JP2005167217A - Radical producing method, etching method, and apparatus used for them - Google Patents

Radical producing method, etching method, and apparatus used for them Download PDF

Info

Publication number
JP2005167217A
JP2005167217A JP2004322087A JP2004322087A JP2005167217A JP 2005167217 A JP2005167217 A JP 2005167217A JP 2004322087 A JP2004322087 A JP 2004322087A JP 2004322087 A JP2004322087 A JP 2004322087A JP 2005167217 A JP2005167217 A JP 2005167217A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
radical
gas
carbon material
etching
radicals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004322087A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005167217A5 (en
JP4679880B2 (en
Inventor
Toshio Goto
俊夫 後藤
Masaru Hori
勝 堀
Mikio Nagai
幹雄 永井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
Priority to JP2004322087A priority Critical patent/JP4679880B2/en
Publication of JP2005167217A publication Critical patent/JP2005167217A/en
Publication of JP2005167217A5 publication Critical patent/JP2005167217A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4679880B2 publication Critical patent/JP4679880B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/30—Capture or disposal of greenhouse gases of perfluorocarbons [PFC], hydrofluorocarbons [HFC] or sulfur hexafluoride [SF6]

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radical producing method which can produce radicals such as CF<SB>3</SB>radical without using a gas having a large global warming potential, further selectively produce specific radical species, an etching method which etches silicon oxide in high speed or in highly selective, and an apparatus used for these. <P>SOLUTION: The radical producing method includes introducing F<SB>2</SB>gas or a mixed gas of F<SB>2</SB>gas and inert gas into a chamber in which a carbon material is disposed, and producing a high density radical by applying a biasing voltage to the carbon material to supply carbon atoms from the carbon material. The method is characterized in that the ratio among CF<SB>3</SB>radical, CF<SB>2</SB>radical and CF radical can be arbitrarily controlled by adjusting the biasing voltage applied to the carbon material, while measuring the infrared absorption spectrum of a radical occurred in the chamber. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、高密度ＣＦ3ラジカルの発生方法およびこの方法により発生したＣＦ3ラジカルを用いたエッチング方法、ならびにこれらに用いる装置に関する。 The present invention relates to a method for generating high-density CF 3 radicals, an etching method using CF 3 radicals generated by this method, and an apparatus used therefor.

従来、半導体製造プロセスでは、エッチングガスやクリーニングガスとして、パーフルオロカーボン（ＰＦＣ）ガスが用いられてきた。しかしながら、このＰＦＣは大気寿命が長く、地球温暖化係数が非常に大きいため、地球温暖化の原因の１つとされ、代替ガスの開発や、新たなエッチングシステムの開発が望まれてきた。   Conventionally, perfluorocarbon (PFC) gas has been used as an etching gas and a cleaning gas in a semiconductor manufacturing process. However, since this PFC has a long atmospheric lifetime and a very large global warming potential, it is considered to be one of the causes of global warming, and development of alternative gas and development of a new etching system have been desired.

また、ＰＦＣガスをプラズマ化した場合、このプラズマ中にはＣＦラジカル、ＣＦ2ラ
ジカル、ＣＦ3ラジカルなどの複数種のラジカルが存在する。これらのラジカル種のうち
、ＣＦ3ラジカルは、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）のプラズマエッチングプロセスにおいて、そのエッチング速度が他のラジカル種に比べて速いことが知られている（非特許文献１）。このため、ＣＦ3ラジカルを選択的に発生させることは、エッチングプロセスの効率
化の観点から重要な課題であった。また、従来のプラズマエッチングプロセスでは、ＳｉＯ2／レジストからなるエッチング基板のＳｉＯ2膜に対するエッチング選択性が低いという問題点もあった。このため、ＳｉＯ2膜に対してエッチング選択性の高いプラズマエッ
チングプロセスの開発が望まれていた。 When the PFC gas is turned into plasma, a plurality of types of radicals such as CF radicals, CF 2 radicals, and CF 3 radicals exist in the plasma. Among these radical species, it is known that the CF 3 radical has a higher etching rate in the plasma etching process of the silicon oxide film (SiO 2 ) than other radical species (Non-Patent Document 1). For this reason, the selective generation of CF 3 radicals has been an important issue from the viewpoint of increasing the efficiency of the etching process. In the conventional plasma etching process, the etching selectivity to SiO 2 film etching a substrate made of SiO 2 / resist was also a problem that low. For this reason, it has been desired to develop a plasma etching process having high etching selectivity with respect to the SiO 2 film.

しかしながら、従来のＰＦＣガスを用いたプラズマエッチングプロセスでは、特定のラジカル種を選択的に発生させることは困難であり、ＳｉＯ2膜に対するエッチング選択性
を向上させることは不可能であった。そこで、ＣＦ3ラジカルを選択的に発生させること
ができる新たなラジカル発生方法およびこの方法を用いたエッチングシステムの開発が望まれていた。 However, in the conventional plasma etching process using PFC gas, it is difficult to selectively generate specific radical species, and it is impossible to improve the etching selectivity with respect to the SiO 2 film. Therefore, it has been desired to develop a new radical generation method capable of selectively generating CF 3 radicals and an etching system using this method.

ところで、特許文献１には、上部電極（印加電極）としてカーボン材料を用いたエッチング方法およびエッチング装置が開示されている。このエッチング方法は、エッチング種として塩素ラジカルを用いてＡｌＣｕ合金膜をエッチングする方法であり、また、印加電極に高周波を印加することによってカーボン材料から発生したカーボン種は、ＡｌＣｕ合金膜のエッチング完了後のＴｉＮ／Ｔｉエッチングなどにおいて過剰に存在する塩素ラジカル（エッチング種）をスカベンジするために用いられている。すなわち、特許文献１には、カーボン材料から発生したカーボン種を用いてＣＦ3ラジカルなどのエッチング種を
発生させることは開示も示唆もされていない。また、印加電極に印加する電圧を調節することによって、特定のラジカル種を選択的に発生させることができることも開示されていない。
特開平１１−１４５１１８号公報 T. Shibano, N. Fujiwara, M. Hirayama, H. Nagata and K. Demizu, Appl. Phys. Lett. 63, 2336 (1993) By the way, Patent Document 1 discloses an etching method and an etching apparatus using a carbon material as an upper electrode (application electrode). This etching method is a method of etching an AlCu alloy film using chlorine radical as an etching species, and the carbon species generated from the carbon material by applying a high frequency to the applied electrode is not removed after the etching of the AlCu alloy film is completed. It is used to scavenge excess chlorine radicals (etching species) in TiN / Ti etching. That is, Patent Document 1 does not disclose or suggest that etching species such as CF 3 radicals are generated using carbon species generated from a carbon material. Further, it is not disclosed that specific radical species can be selectively generated by adjusting the voltage applied to the application electrode.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-145118 T. Shibano, N. Fujiwara, M. Hirayama, H. Nagata and K. Demizu, Appl. Phys. Lett. 63, 2336 (1993)

本発明は、上記のような従来技術に伴う問題を解決しようとするものであって、ＰＦＣなどの地球温暖化係数の大きなガスを使用することなく、ＣＦ3ラジカルなどを発生させ
ることができ、さらに、特定のラジカル種を選択的に発生させることができるラジカル発生方法およびこれを用いたエッチング方法、ならびにラジカル発生装置を提供することを課題としている。 The present invention is intended to solve the problems associated with the prior art as described above, and can generate CF 3 radicals and the like without using a gas having a large global warming potential such as PFC. It is another object of the present invention to provide a radical generation method capable of selectively generating specific radical species, an etching method using the same, and a radical generation apparatus.

