラズマエッチング装置の特徴は、
ヘリコン波アンテナ26の構造特性により、前実施例の
プラズマ発生源よりさらに高い、1013/cm3 台の高
密度プラズマでのエッチングを施すことができることで
ある。FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration example of a substrate bias application type helicon wave plasma etching apparatus used in this embodiment. In FIG. 4, parts having the same functions as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be partially omitted. In the figure, the helicon wave power source 25
By the interaction between the electric field generated by supplying power to the helicon wave antenna 26 by the magnetic field and the magnetic field generated by the solenoid coil assembly 27, a Heusler wave (helicon wave) is generated in the bell jar 17 and the etching chamber 2
High density plasma of etching gas in 2 (not shown)
Generate The high density plasma is efficiently confined in the etching chamber 22 by the multi-pole magnet 28 around the etching chamber 22. The characteristic part of this apparatus is that the substrate stage 12 can be moved in the plasma direction while the central axis of the substrate stage 12, that is, the central axis of the substrate 11 to be etched and the central axis of the plasma are aligned. Also in the present embodiment, the moving means of the substrate stage 12 is not particularly limited, and although not shown, any means such as a cylinder using various pressure mediums or a motor drive can be used. Note that details of the etching gas introduction hole, the vacuum exhaust system, and the like are omitted. The features of the helicon wave plasma etching system are:
Due to the structural characteristics of the helicon wave antenna 26, it is possible to perform etching with high density plasma of the order of 10 13 / cm 3 which is higher than that of the plasma generation source of the previous embodiment.
【0054】次に、本実施例のドライエッチング方法の
説明に移る。本実施例で用いた被エッチング基板は実施
例1と同じであり、再び図1を参照して説明することと
し、重複する説明は省略する。図1(a)に示した被エ
ッチング基板11を基板バイアス印加型ヘリコン波プラ
ズマエッチング装置の基板ステージ12上に載置し、一
例として下記第1のエッチング条件で第3の酸化シリコ
ン層6の露出部分のエッチングを行った。 C4 F8 25 sccm H2 25 sccm ガス圧力 0.1 Pa ヘリコン波電源パワー 2500 W(13.56MH
z) 基板バイアスパワー 300 W(800kHz) 被エッチング基板温度 20 ℃ 基板ステージ高さ 0 mm 上記エッチング条件のうち、基板ステージ高さとは基板
ステージ12の移動位置を示し、べルジャ17の下端か
ら下方へ250mm離間した位置を基準点とし、ここを
0mmに設定してある。このエッチング工程において
は、ヘリコン波プラズマによりプラズマ中に大量に生成
する解離生成物であるHFは、排気系からその多くが除
去され、C/F比の大きな最適エッチング条件により、
第3の酸化シリコン層6のパターニングが進行する。Next, the dry etching method of this embodiment will be described. The substrate to be etched used in this example is the same as that in Example 1, and will be described again with reference to FIG. 1, and duplicate description will be omitted. The substrate 11 to be etched shown in FIG. 1A is placed on the substrate stage 12 of a helicon wave plasma etching apparatus applying a substrate bias, and as an example, the third silicon oxide layer 6 is exposed under the following first etching conditions. The part was etched. C 4 F 8 25 sccm H 2 25 sccm Gas pressure 0.1 Pa Helicon wave power source power 2500 W (13.56 MH
z) Substrate bias power 300 W (800 kHz) Substrate temperature to be etched 20 ° C. Substrate stage height 0 mm Of the above etching conditions, the substrate stage height refers to the moving position of the substrate stage 12, and moves downward from the lower end of the bell jar 17. The position separated by 250 mm is used as a reference point, and this is set to 0 mm. In this etching step, most of HF, which is a dissociation product generated in the plasma by the helicon wave plasma, is removed from the exhaust system, and the optimum etching condition with a large C / F ratio causes
Patterning of the third silicon oxide layer 6 proceeds.