また、本発明は、シリコン酸化膜とレジストとからなる膜をエッチングする際に、シリコン酸化膜を選択的にエッチングできるエッチング方法を提供することを課題としている。   Another object of the present invention is to provide an etching method capable of selectively etching a silicon oxide film when etching a film made of a silicon oxide film and a resist.

本発明者らは、上記問題点を解決すべく鋭意研究し、フッ素とカーボン種とをそれぞれ独立に供給し、カーボン種の供給源となるグラファイトなどのカーボン材料に印加するバイアス電圧を制御することによって、高密度で高純度のＣＦ3ラジカルが発生すること、
また、ＣＦ3ラジカルとＣＦ2ラジカルとＣＦラジカルとを任意の割合で含有するラジカルを発生させることができること、さらに、低フッ素濃度のガスを供給することによりシリコン酸化膜を選択的にエッチングできることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have intensively studied to solve the above problems, supply fluorine and carbon species independently, and control the bias voltage applied to a carbon material such as graphite as a carbon species supply source. To generate high-density and high-purity CF 3 radicals,
Further, it is possible to generate radicals containing CF 3 radicals, CF 2 radicals and CF radicals in arbitrary ratios, and to selectively etch a silicon oxide film by supplying a low fluorine concentration gas. The headline and the present invention were completed.

すなわち、本発明は、以下の（１）〜（１２）に関する。
（１）カーボン材料を内設したチャンバーにＦ2ガスまたはＦ2ガスと不活性ガスとの混合ガスを導入し、該カーボン材料にバイアス電圧を印加することにより該カーボン材料から炭素原子を供給して高密度のラジカルを発生させるラジカル発生方法であって、該カーボン材料に６００Ｖ以下のバイアス電圧を印加することによってＣＦ3ラジカルを選択的
に形成させて高純度のＣＦ3ラジカルを発生させることを特徴とするラジカル発生方法。 That is, the present invention relates to the following (1) to (12).
(1) Carbon atoms are supplied from the carbon material by introducing F 2 gas or a mixed gas of F 2 gas and inert gas into the chamber containing the carbon material and applying a bias voltage to the carbon material. A radical generating method for generating high-density radicals, wherein a high-purity CF 3 radical is generated by selectively forming a CF 3 radical by applying a bias voltage of 600 V or less to the carbon material. A characteristic radical generation method.

（２）前記炭素原子が前記カーボン材料のマグネトロンスパッタリングにより発生することを特徴とする上記（１）に記載のラジカル発生方法。
（３）前記バイアス電圧が、高周波と低周波を並列に接続した二周波結合マグネトロンにより前記カーボン材料に印加されることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のラジカル発生方法。 (2) The method for generating radicals according to (1), wherein the carbon atoms are generated by magnetron sputtering of the carbon material.
(3) The radical generation method according to (1) or (2), wherein the bias voltage is applied to the carbon material by a two-frequency coupled magnetron in which a high frequency and a low frequency are connected in parallel.

（４）前記バイアス電圧が、４８０〜６００Ｖであることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載のラジカル発生方法。
（５）カーボン材料を内設したチャンバーにＦ2ガスまたはＦ2ガスと不活性ガスとの混合ガスを導入し、該カーボン材料にバイアス電圧を印加することにより該カーボン材料から炭素原子を供給して高密度のラジカルを発生させるラジカル発生方法であって、前記チャンバー内に発生したラジカルの赤外吸収スペクトルを測定しながら該カーボン材料に印加するバイアス電圧を調節することによって、ＣＦ3ラジカルとＣＦ2ラジカルとＣＦラジカルとの割合を任意に制御することを特徴とするラジカル発生方法。 (4) The radical generation method according to any one of (1) to (3), wherein the bias voltage is 480 to 600V.
(5) Carbon atoms are supplied from the carbon material by introducing F 2 gas or a mixed gas of F 2 gas and an inert gas into the chamber containing the carbon material and applying a bias voltage to the carbon material. A radical generating method for generating high-density radicals, and adjusting a bias voltage applied to the carbon material while measuring an infrared absorption spectrum of the radical generated in the chamber, thereby adjusting the CF 3 radical and the CF A radical generating method characterized by arbitrarily controlling the ratio of 2 radicals and CF radicals.

（６）前記炭素原子が前記カーボン材料のマグネトロンスパッタリングにより発生することを特徴とする上記（５）に記載のラジカル発生方法。
（７）前記バイアス電圧が、高周波と低周波を並列に接続した二周波結合マグネトロンにより前記カーボン材料に印加され、かつ該低周波の出力を調節することによって調節されることを特徴とする上記（５）または（６）に記載のラジカル発生方法。 (6) The radical generating method as described in (5) above, wherein the carbon atoms are generated by magnetron sputtering of the carbon material.
(7) The bias voltage is applied to the carbon material by a two-frequency coupled magnetron in which a high frequency and a low frequency are connected in parallel, and is adjusted by adjusting the output of the low frequency. The radical generating method according to 5) or (6).

（８）上記（１）〜（４）のいずれかに記載のラジカル発生方法により発生させた高純度のＣＦ3ラジカルを用いてシリコン酸化膜をエッチングすることを特徴とするシリコン
酸化膜のエッチング方法。 (8) A method for etching a silicon oxide film, comprising etching a silicon oxide film using a high-purity CF 3 radical generated by the radical generating method according to any one of (1) to (4) above .

（９）上記（５）〜（７）のいずれかに記載のラジカル発生方法により発生させたＣＦ3ラジカルとＣＦ2ラジカルとを含むラジカルを用いてシリコン酸化膜とレジストとからなる膜をエッチングするエッチング方法であり、ＣＦ3ラジカル密度とＣＦ2ラジカル密度との比（ＣＦ3／ＣＦ2）が１０以下であることを特徴とするエッチング方法。
（１０）印加電極と対向電極とが内設されたチャンバーと、該チャンバーにＦ2ガスまた
はＦ2ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給する手段とを有するラジカル発生装置であっ
て、
前記印加電極がカーボン材料からなり、かつ該印加電極には高周波電源と低周波電源とを並列に接続した二周波結合マグネトロンが接続され、
前記チャンバーには、赤外吸収分光装置から照射されるＩＲレーザーが前記印加電極と対向電極との間を通過するように、赤外吸収分光装置が接続されていることを特徴とするラジカル発生装置。 (9) Etching a film made of a silicon oxide film and a resist using radicals containing CF 3 radicals and CF 2 radicals generated by the radical generating method according to any one of (5) to (7) above. An etching method, wherein a ratio of CF 3 radical density to CF 2 radical density (CF 3 / CF 2 ) is 10 or less.
(10) A radical generator having a chamber in which an application electrode and a counter electrode are provided, and means for supplying F 2 gas or a mixed gas of F 2 gas and inert gas to the chamber,
The application electrode is made of a carbon material, and the application electrode is connected to a dual frequency coupled magnetron in which a high frequency power source and a low frequency power source are connected in parallel,
An infrared absorption spectrometer is connected to the chamber so that an IR laser irradiated from the infrared absorption spectrometer passes between the application electrode and the counter electrode. .

（１１）印加電極と基板搭載用電極とが内設されたチャンバーと、該チャンバーにＦ2
ガスまたはＦ2ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給する手段とを有するエッチング装置
であって、
前記印加電極がカーボン材料からなり、かつ該印加電極には高周波電源と低周波電源とを並列に接続した二周波結合マグネトロンが接続され、
前記基板搭載用電極にはエッチング基板を搭載することができ、
前記チャンバーには、赤外吸収分光装置から照射されるＩＲレーザーが前記印加電極と基板搭載用電極との間を通過するように、赤外吸収分光装置が接続されていることを特徴とするエッチング装置。 (11) A chamber in which the application electrode and the substrate mounting electrode are provided, and F 2 in the chamber.
An etching apparatus having means for supplying a gas or a mixed gas of F 2 gas and an inert gas,
The application electrode is made of a carbon material, and the application electrode is connected to a dual frequency coupled magnetron in which a high frequency power source and a low frequency power source are connected in parallel,
An etching substrate can be mounted on the substrate mounting electrode,
Etching characterized in that an infrared absorption spectrometer is connected to the chamber so that an IR laser irradiated from the infrared absorption spectrometer passes between the application electrode and the substrate mounting electrode. apparatus.

（１２）カーボン材料を内設したチャンバーにＦ2ガスと不活性ガスとの混合ガスを導
入し、該カーボン材料にバイアス電圧を印加することにより該カーボン材料から炭素原子を供給してＣＦ3ラジカルとＣＦ2ラジカルとを含むラジカルを発生させ、該ラジカルを用いてシリコン酸化膜とレジストとからなる膜をエッチングするエッチング方法であって、前記混合ガス中のＦ2ガス濃度が０．１〜４．０体積％の範囲にあることを特徴とするエ
ッチング方法。 (12) A mixed gas of an F 2 gas and an inert gas is introduced into a chamber containing the carbon material, and a carbon atom is supplied from the carbon material by applying a bias voltage to the carbon material to generate a CF 3 radical. And a CF 2 radical are generated, and the radical is used to etch a film made of a silicon oxide film and a resist, wherein the F 2 gas concentration in the mixed gas is 0.1 to 4 Etching method characterized by being in the range of 0.0 volume%.

本発明によると、ＰＦＣガスなどの温室効果ガスを使用することなく、ＣＦ3ラジカル
を発生させることができるとともに、このＣＦ3ラジカルを高密度、高純度で発生させる
ことができる。また、ＣＦ3ラジカルが高密度、高純度で含まれるエッチングガスを使用
することによって、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）のエッチング速度を向上させることが
でき、プラズマエッチングプロセスの効率化を図ることができる。 According to the present invention, without the use of greenhouse gases such as PFC gas, it is possible to generate a CF 3 radical, the CF 3 radical density can be generated in high purity. In addition, by using an etching gas containing CF 3 radicals with high density and high purity, the etching rate of the silicon oxide film (SiO 2 film) can be improved, and the efficiency of the plasma etching process can be improved. it can.

また、本発明によると、発生するＣＦ3ラジカルとＣＦ2ラジカルとＣＦラジカルとの割合を任意に調節することができ、ＣＦ3ラジカルとＣＦ2ラジカルとＣＦラジカルとを特定の割合で含有する高密度のラジカルをエッチングガスとして使用することによって、ＳｉＯ2エッチングの選択性を向上させることができる。 In addition, according to the present invention, the ratio of generated CF 3 radicals, CF 2 radicals, and CF radicals can be arbitrarily adjusted, and a high content containing CF 3 radicals, CF 2 radicals, and CF radicals in a specific ratio. By using density radicals as an etching gas, the selectivity of SiO 2 etching can be improved.

さらに、低フッ素濃度の混合ガスを供給することによって、ＳｉＯ2エッチングの選択
性を著しく高めることができ、高精度のプラズマエッチングを行うことができる。 Furthermore, by supplying a mixed gas having a low fluorine concentration, the selectivity of SiO 2 etching can be remarkably increased, and high-precision plasma etching can be performed.

本発明に係るラジカル発生方法およびエッチング方法を図１に示すエッチング装置を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、内部にカーボン材料が設置されたチャンバー、およびこのチャンバーにＦ2ガスまたはＦ2ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給する又は発生させる手段を有し、前記カーボン材料に印加するバイアス電圧を調節できる手段を有するプラズマ発生装置（エッチング装置）であればよい。 The radical generation method and the etching method according to the present invention will be described using the etching apparatus shown in FIG. 1, but the present invention is not limited to this, and a chamber in which a carbon material is installed, and the chamber Any plasma generator (etching apparatus) having means for supplying or generating F 2 gas or a mixed gas of F 2 gas and inert gas and means for adjusting a bias voltage applied to the carbon material may be used. Good.

まず、本発明のラジカル発生方法およびエッチング方法に用いられる装置について説明する。図１は、本発明のラジカル発生方法によりラジカルを発生させることができるエッチング装置の断面図である。このエッチング装置１は、チャンバー１１内に印加電極１２
と基板搭載用電極１３からなる平行平板型電極を有している。印加電極１２はカーボン材料からなる電極であり、カーボン材料としてはグラファイトが好ましく用いられる。この印加電極１２は、高周波電源１４と低周波電源１５とを並列に接続した二周波結合マグネトロンが接続されている。印加電極１２には、この二周波結合マグネトロンから高周波（１３．５６ＭＨｚ）と低周波（４５０ｋＨｚ）の２種類の周波が供給される。基板搭載用電極１３には、エッチング基板１７を設置することができ、２ＭＨｚのバイアス電圧を印加することができる。なお、本明細書において、基板搭載用電極１３を単に「対向電極」ということもある。
本発明に係るラジカル発生装置およびエッチング装置は、図１に示すような平行平板型電極を有する装置に限定されるものではなく、たとえば、図２に示すように、チャンバー１１の内壁にカーボン材料からなる印加電極１２を設置し、チャンバー内部に基板搭載用電極１３を設置した装置でもよい。 First, the apparatus used for the radical generating method and etching method of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of an etching apparatus capable of generating radicals by the radical generating method of the present invention. The etching apparatus 1 includes an application electrode 12 in a chamber 11.
And a parallel plate electrode composed of the substrate mounting electrode 13. The application electrode 12 is an electrode made of a carbon material, and graphite is preferably used as the carbon material. The application electrode 12 is connected to a dual frequency coupled magnetron in which a high frequency power source 14 and a low frequency power source 15 are connected in parallel. The application electrode 12 is supplied with two types of frequencies, a high frequency (13.56 MHz) and a low frequency (450 kHz), from the two-frequency coupled magnetron. An etching substrate 17 can be installed on the substrate mounting electrode 13, and a 2 MHz bias voltage can be applied. In the present specification, the substrate mounting electrode 13 may be simply referred to as a “counter electrode”.
The radical generating apparatus and the etching apparatus according to the present invention are not limited to apparatuses having parallel plate electrodes as shown in FIG. 1, and for example, as shown in FIG. An apparatus in which the application electrode 12 is installed and the substrate mounting electrode 13 is installed inside the chamber may be used.