【0055】第3の酸化シリコン層6のエッチングが終
了し、第3の多結晶シリコン層8が露出した時点で下記
第2のエッチング条件に切り替える。ここでもモニタリ
ング条件は実施例1と同じである。 C4 F8 25 sccm H2 25 sccm ガス圧力 0.1 Pa ヘリコン波電源パワー 2500 W(13.56MH
z) 基板バイアスパワー 300 W(800kHz) 被エッチング基板温度 20 ℃ 基板ステージ高さ 200 mm 上記エッチング条件は、基板ステージ高さを200m
m、すなわちべルジャ17の下端より50mmの位置へ
移動し、プラズマとの距離を縮めた以外は先の酸化シリ
コン層のエッチング条件と同一である。本エッチング工
程においては、エッチングガスの解離生成物HFはヘリ
コン波プラズマにより再解離して大量のF * を生成し、
そのほとんどすべてが多結晶シリコンのエッチング種と
して寄与し、高速エッチングが進行する。The etching of the third silicon oxide layer 6 is completed.
And when the third polycrystalline silicon layer 8 is exposed,
Switch to the second etching conditions. Here again
The ringing conditions are the same as in Example 1. CFourF8 25 sccm H2 25 sccm gas pressure 0.1 Pa helicon wave power source power 2500 W (13.56 MH
z) Substrate bias power 300 W (800 kHz) Substrate temperature to be etched 20 ° C. Substrate stage height 200 mm Under the above etching conditions, the substrate stage height is 200 m.
m, that is, 50 mm from the lower end of the bell jar 17.
Oxidized silicon, except that it moved and shortened the distance from the plasma.
The etching conditions are the same as those for the con layer. Book etching
The dissociation product HF of the etching gas is
Re-dissociation by con-wave plasma and a large amount of F *Produces
Almost all of them are polycrystalline silicon etching seeds
And contribute to high-speed etching.
【0056】第3の多結晶シリコン配線8のエッチング
が短時間で終了し、第2の酸化シリコン層5表面が露出
した時点で基板ステージをプラズマから離間し、再び先
の第1のエッチング条件に切り替える。なお第2の多結
晶シリコン配線8のエッチング終了のモニタリング条件
は、これも実施例1と同じである。When the etching of the third polycrystalline silicon wiring 8 is completed in a short time and the surface of the second silicon oxide layer 5 is exposed, the substrate stage is separated from the plasma and the first etching condition is set again. Switch. The monitoring conditions for the completion of etching the second polycrystalline silicon wiring 8 are the same as those in the first embodiment.
【0057】以下、基板ステージ12の移動のみによ
り、第1のエッチング条件と第2のエッチング条件を切
り替え、第2の酸化シリコン層5、第2の多結晶シリコ
ン配線7および第1の酸化シリコン層4を順次エッチン
グし、ポリサイド配線3の表面が露出した時点でエッチ
ングを終了する。第1の酸化シリコン層4のエッチング
条件により、ポリサイド配線3の上層のWSix 層が露
出した時点でエッチングが停止する機構は、多結晶シリ
コン層表面でエッチングが停止する機構と同じである。
形成されたサイドウォールコンタクト開口10の状態を
図1(b)に示す。Hereinafter, the first etching condition and the second etching condition are switched only by moving the substrate stage 12, and the second silicon oxide layer 5, the second polycrystalline silicon wiring 7 and the first silicon oxide layer are switched. 4 is sequentially etched, and the etching is finished when the surface of the polycide wiring 3 is exposed. Depending on the etching conditions for the first silicon oxide layer 4, the mechanism of stopping the etching when the upper WSi x layer of the polycide wiring 3 is exposed is the same as the mechanism of stopping the etching on the surface of the polycrystalline silicon layer.
The state of the formed sidewall contact opening 10 is shown in FIG.
【0058】本実施例によれば、基板ステージの移動以
外にはエッチング条件の切り替えを必要とせず、機械的
かつ迅速な方法により、シリコン層と酸化シリコン層の
多層積層膜を同一のエッチングチャンバ内で連続的にエ
ッチングすることが可能であり、1013/cm3 台の高
密度プラズマとあいまって、極めてスループットの高い
プロセスが可能である。According to the present embodiment, it is not necessary to switch the etching conditions other than the movement of the substrate stage, and the multi-layer laminated film of the silicon layer and the silicon oxide layer is formed in the same etching chamber by a mechanical and rapid method. It is possible to perform continuous etching with a high density plasma of about 10 13 / cm 3 and a process with extremely high throughput is possible.