チャンバー１１には、Ｆ2ガス等を導入するためのガス供給口１８、エッチング後の排
ガスを排出するためのガス排出口１９、赤外吸収スペクトル測定用窓２０を有している。また、チャンバー１１には、チャンバー内のラジカル種の赤外吸収スペクトルが測定できるように赤外吸収分光装置が接続されている。具体的には、この赤外吸収分光装置から照射されたＩＲレーザーが窓２０からチャンバー１１内に入射し、印加電極１２と基板搭載用電極１３との間を通過して検出器により検出されるように、チャンバー１１と赤外吸収分光装置とが接続されている。 The chamber 11 has a gas supply port 18 for introducing F 2 gas or the like, a gas discharge port 19 for discharging exhaust gas after etching, and an infrared absorption spectrum measurement window 20. The chamber 11 is connected to an infrared absorption spectrometer so that an infrared absorption spectrum of radical species in the chamber can be measured. Specifically, the IR laser irradiated from this infrared absorption spectrometer enters the chamber 11 through the window 20 and passes between the application electrode 12 and the substrate mounting electrode 13 and is detected by the detector. As described above, the chamber 11 and the infrared absorption spectrometer are connected.

次に、本発明に係るラジカル発生方法およびエッチング方法について説明する。
まず、内部を減圧したチャンバー１１にフッ素原子の供給源としてＦ2ガスまたはＦ2ガスを含む混合ガスを導入する。このときのチャンバー内の圧力は、１０-4〜１０2Ｐａが
好ましい。Ｆ2ガスとしては、ボンベに充填された市販のフッ素ガスを用いることもでき
るが、Ｋ3ＮｉＦ7、ＣｏＦ3などの固体ソースを加熱することによって発生するＦ2ガスを用いることが好ましい。市販のフッ素ガスでは、安全面から１００％のＦ2ガスを得るこ
とが困難であったが、この固体ソースをＦ2の供給源として用いると１００％のＦ2ガスを得ることができる。また、この１００％のＦ2ガスをアルゴンなどの不活性ガスと混合す
ることによって任意の濃度のＦ2混合ガスを適宜調製することができる。この混合ガス中
のＦ2ガス濃度は、０．１〜５０体積％が好ましい。 Next, a radical generation method and an etching method according to the present invention will be described.
First, F 2 gas or a mixed gas containing F 2 gas is introduced as a fluorine atom supply source into the chamber 11 whose inside is decompressed. The pressure in the chamber at this time is preferably 10 −4 to 10 2 Pa. As the F 2 gas, a commercially available fluorine gas filled in a cylinder can be used, but it is preferable to use an F 2 gas generated by heating a solid source such as K 3 NiF 7 or CoF 3 . In commercial fluorine gas, but it is difficult from safety obtain 100% of the F 2 gas, the use of this solid source as the source of F 2 can be obtained 100% F 2 gas. Further, by mixing this 100% F 2 gas with an inert gas such as argon, an F 2 mixed gas having an arbitrary concentration can be appropriately prepared. The F 2 gas concentration in this mixed gas is preferably 0.1 to 50% by volume.

次に、カーボン材料からなる印加電極１２に高周波（１３．５６ＭＨｚ）を印加してチャンバー内に高密度のプラズマを発生させる。このときの電子密度は印加する高周波の出力を調整することによって適宜調整することができる。カーボン種はこのプラズマ中でのカーボン材料のマグネトロンスパッタリングにより供給される。   Next, high frequency (13.56 MHz) is applied to the application electrode 12 made of a carbon material to generate high-density plasma in the chamber. The electron density at this time can be appropriately adjusted by adjusting the output of the applied high frequency. The carbon species is supplied by magnetron sputtering of the carbon material in this plasma.

さらに、前記二周波結合マグネトロンにより、印加電極１２（カーボン材料）に低周波（４５０ｋＨｚ）も印加して印加電極１２のバイアス電圧を調節する。このバイアス電圧の調節によって印加電極１２に入射するイオンのエネルギーを制御することができる。本発明に係る第一のラジカル発生方法では、このバイアス電圧を６００Ｖ以下、好ましくは４８０〜６００Ｖに調節する。その結果、ＣＦ3ラジカルを選択的に発生させることがで
き、高密度かつ高純度のＣＦ3ラジカルを得ることができる。具体的には、密度が４×１
０12ｃｍ-3以上、純度が８５％以上のＣＦ3ラジカルを得ることができる。なお、ラジカ
ル密度は赤外吸収分光法により測定した値である。 Further, the bias voltage of the application electrode 12 is adjusted by applying a low frequency (450 kHz) to the application electrode 12 (carbon material) by the dual-frequency coupled magnetron. By adjusting the bias voltage, the energy of ions incident on the application electrode 12 can be controlled. In the first radical generating method according to the present invention, this bias voltage is adjusted to 600 V or less, preferably 480 to 600 V. As a result, CF 3 radicals can be selectively generated, and high-density and high-purity CF 3 radicals can be obtained. Specifically, the density is 4 × 1
A CF 3 radical having a purity of 0 12 cm −3 or more and a purity of 85% or more can be obtained. The radical density is a value measured by infrared absorption spectroscopy.

本発明に係る第二のラジカル発生方法は、前記バイアス電圧を適宜調節することによって、ＣＦ3ラジカルとＣＦ2ラジカルとＣＦラジカルとを任意の割合で含有するラジカルを発生させることができる方法である。具体的には、赤外吸収分光法を用いてチャンバー内のラジカル密度を測定し、この測定されたラジカル密度に基づいてカーボン材料（印加電
極１２）に印加するバイアス電圧を、低周波の出力を調節することによって制御し、発生するＣＦ3ラジカルとＣＦ2ラジカルとＣＦラジカルとの割合を制御する。ラジカル密度の測定は、赤外吸収分光装置を用いて、チャンバー１１の窓２０からＩＲレーザー（赤外レーザー）２１を照射してチャンバー内に存在するラジカル種の赤外吸収スペクトルを測定する。得られた赤外吸収スペクトルからチャンバー内に存在するＣＦ3ラジカル（１２６
２．１０ｃｍ-1）とＣＦ2ラジカル（１１３２．７５ｃｍ-1）とＣＦラジカル（１３０８
．４９ｃｍ-1および１３０８．５０ｃｍ-1）の密度を算出する。 The second radical generation method according to the present invention is a method capable of generating radicals containing CF 3 radicals, CF 2 radicals, and CF radicals in an arbitrary ratio by appropriately adjusting the bias voltage. . Specifically, the radical density in the chamber is measured using infrared absorption spectroscopy, and the bias voltage applied to the carbon material (applying electrode 12) based on the measured radical density is set to a low frequency output. It controls by adjusting and controls the ratio of the generated CF 3 radical, CF 2 radical, and CF radical. The radical density is measured by irradiating an IR laser (infrared laser) 21 from the window 20 of the chamber 11 using an infrared absorption spectrometer and measuring an infrared absorption spectrum of radical species existing in the chamber. From the obtained infrared absorption spectrum, CF 3 radicals (126
2.10 cm -1 ), CF 2 radical (113.75 cm -1 ) and CF radical (1308
. Calculating the density of 49cm -1 and 1308.50cm -1).

本発明に係る第二のラジカル発生方法によると、印加電極１２に印加するバイアス電圧を任意に調節することができるとともに、チャンバー内に存在するＣＦ3ラジカルとＣＦ2ラジカルとＣＦラジカルの密度を随時測定してこれらの割合を算出することができ、ＣＦ3ラジカルとＣＦ2ラジカルとＣＦラジカルとが任意の割合で存在するラジカルを発生させることができる。 According to the second radical generation method of the present invention, the bias voltage applied to the application electrode 12 can be arbitrarily adjusted, and the density of the CF 3 radical, the CF 2 radical, and the CF radical existing in the chamber can be adjusted as needed. These ratios can be calculated by measurement, and radicals in which CF 3 radicals, CF 2 radicals, and CF radicals are present in arbitrary ratios can be generated.

本発明に係る第一のエッチング方法は、上記第一のラジカル発生方法により発生させた高純度のＣＦ3ラジカルを用いてシリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）を有するエッチング基板をエッチングする方法である。エッチング基板１７を基板搭載用電極１３に設置し、高周波電源１６を用いて基板搭載用電極１３に周波数２ＭＨｚの高周波を印加して、基板のバイアス電圧が０Ｖとなるように調整する。この状態で、上記の第一のラジカル発生方法によりチャンバー内に高密度、高純度のラジカルを発生させてＳｉＯ2膜をエッチングする。 The first etching method according to the present invention is a method of etching an etching substrate having a silicon oxide film (SiO 2 film) using high-purity CF 3 radicals generated by the first radical generation method. The etching substrate 17 is placed on the substrate mounting electrode 13, and a high frequency of 2 MHz is applied to the substrate mounting electrode 13 using the high frequency power supply 16 to adjust the substrate bias voltage to 0V. In this state, the SiO 2 film is etched by generating high-density, high-purity radicals in the chamber by the first radical generation method.

このように第一のラジカル発生方法により発生させた高純度のＣＦ3ラジカル、たとえ
ば純度８５％以上のＣＦ3ラジカルを用いることによって、ＳｉＯ2のエッチング速度を向上させることができる。 Thus high purity CF 3 radical which is generated by the first radical generating method, for example, by using a 85% purity or more CF 3 radicals, thereby improving the etching rate of SiO 2.

本発明に係る第二のエッチング方法は、上記第二のラジカル発生方法において印加電極１２に印加するバイアス電圧を増加させることにより得られるラジカルであって、ＣＦ3
ラジカルとＣＦ2ラジカルとの密度比が１０以下のラジカルを用いて、ＳｉＯ2膜とレジストとからなる膜をエッチングする方法である。たとえば、エッチング基板１７としてＳｉＯ2膜とレジスト膜とからなる膜（ＳｉＯ2／レジスト膜）を有する基板を基板搭載用電極１３に設置し、高周波電源１６を用いて基板搭載用電極１３に周波数２ＭＨｚの高周波を印加して、基板のバイアス電圧が０Ｖとなるように調整する。この状態で、上記の第二のラジカル発生方法において印加電極１２に印加するバイアス電圧を増加させ、高密度のＣＦ3ラジカルを含有し、ＣＦ3ラジカルとＣＦ2ラジカルとの密度比が１０以下のラジカル
を発生させる。このようなラジカルを用いてＳｉＯ2／レジスト膜をエッチングすると、
ＳｉＯ2のエッチング速度は増大するが、レジストのエッチング速度を低下する。その結
果、ＳｉＯ2／レジスト膜のエッチングにおけるＳｉＯ2エッチング選択性が向上する。 The second etching method of the present invention is a radical derived by increasing the bias voltage applied to the application electrode 12 in the second radical generating method, CF 3
This is a method of etching a film made of a SiO 2 film and a resist by using a radical having a density ratio of radicals to CF 2 radicals of 10 or less. For example, a substrate having an SiO 2 film and a resist film (SiO 2 / resist film) as the etching substrate 17 is placed on the substrate mounting electrode 13, and a frequency of 2 MHz is applied to the substrate mounting electrode 13 using the high frequency power supply 16. Is adjusted so that the bias voltage of the substrate becomes 0V. In this state, the bias voltage applied to the application electrode 12 is increased in the second radical generation method described above, contains high-density CF 3 radicals, and the density ratio of CF 3 radicals to CF 2 radicals is 10 or less. Generate radicals. When etching SiO 2 / resist film using such radicals,
Although the etching rate of SiO 2 increases, the etching rate of the resist decreases. As a result, SiO 2 etch selectivity in the etching of the SiO 2 / resist film is improved.

印加電極１２に印加するバイアス電圧は、通常７００Ｖ以上、好ましくは８００Ｖ以上、より好ましくは９００Ｖ以上である。バイアス電圧を上記範囲、特に９００Ｖ以上にすることによって、ＣＦ3ラジカルとＣＦ2ラジカルとの密度比が通常１０以下、好ましくは５以下、より好ましくは３以下となり、ＳｉＯ2／レジスト膜のエッチングにおけるＳｉ
Ｏ2エッチング選択性が向上する。このように、ＳｉＯ2エッチング選択性が向上することによって、ＳｉＯ2／レジスト膜を有する基板において、コンタクトホールの垂直加工が
可能となる。 The bias voltage applied to the application electrode 12 is usually 700 V or higher, preferably 800 V or higher, more preferably 900 V or higher. By setting the bias voltage within the above range, particularly 900 V or more, the density ratio of CF 3 radicals to CF 2 radicals is usually 10 or less, preferably 5 or less, more preferably 3 or less, and in etching of SiO 2 / resist film. Si
O 2 etching selectivity is improved. Thus, by improving the SiO 2 etching selectivity, the contact hole can be vertically processed in the substrate having the SiO 2 / resist film.

本発明に係る第三のエッチング方法は、Ｆ2ガスを低濃度で含む混合ガスを導入してＳ
ｉＯ2膜とレジストとからなる膜をエッチングする方法である。たとえば、エッチング基
板１７としてＳｉＯ2膜とレジスト膜とからなる膜（ＳｉＯ2／レジスト膜）を有する基板を基板搭載用電極１３に設置し、Ｆ2ガスを含む混合ガス、好ましくはＦ2ガスと不活性ガ
スとの混合ガスを、Ｆ2ガス濃度が０．１〜４体積％、好ましくは１．０〜３．５体積％
の条件で、チャンバー１１に導入する。 In the third etching method according to the present invention, a mixed gas containing a low concentration of F 2 gas is introduced and S is added.
This is a method of etching a film composed of an iO 2 film and a resist. For example, a substrate having a film made of a SiO 2 film and the resist film as an etching substrate 17 (SiO 2 / resist film) was placed on the substrate mounting electrode 13, mixed gas containing F 2 gas, preferably a F 2 gas The mixed gas with the inert gas has an F 2 gas concentration of 0.1 to 4% by volume, preferably 1.0 to 3.5% by volume.
It introduce | transduces into the chamber 11 on condition of this.

次に、高周波電源１６を用いて基板搭載用電極１３に周波数２ＭＨｚの高周波を印加して、基板のバイアス電圧が０Ｖ以下となるように調整する。この状態で、印加電極１２に高周波と低周波を印加し、低周波の出力を調節して所定のバイアス電圧を印加することにより、ＣＦ3ラジカルとＣＦ2ラジカルとを含むラジカルが発生する。印加電極１２に印加するバイアス電圧は、特に限定されないが、好ましくは４８０Ｖ以上、より好ましくは７００Ｖ以上である。バイアス電圧を上記範囲、特に９００Ｖ以上にすることによって、高密度のラジカルを得ることができる。 Next, a high frequency of 2 MHz is applied to the substrate mounting electrode 13 using the high frequency power supply 16 to adjust the substrate bias voltage to 0 V or less. In this state, by applying a high frequency and a low frequency to the application electrode 12 and adjusting a low frequency output and applying a predetermined bias voltage, radicals including CF 3 radicals and CF 2 radicals are generated. The bias voltage applied to the application electrode 12 is not particularly limited, but is preferably 480 V or more, more preferably 700 V or more. By setting the bias voltage within the above range, particularly 900 V or higher, high-density radicals can be obtained.