【0059】以上、本発明を4例の実施例により説明し
たが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものでは
ない。The present invention has been described above with reference to four examples, but the present invention is not limited to these examples.
【0060】例えば、プラズマエッチング装置として、
基板バイアス印加型のECRプラズマエッチング装置、
ICPエッチング装置およびヘリコン波プラズマエッチ
ング装置を例示したが、TCPエッチング装置も1012
/cm3 台の高密度プラズマを生成するので好適に用い
ることができる。本装置は、石英等の誘電体材料で構成
されるエッチングチャンバ天板上に配設した渦巻状コイ
ルによりTCP電源のパワーをエッチングチャンバ内に
導入し、ここに高密度プラズマを生成するものである。
この装置の基板ステージに移動手段を付加して用いれば
よい。For example, as a plasma etching apparatus,
A substrate bias application type ECR plasma etching apparatus,
The ICP etching device and the helicon wave plasma etching device have been exemplified, but the TCP etching device is also 10 12.
It can be preferably used because it generates high-density plasma of the order of 1 / cm 3 . This apparatus introduces the power of the TCP power supply into the etching chamber by a spiral coil arranged on the top plate of the etching chamber made of a dielectric material such as quartz, and generates high density plasma there. .
A moving means may be added to the substrate stage of this apparatus.
【0061】エッチング試料として、サイドウォールコ
ンタクトの開口を例にとり説明したが、シリコン層と酸
化シリコン層とが交互に積層された多層構造を連続的に
パターニングする場合に本発明は広く用いることができ
る。シリコン層としては多結晶シリコンの他に単結晶シ
リコン、非晶質シリコン、金属シリサイドやSiC等で
あってもよい。また酸化シリコン層として、SiO2 の
他にPSG、BSG、BPSG等のシリケートガラスや
SiON等であってもよい。Although the opening of the sidewall contact has been described as an example of the etching sample, the present invention can be widely used in the case of continuously patterning a multilayer structure in which silicon layers and silicon oxide layers are alternately laminated. . In addition to polycrystalline silicon, the silicon layer may be single crystal silicon, amorphous silicon, metal silicide, SiC, or the like. In addition to SiO 2 , the silicon oxide layer may be silicate glass such as PSG, BSG, BPSG, SiON, or the like.
【0062】エッチングガスとして、CHF3 、CHF
3 /CH2 F2 混合ガスおよびC4F8 /H2 混合ガス
を例示したがCF4 を始めとするCF系ガスとH2 の混
合ガスや、CF系ガスのF原子がH原子に置換されたガ
スであってもよい。またこれらのエッチングガスにAr
やHe等の希ガス、さらにはO2 やN2 をさらに添加し
てもよい。CHF 3 , CHF as etching gas
The 3 / CH 2 F 2 mixed gas and the C 4 F 8 / H 2 mixed gas are exemplified, but a mixed gas of a CF-based gas such as CF 4 and H 2 or an F atom of the CF-based gas is replaced with an H atom. It may be a gas that is generated. In addition, Ar is used as the etching gas.
A rare gas such as He or He, or O 2 or N 2 may be further added.
【0063】[0063]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によればシリコン層と酸化シリコン層が積層された多層
膜を、エッチングガス組成を切り替えたり、エッチング
装置間を搬送することなく、同一のエッチング装置内で
連続的にエッチングすることが可能となった。As is apparent from the above description, according to the present invention, a multilayer film in which a silicon layer and a silicon oxide layer are laminated is the same without switching the etching gas composition or transporting between etching apparatuses. It became possible to perform continuous etching in the etching device.