このように、Ｆ2ガスを低濃度で含む混合ガスを導入して発生させたラジカルを用いて
ＳｉＯ2／レジスト膜をエッチングすることにより、ＳｉＯ2／レジスト膜のエッチングにおいてＳｉＯ2膜を選択的にエッチングすることができる。特に、Ｆ2ガス濃度が上記範囲にあるとＳｉＯ2／レジスト選択比は２０以上となる。Ｆ2ガス濃度が０．１体積％未満になるとＳｉＯ2のエッチング速度が著しく低下し、４．０体積％を超えるとＳｉＯ2のエッチング速度は増大するが、高いＳｉＯ2／レジスト選択比を得ることができない。 Thus, by etching the SiO 2 / resist film using a radical which is generated by introducing a mixed gas containing F 2 gas at a low concentration, selectively SiO 2 film in the etching of the SiO 2 / resist film Can be etched. In particular, when the F 2 gas concentration is in the above range, the SiO 2 / resist selection ratio is 20 or more. When the F 2 gas concentration is less than 0.1% by volume, the SiO 2 etching rate is remarkably reduced, and when it exceeds 4.0% by volume, the SiO 2 etching rate is increased, but a high SiO 2 / resist selectivity ratio is obtained. I can't.

ＳｉＯ2／レジスト膜を有する基板のプラズマエッチングにおいて、ＳｉＯ2エッチングの選択性が著しく向上することによって、高精度でコンタクトホールの垂直加工が可能となる。 In the plasma etching of the substrate having the SiO 2 / resist film, the selectivity of the SiO 2 etching is remarkably improved, so that the contact hole can be vertically processed with high accuracy.

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は、この実施例により何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited at all by this Example.

図１に示すエッチング装置を用いて上記方法に従って、下記の条件でラジカルを発生させ、ＳｉＯ2／レジストを有するエッチング用基板の０．６μｍコンタクトホールにおけ
るエッチングを行なった。結果を図３および図４に示す。 Using the etching apparatus shown in FIG. 1, according to the above method, radicals were generated under the following conditions to etch the etching substrate having SiO 2 / resist in a 0.6 μm contact hole. The results are shown in FIG. 3 and FIG.

フッ素供給源：Ｆ2／Ａｒ＝５／９５ｓｃｃｍの混合ガス
印加電極：グラファイト電極
下部電極：ステンレス（ＳＵＳ）電極
高周波電源：周波数１３．５６ＭＨｚ、出力１５００Ｗ
低周波電源：周波数４５０ｋＨｚ、出力０〜５５０Ｗ
チャンバー内圧力：４Ｐａ
電子密度：１．３×１０11ｃｍ-3
下部電極用電源：周波数２ＭＨｚ
基板バイアス電圧：０Ｖ
（ラジカル密度の測定方法）
チャンバー内にＩＲレーザーを照射し、ＣＦ3ラジカル（１２６２．１０ｃｍ-1）、Ｃ
Ｆ2ラジカル（１１３２．７５ｃｍ-1）、ＣＦラジカル（１３０８．４９ｃｍ-1および１
３０８．５０ｃｍ-1）の赤外吸収スペクトルによりチャンバー内での各ラジカルの密度を測定した。 Fluorine supply source: F 2 / Ar = 5/95 sccm mixed gas Applied electrode: Graphite electrode Lower electrode: Stainless steel (SUS) electrode High frequency power source: Frequency 13.56 MHz, output 1500 W
Low frequency power supply: Frequency 450 kHz, output 0-550 W
Chamber pressure: 4Pa
Electron density: 1.3 × 10 11 cm −3
Lower electrode power supply: Frequency 2MHz
Substrate bias voltage: 0V
(Measurement method of radical density)
Irradiation of IR laser into chamber, CF 3 radical (1262.110 cm −1 ), C
F 2 radical (11332.75 cm −1 ), CF radical (1308.49 cm −1 and 1
The density of each radical in the chamber was measured by an infrared absorption spectrum of 308.50 cm −1 ).

（エッチング速度の測定方法）
レジストをマスクとしてＳｉＯ2膜をエッチングした後、得られた基板を走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）により観察し、レジストとＳｉＯ2膜の厚さをそれぞれ測定して、両者の
エッチング速度を算出した。 (Measurement method of etching rate)
After etching the SiO 2 film using the resist as a mask, the obtained substrate was observed with a scanning electron microscope (SEM), the thicknesses of the resist and the SiO 2 film were measured, and the etching rates of both were calculated.

図３によると、印加電極に印加したバイアス電圧を６００Ｖ以下に調整することによって、ＣＦ3ラジカルを高密度（４×１０12ｃｍ-3以上）かつ高純度（８５％以上）で発生
させることができた。また、チャンバー内に存在するラジカルの赤外吸収スペクトルを測定しながら、印加電極に印加するバイアス電圧を適宜調節することによって、チャンバー内に存在するＣＦ2ラジカルの密度を変化させることができ、ＣＦ3ラジカルとＣＦ2ラジ
カルとＣＦラジカルの比率を制御できることが確認された。 According to FIG. 3, by adjusting the bias voltage applied to the application electrode to 600 V or less, CF 3 radicals can be generated with high density (4 × 10 12 cm −3 or more) and high purity (85% or more). did it. In addition, the density of CF 2 radicals present in the chamber can be changed by appropriately adjusting the bias voltage applied to the applied electrode while measuring the infrared absorption spectrum of the radicals present in the chamber. It was confirmed that the ratio of 3 radicals, CF 2 radicals and CF radicals can be controlled.

図４によると、印加電極に印加したバイアス電圧の増加とともに、ＳｉＯ2膜のエッチ
ング速度は増大したが、レジスト膜のエッチング速度は低下した。その結果、上部電極に印加するバイアス電圧を増加させることによって、ＳｉＯ2／レジスト膜におけるＳｉＯ2エッチング選択性を向上できることが確認された。 According to FIG. 4, with the increase of the bias voltage applied to the application electrode, the etching rate of the SiO 2 film increased, but the etching rate of the resist film decreased. As a result, by increasing the bias voltage applied to the upper electrode, can be improved SiO 2 etch selectivity in SiO 2 / resist film was confirmed.

図１に示すエッチング装置を用いて上記第三のエッチング方法に従って、下記の条件でラジカルを発生させ、ＳｉＯ2／レジストを有するエッチング用基板の０．６μｍコンタ
クトホールにおけるエッチングを行なった。エッチング速度は実施例１と同様にして測定した。結果を図５に示す。 Using the etching apparatus shown in FIG. 1, according to the third etching method, radicals were generated under the following conditions, and etching was performed in the 0.6 μm contact hole of the etching substrate having SiO 2 / resist. The etching rate was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIG.

フッ素供給源：Ｆ2／Ａｒ＝３／９７〜２５／７５ｓｃｃｍの混合ガス
混合ガス流量：１００ｓｃｃｍ
印加電極：グラファイト電極
下部電極：ステンレス（ＳＵＳ）電極
チャンバー内圧力：４Ｐａ
電子密度：１．３×１０12ｃｍ-3
下部電極用電源：周波数２ＭＨｚ
基板バイアス電圧：−４００Ｖ
印加電極バイアス電圧：９２０Ｖ
図５によると、チャンバーに導入した混合ガスのフッ素濃度が低下するとともに、ＳｉＯ2／レジスト膜におけるＳｉＯ2エッチング選択性が向上し、フッ素濃度が５．０体積％未満になるとＳｉＯ2／レジスト選択比が顕著に増大した。具体的には、Ｆ2／（Ａｒ＋Ｆ2）＝３体積％のとき、ＳｉＯ2／レジスト選択比＝３５であった。 Fluorine supply source: F 2 / Ar = 3/97 to 25/75 sccm mixed gas Mixed gas flow rate: 100 sccm
Applied electrode: Graphite electrode Lower electrode: Stainless steel (SUS) electrode Chamber pressure: 4 Pa
Electron density: 1.3 × 10 12 cm −3
Lower electrode power supply: Frequency 2MHz
Substrate bias voltage: -400V
Applied electrode bias voltage: 920V
According to FIG. 5, with reduced fluorine concentration in the mixed gas introduced into the chamber, SiO 2 / resist film SiO 2 etching selectivity is improved in, the fluorine concentration is less than 5.0% by volume, SiO 2 / resist selectivity The ratio increased significantly. Specifically, when F 2 / (Ar + F 2 ) = 3% by volume, the SiO 2 / resist selection ratio was 35.

本発明は、ＣＦ3ラジカルを選択的に発生させてＳｉＯ2膜のエッチング速度を増大させることができ、半導体装置の製造効率を向上させることができる。また、ＣＦ3ラジカル
とＣＦ2ラジカルの密度比を変化させてＳｉＯ2／レジスト膜におけるＳｉＯ2エッチング
選択性を向上させることができ、半導体装置を高精度で製造することができる。 The present invention can selectively generate CF 3 radicals to increase the etching rate of the SiO 2 film and improve the manufacturing efficiency of the semiconductor device. Also, CF 3 by varying the density ratio of the radical and CF 2 radicals can be improved SiO 2 etch selectivity in SiO 2 / resist film, it is possible to manufacture a semiconductor device with high precision.

また、低フッ素濃度のフッ素含有混合ガスを使用することによってもＳｉＯ2／レジス
ト膜におけるＳｉＯ2エッチング選択性を向上させることができ、半導体装置を高精度で
製造することができる。 Also, it is possible to improve the SiO 2 etch selectivity in SiO 2 / resist film by using a low fluorine concentration of the fluorine-containing gas mixture, it is possible to manufacture a semiconductor device with high precision.

図１は、本発明に係るエッチング装置の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of an etching apparatus according to the present invention. 図２は、本発明に係るエッチング装置の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of an etching apparatus according to the present invention. 図３は、発生したラジカル密度とカーボン材料に印加したバイアス電圧との関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the generated radical density and the bias voltage applied to the carbon material. 図４は、ＳｉＯ2／レジスト膜におけるエッチング速度およびＳｉＯ2選択率とカーボン材料に印加したバイアス電圧との関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the etching rate and SiO 2 selectivity in the SiO 2 / resist film and the bias voltage applied to the carbon material. 図５は、ＳｉＯ2／レジスト膜エッチングにおけるＳｉＯ2選択率とチャンバーに導入した混合ガスのフッ素ガス濃度との関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the SiO 2 selectivity in etching SiO 2 / resist film and the fluorine gas concentration of the mixed gas introduced into the chamber.

符号の説明Explanation of symbols

１ エッチング装置
１１ チャンバー
１２ 印加電極（カーボン材料）
１３ 基板搭載用電極
１４ 印加電極用高周波電源
１５ 低周波電源
１６ 基板搭載電極用高周波電源
１７ エッチング基板
１８ ガス供給口
１９ ガス排出口
２０ 赤外吸収スペクトル測定用窓
２１ ＩＲレーザー
２２ 低域フィルター DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Etching apparatus 11 Chamber 12 Applied electrode (carbon material)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Substrate mounting electrode 14 High frequency power source for applied electrode 15 Low frequency power source 16 High frequency power source for substrate mounting electrode 17 Etching substrate 18 Gas supply port 19 Gas outlet 20 IR absorption spectrum measurement window 21 IR laser 22 Low-pass filter

Claims (12)