【0064】しかも本発明においては、最下層のシリコ
ン層に対しては高い選択比を確保した上で上記多層膜を
エッチングすることが可能である。また基板ステージの
移動、あるいはプラズマの移動のみの簡単な操作で各被
エッチング層に最適なエッチング条件を形成することが
できるので、多層膜のエッチングを高いスループットで
達成できる特長を有する。Further, in the present invention, it is possible to etch the above-mentioned multilayer film while ensuring a high selection ratio for the lowermost silicon layer. Further, since it is possible to form the optimum etching conditions for each layer to be etched by a simple operation of only moving the substrate stage or moving plasma, it is possible to achieve etching of the multilayer film with high throughput.
【0065】以上述べた効果により、例えばサイドウォ
ールコンタクト等を利用した微細な設計ルールに基づく
半導体装置を信頼性良くまた生産性良く実用化すること
が可能となり、本発明が高集積度半導体装置等の製造プ
ロセスに与える寄与は大きい。With the above-described effects, it becomes possible to put into practical use a semiconductor device based on a fine design rule utilizing, for example, a sidewall contact, with high reliability and productivity, and the present invention provides a highly integrated semiconductor device or the like. Makes a great contribution to the manufacturing process.
【図1】本発明のプラズマエッチング方法を適用した実
施例1、2、3および4を、その工程順に説明する概略
断面図であり、(a)はサイドウォールコンタクト開口
用のレジストマスクを形成した状態(b)はサイドウォ
ールコンタクトを開口した状態である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining Examples 1, 2, 3 and 4 to which the plasma etching method of the present invention is applied, in the order of steps, and (a) shows a resist mask for forming a sidewall contact opening. The state (b) is a state in which the sidewall contact is opened.
【図2】本発明のプラズマエッチング装置のうち、実施
例1で使用した基板バイアス印加型ECRプラズマエッ
チング装置の概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a substrate bias application type ECR plasma etching apparatus used in Example 1 of the plasma etching apparatus of the present invention.
【図3】本発明のプラズマエッチング装置のうち、実施
例2で使用した基板バイアス印加型ECRプラズマエッ
チング装置の概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a substrate bias application type ECR plasma etching apparatus used in Example 2 of the plasma etching apparatus of the present invention.
【図4】本発明のプラズマエッチング装置のうち、実施
例2で使用した基板バイアス印加型ICPエッチング装
置の概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a substrate bias application type ICP etching apparatus used in Example 2 of the plasma etching apparatus of the present invention.
【図5】本発明のプラズマエッチング装置のうち、実施
例3で使用した基板バイアス印加型ヘリコン波プラズマ
エッチング装置の概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a substrate bias application type helicon wave plasma etching apparatus used in Example 3 of the plasma etching apparatus of the present invention.
1 半導体基板 2 素子間分離層 3 ポリサイド配線 4 第1の酸化シリコン層 5 第2の酸化シリコン層 6 第3の酸化シリコン層 7 第2の多結晶シリコン配線 8 第3の多結晶シリコン配線 9 レジストマスク 11 被エッチング基板 12 基板ステージ 13 クランパ 14 基板バイアス電源 15 マグネトロン 16 マイクロ波導波管 17 べルジャ 18 ソレノイドコイル 19 プラズマ 20 ICP電源 21 誘導結合コイル 22 エッチングチャンバ 23 上部接地電極 24 ヒータ 25 ヘリコン波電源 26 ヘリコン波アンテナ 27 ソレノイドコイルアッセンブリ 28 マルチポール磁石 1 semiconductor substrate 2 element isolation layer 3 polycide wiring 4 first silicon oxide layer 5 second silicon oxide layer 6 third silicon oxide layer 7 second polycrystalline silicon wiring 8 third polycrystalline silicon wiring 9 resist Mask 11 Substrate to be etched 12 Substrate stage 13 Clamper 14 Substrate bias power supply 15 Magnetron 16 Microwave waveguide 17 Belger 18 Solenoid coil 19 Plasma 20 ICP power supply 21 Inductive coupling coil 22 Etching chamber 23 Upper ground electrode 24 Heater 25 Helicon wave power supply 26 Helicon wave antenna 27 Solenoid coil assembly 28 Multi-pole magnet
Claims (6)
m3 未満のプラズマ密度が得られるプラズマ発生源によ
り、基板ステージ上の被エッチング基板をエッチングす
るプラズマエッチング装置であって、 前記プラズマ発生源におけるプラズマと、前記被エッチ
ング基板間の距離を可変とする手段を有することを特徴
とするプラズマエッチング装置。1. 1 × 10 11 / cm 3 or more 1 × 10 14 / c
A plasma etching apparatus for etching a substrate to be etched on a substrate stage with a plasma generation source capable of obtaining a plasma density of less than m 3 , wherein a distance between plasma in the plasma generation source and the substrate to be etched is variable. A plasma etching apparatus comprising means.
エッチング基板間の距離を可変とする手段は、基板ステ
ージを前記プラズマ発生源の方向に移動するものである
ことを特徴とする、請求項1記載のプラズマエッチング
装置。2. The means for varying the distance between the plasma in the plasma generation source and the substrate to be etched moves the substrate stage in the direction of the plasma generation source. Plasma etching equipment.
エッチング基板間の距離を可変とする手段は、前記プラ
ズマ発生源におけるプラズマを基板ステージの方向に移
動するものであることを特徴とする、請求項1記載のプ
ラズマエッチング装置。3. The means for varying the distance between the plasma in the plasma generation source and the substrate to be etched is for moving the plasma in the plasma generation source in the direction of the substrate stage. 1. The plasma etching apparatus according to 1.
エッチング基板間の距離を可変とする手段は、基板ステ
ージを前記プラズマ発生源の方向に移動するとともに、
プラズマ発生源におけるプラズマを前記基板ステージの
方向に移動するものであることを特徴とする、請求項1
記載のプラズマエッチング装置。4. The means for varying the distance between the plasma in the plasma generation source and the substrate to be etched moves the substrate stage in the direction of the plasma generation source, and
The plasma in a plasma generation source is moved in the direction of the substrate stage.
The plasma etching apparatus described.
を用いるとともに、CF系ガスとH2 を含むガスを用い
て、シリコン層と酸化シリコン層の積層膜を連続的にプ
ラズマエッチングするにあたり、 プラズマ発生源におけるプラズマと、被エッチング基板
間の距離は、前記シリコン層のエッチング時の方が、前
記酸化シリコン層のエッチング時よりも小さいことを特
徴とする、プラズマエッチング方法。5. When the plasma etching apparatus according to claim 1 is used and a CF-based gas and a gas containing H 2 are used to continuously plasma-etch a laminated film of a silicon layer and a silicon oxide layer, a plasma is generated. The plasma etching method, wherein the distance between the plasma in the source and the substrate to be etched is smaller when etching the silicon layer than when etching the silicon oxide layer.
を用いるとともに、CHF系ガスを含むガスを用いて、
シリコン層と酸化シリコン層の積層膜を連続的にプラズ
マエッチングするにあたり、 プラズマ発生源におけるプラズマと、被エッチング基板
間の距離は、前記シリコン層のエッチング時の方が、前
記酸化シリコン層のエッチング時よりも小さいことを特
徴とする、プラズマエッチング方法。6. The plasma etching apparatus according to claim 1 is used, and a gas containing a CHF-based gas is used.
When performing continuous plasma etching of a laminated film of a silicon layer and a silicon oxide layer, the distance between the plasma in the plasma generation source and the substrate to be etched is larger when the silicon layer is etched and when the silicon oxide layer is etched. Plasma etching method characterized by being smaller than.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19158394A JPH0855835A (en) | 1994-08-15 | 1994-08-15 | Plasma etching apparatus and plasma etching method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19158394A JPH0855835A (en) | 1994-08-15 | 1994-08-15 | Plasma etching apparatus and plasma etching method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0855835A true JPH0855835A (en) | 1996-02-27 |
Family
ID=16277068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19158394A Pending JPH0855835A (en) | 1994-08-15 | 1994-08-15 | Plasma etching apparatus and plasma etching method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0855835A (en) |
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1994
- 1994-08-15 JP JP19158394A patent/JPH0855835A/en active Pending
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