カーボン材料を内設したチャンバーにＦ2ガスまたはＦ2ガスと不活性ガスとの混合ガスを導入し、該カーボン材料にバイアス電圧を印加することにより該カーボン材料から炭素原子を供給して高密度のラジカルを発生させるラジカル発生方法であって、該カーボン材料に６００Ｖ以下のバイアス電圧を印加することによってＣＦ3ラジカルを選択的に形成
させて高純度のＣＦ3ラジカルを発生させることを特徴とするラジカル発生方法。 High density by supplying carbon atoms from the carbon material by introducing F 2 gas or mixed gas of F 2 gas and inert gas into the chamber containing the carbon material and applying a bias voltage to the carbon material a radical generating method of generating a radical, characterized in that to generate a high purity CF 3 radical by selectively forming a CF 3 radical by applying the following bias voltage 600V to the carbon material Radical generation method. 前記炭素原子が前記カーボン材料のマグネトロンスパッタリングにより発生することを特徴とする請求項１に記載のラジカル発生方法。   The radical generating method according to claim 1, wherein the carbon atom is generated by magnetron sputtering of the carbon material. 前記バイアス電圧が、高周波と低周波を並列に接続した二周波結合マグネトロンにより前記カーボン材料に印加されることを特徴とする請求項１または２に記載のラジカル発生方法。   The radical generating method according to claim 1 or 2, wherein the bias voltage is applied to the carbon material by a dual-frequency coupled magnetron in which a high frequency and a low frequency are connected in parallel. 前記バイアス電圧が、４８０〜６００Ｖであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のラジカル発生方法。   The radical generating method according to any one of claims 1 to 3, wherein the bias voltage is 480 to 600V. カーボン材料を内設したチャンバーにＦ2ガスまたはＦ2ガスと不活性ガスとの混合ガスを導入し、該カーボン材料にバイアス電圧を印加することにより該カーボン材料から炭素原子を供給して高密度のラジカルを発生させるラジカル発生方法であって、前記チャンバー内に発生したラジカルの赤外吸収スペクトルを測定しながら該カーボン材料に印加するバイアス電圧を調節することによって、ＣＦ3ラジカルとＣＦ2ラジカルとＣＦラジカルとの割合を任意に制御することを特徴とするラジカル発生方法。 High density by supplying carbon atoms from the carbon material by introducing F 2 gas or mixed gas of F 2 gas and inert gas into the chamber containing the carbon material and applying a bias voltage to the carbon material A radical generating method for generating the radicals of CF 3 and CF 2 radicals by adjusting a bias voltage applied to the carbon material while measuring an infrared absorption spectrum of the radicals generated in the chamber. A radical generating method characterized by arbitrarily controlling a ratio with a CF radical. 前記炭素原子が前記カーボン材料のマグネトロンスパッタリングにより発生することを特徴とする請求項５に記載のラジカル発生方法。   6. The radical generating method according to claim 5, wherein the carbon atoms are generated by magnetron sputtering of the carbon material. 前記バイアス電圧が、高周波と低周波を並列に接続した二周波結合マグネトロンにより前記カーボン材料に印加され、かつ該低周波の出力を調節することによって調節されることを特徴とする請求項５または６に記載のラジカル発生方法。   The bias voltage is applied to the carbon material by a dual-frequency coupled magnetron in which a high frequency and a low frequency are connected in parallel, and is adjusted by adjusting the output of the low frequency. The method for generating radicals described in 1. 請求項１〜４のいずれかに記載のラジカル発生方法により発生させた高純度のＣＦ3ラ
ジカルを用いてシリコン酸化膜をエッチングすることを特徴とするシリコン酸化膜のエッチング方法。 5. A method for etching a silicon oxide film, comprising etching a silicon oxide film using high-purity CF 3 radicals generated by the radical generating method according to claim 1. 請求項５〜７のいずれかに記載のラジカル発生方法により発生させたＣＦ3ラジカルと
ＣＦ2ラジカルとを含むラジカルを用いてシリコン酸化膜とレジストとからなる膜をエッ
チングするエッチング方法であり、ＣＦ3ラジカル密度とＣＦ2ラジカル密度との比（ＣＦ3／ＣＦ2）が１０以下であることを特徴とするエッチング方法。 An etching method for etching a film composed of a silicon oxide film and a resist using a radical containing a CF 3 radical and a CF 2 radical generated by the radical generating method according to claim 5, 3. An etching method, wherein a ratio of 3 radical density to CF 2 radical density (CF 3 / CF 2 ) is 10 or less. 印加電極と対向電極とが内設されたチャンバーと、該チャンバーにＦ2ガスまたはＦ2ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給する手段とを有するラジカル発生装置であって、
前記印加電極がカーボン材料からなり、かつ該印加電極には高周波電源と低周波電源とを並列に接続した二周波結合マグネトロンが接続され、
前記チャンバーには、赤外吸収分光装置から照射されるＩＲレーザーが前記印加電極と対向電極との間を通過するように、赤外吸収分光装置が接続されていることを特徴とするラジカル発生装置。 A radical generator having a chamber in which an application electrode and a counter electrode are provided, and means for supplying F 2 gas or a mixed gas of F 2 gas and inert gas to the chamber,
The application electrode is made of a carbon material, and the application electrode is connected to a dual frequency coupled magnetron in which a high frequency power source and a low frequency power source are connected in parallel,
An infrared absorption spectrometer is connected to the chamber so that an IR laser irradiated from the infrared absorption spectrometer passes between the application electrode and the counter electrode. . 印加電極と基板搭載用電極とが内設されたチャンバーと、該チャンバーにＦ2ガスまた
はＦ2ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給する手段とを有するエッチング装置であって
、
前記印加電極がカーボン材料からなり、かつ該印加電極には高周波電源と低周波電源とを並列に接続した二周波結合マグネトロンが接続され、
前記基板搭載用電極にはエッチング基板を搭載することができ、
前記チャンバーには、赤外吸収分光装置から照射されるＩＲレーザーが前記印加電極と基板搭載用電極との間を通過するように、赤外吸収分光装置が接続されていることを特徴とするエッチング装置。 An etching apparatus comprising: a chamber in which an application electrode and a substrate mounting electrode are provided; and means for supplying an F 2 gas or a mixed gas of an F 2 gas and an inert gas to the chamber,
The application electrode is made of a carbon material, and the application electrode is connected to a dual frequency coupled magnetron in which a high frequency power source and a low frequency power source are connected in parallel,
An etching substrate can be mounted on the substrate mounting electrode,
Etching characterized in that an infrared absorption spectrometer is connected to the chamber so that an IR laser irradiated from the infrared absorption spectrometer passes between the application electrode and the substrate mounting electrode. apparatus. カーボン材料を内設したチャンバーにＦ2ガスと不活性ガスとの混合ガスを導入し、該
カーボン材料にバイアス電圧を印加することにより該カーボン材料から炭素原子を供給してＣＦ3ラジカルとＣＦ2ラジカルとを含むラジカルを発生させ、該ラジカルを用いてシリコン酸化膜とレジストとからなる膜をエッチングするエッチング方法であって、前記混合ガス中のＦ2ガス濃度が０．１〜４．０体積％の範囲にあることを特徴とするエッチング
方法。 A mixed gas of F 2 gas and inert gas is introduced into a chamber containing the carbon material, and a carbon atom is supplied from the carbon material by applying a bias voltage to the carbon material, so that the CF 3 radical and the CF 2 An etching method for generating radicals including radicals and etching a film made of a silicon oxide film and a resist using the radicals, wherein the F 2 gas concentration in the mixed gas is 0.1 to 4.0 volumes. Etching method characterized by being in the range of%.
JP2004322087A 2003-11-11 2004-11-05 Etching method of silicon oxide film in semiconductor manufacturing Expired - Fee Related JP4679880B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004322087A JP4679880B2 (en) 2003-11-11 2004-11-05 Etching method of silicon oxide film in semiconductor manufacturing

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003381583 2003-11-11
JP2004322087A JP4679880B2 (en) 2003-11-11 2004-11-05 Etching method of silicon oxide film in semiconductor manufacturing

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2005167217A true JP2005167217A (en) 2005-06-23
JP2005167217A5 JP2005167217A5 (en) 2007-11-29
JP4679880B2 JP4679880B2 (en) 2011-05-11

Family

ID=34741647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004322087A Expired - Fee Related JP4679880B2 (en) 2003-11-11 2004-11-05 Etching method of silicon oxide film in semiconductor manufacturing

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4679880B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07302786A (en) * 1994-04-28 1995-11-14 Tokyo Electron Ltd Apparatus for plasma treatment
JPH10242130A (en) * 1996-04-26 1998-09-11 Hitachi Ltd Plasma treating method and apparatus
JP2000173993A (en) * 1998-12-02 2000-06-23 Tokyo Electron Ltd Plasma treating apparatus and etching method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07302786A (en) * 1994-04-28 1995-11-14 Tokyo Electron Ltd Apparatus for plasma treatment
JPH10242130A (en) * 1996-04-26 1998-09-11 Hitachi Ltd Plasma treating method and apparatus
JP2000173993A (en) * 1998-12-02 2000-06-23 Tokyo Electron Ltd Plasma treating apparatus and etching method

Also Published As

Publication number Publication date
JP4679880B2 (en) 2011-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5410074B2 (en) Ozone gas concentration measurement method, ozone gas concentration measurement system, and substrate processing apparatus
JPS61136229A (en) Dry etching device
JP5620573B2 (en) Ozone generation system
JPH09185999A (en) Radical control method
JP2011249544A (en) Cluster beam generator, substrate processing apparatus, cluster beam generation method and substrate processing method
US7875199B2 (en) Radical generating method, etching method and apparatus for use in these methods
JP2002313776A (en) Dry etching method and dry etching device
Despax et al. Influence of the temporal variations of plasma composition on the cyclic formation of dust in hexamethyldisiloxane-argon radiofrequency discharges: Analysis by time-resolved mass spectrometry
EP3139403B1 (en) Cyclical plasma etching
JP4679880B2 (en) Etching method of silicon oxide film in semiconductor manufacturing
JP2003190762A (en) Apparatus for forming fluorine gas containing hydrogen fluoride
JPH0794130A (en) Control method and control device for radical
Sitanov et al. Kinetics of atomic recombination on silicon samples in chlorine plasma
JPH07263409A (en) Dry-etching method
JPH10242130A (en) Plasma treating method and apparatus
Nagai et al. Low-k SiOCH film etching process and its diagnostics employing Ar/C5F10O/N2 plasma
JPH08330278A (en) Surface processing method and surface processing device
JP2000200772A (en) Plasma processing method
JP3630073B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2019220508A (en) Etching method and plasma processing device
US20220367202A1 (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
JPS5855568A (en) Reactive ion etching method
JPH01244619A (en) Plasma dry etching process
JPH11102895A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS6255692B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071011

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071011

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080331

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100824

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101018

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20101018

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101109

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110106

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110125

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110202

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140210

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees