JPH06338479A - Etching method - Google Patents
Etching methodInfo
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- JPH06338479A JPH06338479A JP6085575A JP8557594A JPH06338479A JP H06338479 A JPH06338479 A JP H06338479A JP 6085575 A JP6085575 A JP 6085575A JP 8557594 A JP8557594 A JP 8557594A JP H06338479 A JPH06338479 A JP H06338479A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体ウエハな
どの被処理体にエッチングを行うためのエッチング方法
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an etching method for etching an object to be processed such as a semiconductor wafer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、例えばドライエッチング方法にお
いては、半導体素子の代表的な絶縁材料であるＳｉＯ2
の薄膜にコンタクトホールをプラズマ雰囲気中でエッチ
ングする場合、使用するエッチングガスとして、Ｈ2を
添加した例えばＣＦ4＋Ｈ2の混合ガスや、あるいまた特
開昭６１−１４２７４４号公報に開示されているＣＨ2
Ｆ2＋ＣＯ2の混合ガスや、その他例えばＣＨＦ3ガス＋
ＣＯの混合ガスなど、Ｈ結合を有するＣＨxＦy系ガスと
ＣＯ2、ＣＯとの混合ガスが多く用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in a dry etching method, SiO 2 which is a typical insulating material for semiconductor elements is used.
When etching a contact hole in a thin film of the above in a plasma atmosphere, an etching gas used is, for example, a mixed gas of CF 4 + H 2 to which H 2 is added, or is disclosed in JP-A-61-142744. CH 2
Mixed gas of F 2 + CO 2 or other such as CHF 3 gas +
A mixed gas of a CH x F y based gas having an H bond and CO 2 , CO such as a mixed gas of CO is often used.
【０００３】その結果、例えばＣＨＦ3ガスとＣＯとの
混合ガスの場合、対Ｓｉにおける選択比（基板であるＳ
ｉのエッチングレートに対するその上に形成されるＳｉ
Ｏ2膜のエッチングレート比）は、５０という高い値が
得られている。また対多結晶シリコン膜、例えばポリ−
Ｓｉの場合でも約５０という高い選択比が得られてい
る。As a result, in the case of a mixed gas of CHF 3 gas and CO, for example, the selection ratio with respect to Si (the substrate S
Si formed on the etching rate of i
The etching rate ratio of the O 2 film) is as high as 50. In addition, a polycrystal silicon film, for example, poly-
Even in the case of Si, a high selection ratio of about 50 is obtained.
【０００４】このように従来はＳｉＯ2に代表される酸
化膜をエッチングする場合、下地のＳｉや多結晶シリコ
ンに対して選択的に酸化膜をエッチングするため、叙上
のように、適宜Ｈ2を添加したり、あるいはＨ結合を有
するＣＨxＦy系ガスを使用してエッチングを行っていた
のである。As described above, when the oxide film typified by SiO 2 is conventionally etched, since the oxide film is selectively etched with respect to the underlying Si or polycrystalline silicon, as described above, H 2 is appropriately added. Was added, or etching was performed using a CH x F y based gas having an H bond.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うにエッチングガスとして、Ｈ2を添加したＣＦ4＋Ｈ2
の混合ガスや、Ｈ結合を有するＣＨＦ3ガスとＣＯとの
混合ガスでは、そのように対Ｓｉやポリ−Ｓｉにおける
選択比は高いものの、下地がそれ以外の材質、例えばＳ
ｉＮ（シリコンナイトライド）や金属（例えばＡｌな
ど）の場合には選択比が極端に低下してしまうという問
題があった。However, as described above, CF 4 + H 2 containing H 2 as an etching gas is added.
Mixing or gas, the mixed gas of CHF 3 gas and CO with H bond, but so to Si and the selection ratio in poly -Si high, the material underlying the other, for example, S
In the case of iN (silicon nitride) or metal (such as Al), there is a problem that the selection ratio is extremely lowered.
【０００６】例えばエッチングガスとしてＣＨＦ3ガス
とＣＯとの混合ガスを使用した場合、対ＳｉＮの場合で
は選択比が僅かに１．０しか得られず、対Ａｌの場合で
も４．０程度の選択比しか得られなかったのである。即
ち、従来使用されてきているＨを含むエッチングガスを
使用したフッ素ガス系のプラズマ雰囲気中でエッチング
を行った場合、例えば下地の膜種がＳｉＮの場合、 ＳｉＮ＋ＣＦX +＋Ｈ+→ＳｉＦX↑＋ＮＨX↑＋ＨＣＮ↑
＋ＮＨXＦ↑ という反応を起こして下地であるＳｉＮに対してもエッ
チングが進行してしまい、その結果対ＳｉＮにおける選
択比の低下を招いていた。For example, when a mixed gas of CHF 3 gas and CO is used as an etching gas, the selection ratio with respect to SiN is only 1.0, and the selection ratio with respect to Al is about 4.0. Only the ratio was obtained. That is, when etching is performed in a fluorine gas-based plasma atmosphere using an etching gas containing H that has been conventionally used, for example, when the underlying film type is SiN, SiN + CF X + + H + → SiF X ↑ + NH X ↑ + HCN ↑
A reaction of + NH x F ↑ occurs, and etching progresses even with respect to SiN as a base, resulting in a decrease in the selection ratio with respect to SiN.
【０００７】一方、半導体素子の一層の微細化に伴い、
隣接するゲート（ポリシリコン）どうしの間隔が近年益
々小さくなってきており、これによってコンタクトホー
ル開口形成のためのリソグラフィーの寸法精度が一層要
求されるようになってきているが、リソグラフィーの寸
法精度には限界がある。従来のエッチングガスを用いる
技術では、間隔の微細化されたゲートに関連してセルフ
ァラインコンタクトホールをエッチングにより形成する
時に、酸化膜（ＳｉＯ2）と、ポリシリコンゲートを覆
う窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4）とを厳密に選択してエッチングを
行える可能性は高くなかった。On the other hand, with further miniaturization of semiconductor elements,
In recent years, the distance between adjacent gates (polysilicon) has become smaller and smaller, which has made it more demanding for the dimensional accuracy of lithography for forming contact hole openings. Has a limit. In the conventional technique using an etching gas, an oxide film (SiO 2 ) and a nitride film (Si 3 N 3 ) that covers the polysilicon gate are formed when the self-alignment contact holes are formed by etching in relation to the gate with a finer spacing. 4 ) The possibility that etching could be performed by strictly selecting and was not high.
【０００８】また、従来のエッチングでは、エッチング
後の反応生成物例えばフッ化アルミニウム系化合物（Ａ
ｌＦx系）がコンタクトホール側壁に付着し（フェンス
やクラウンと一般に呼ばれている）、エッチング処理後
の工程、例えばアッシング処理や洗浄処理の工程でそれ
を除去する必要があり、しかもそれを除去することは非
常に困難であった。Further, in the conventional etching, a reaction product after etching, such as an aluminum fluoride compound (A
(1F x system) adheres to the side wall of the contact hole (commonly called a fence or a crown), and it is necessary to remove it in a step after the etching process, for example, an ashing process or a cleaning process, and it is removed. It was very difficult to do.
【０００９】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その第１の目的は、下地の膜種にかかわらず、常
に高い選択比が得られるエッチング方法を提供すること
にある。また第２の目的は、きわめて微細化されたパタ
ーンを有する被処理体に対しても、酸化膜と窒化膜とを
厳密に選択してエッチングすることができるエッチング
方法を提供することにある。さらに第３の目的は、形成
されるコンタクトホールの側壁に前記したフェンスやク
ラウンが発生するのを防止できるエッチング方法するこ
とにある。The present invention has been made in view of the above points, and a first object thereof is to provide an etching method which can always obtain a high selection ratio regardless of the type of the underlying film. A second object of the present invention is to provide an etching method capable of strictly selecting an oxide film and a nitride film for etching even an object to be processed having an extremely fine pattern. Further, a third object is to provide an etching method capable of preventing the above-mentioned fence and crown from being generated on the side wall of the formed contact hole.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、まず請求項１によれば、処理室内に処理ガスを導入
して当該処理室内の被処理体に対してエッチングを行う
方法において、前記処理ガスとして、Ｈを含まない少な
くとも４族と７族の元素を含有するガスとＣＯとの混合
ガスを含むエッチングガスを用いることを特徴とする、
エッチング方法が提供される。Ｈを含まない少なくとも
４族と７族の元素を含有するガスとしては、後述のハロ
ゲン化炭化系ガスの項で挙げる各種ガスの他に、ＳｉＦ
4、Ｓｉ2Ｆ6、Ｓｉ3Ｆ8、ＳｉＣｌ4等のガスがある。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for introducing a processing gas into a processing chamber to etch an object to be processed in the processing chamber. As a processing gas, an etching gas containing a mixed gas of CO containing at least an element of Group 4 and Group 7 not containing H and CO is used,
An etching method is provided. Examples of the gas containing at least Group 4 and Group 7 elements not containing H include SiF in addition to various gases mentioned in the section of the halogenated carbonization-based gas described later.
There are gases such as 4 , Si 2 F 6 , Si 3 F 8 and SiCl 4 .
【００１１】また請求項２によれば、処理室内に処理ガ
スを導入して、当該処理室内の被処理体に対してエッチ
ングを行う方法において、前記処理ガスとして、Ｈを含
まない少なくとも４族と７族の元素を含有するガスとＣ
Ｏとの混合ガスを含むエッチングガスと、このエッチン
グガスの約８６％以上の不活性ガスとの、混合ガスを用
いることを特徴とする、エッチング方法が提供される。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of introducing a processing gas into a processing chamber to perform etching on an object to be processed in the processing chamber, wherein the processing gas is at least a group 4 containing no H. Gas containing element of Group 7 and C
An etching method is provided, which uses a mixed gas of an etching gas containing a mixed gas of O and an inert gas of about 86% or more of the etching gas.
【００１２】またさらに請求項３によれば、処理室内に
処理ガスを導入して、当該処理室内の被処理体に対して
エッチングを行う方法において、前記処理ガスとし
て、Ｈを含まない少なくとも４族と７族の元素を含有す
るガスとＣＯとの混合ガスを含むエッチングガスと、こ
のエッチングガスの約８６％以上の不活性ガスと、Ｏを
含有するガスとの混合ガスを用いることを特徴とする、
エッチング方法が提供される。According to a third aspect of the present invention, in the method of introducing a processing gas into the processing chamber to perform etching on an object to be processed in the processing chamber, the processing gas does not contain at least H group 4. An etching gas containing a mixed gas of CO and a gas containing an element of Group 7 and a mixed gas of an inert gas of about 86% or more of this etching gas and a gas containing O is used. To do
An etching method is provided.
【００１３】Ｏを含有するガスを使用する場合、当該ガ
スの量は、請求項４に記載したように、１０ｓｃｃｍ以
下の量に設定してもよく、またＯを含有するガスとし
て、請求項５に記載したように、例えばＯ2を用いても
よい。When a gas containing O is used, the amount of the gas may be set to an amount of 10 sccm or less as described in claim 4, and as the gas containing O, the gas of claim 5 may be used. For example, O 2 may be used as described in 1.
【００１４】そして前記した各エッチング方法におい
て、請求項６に記載したように、少なくとも４族と７族
の元素を含有するガスは、ハロゲン化炭化系ガスとして
もよく、また請求項７に記載したように、ハロゲン化炭
化系ガスは、飽和フッ化炭素化合物、不飽和フッ化炭素
化合物、飽和混成ハロゲン化炭素化合物、又は不飽和混
成ハロゲン化合物から選択される各種の化合物ガスであ
ってもよい。In each of the above-mentioned etching methods, as described in claim 6, the gas containing at least the elements of groups 4 and 7 may be a halogenated carbonized gas, and also in claim 7. As described above, the halogenated carbonized gas may be various compound gases selected from a saturated fluorocarbon compound, an unsaturated fluorocarbon compound, a saturated mixed halogenated carbon compound, or an unsaturated mixed halogen compound.
【００１５】飽和混成ハロゲン化炭素化合物としては、
例えば化１に示すような結合状態を有するＣＣｌＦ3が
ある。As the saturated hybrid carbon halide compound,
For example, there is CClF 3 having a bonding state as shown in Chemical formula 1.
【００１６】[0016]
【化１】 [Chemical 1]
【００１７】また不飽和混成ハロゲン化合物には、二重
結合、三重結合が１つ以上あるもの、例えば化２に示す
ようなＣ2ＣｌＦ3がある。The unsaturated hybrid halogen compound includes one having one or more double bonds or triple bonds, for example, C 2 ClF 3 shown in Chemical formula 2 .
【００１８】[0018]
【化２】 [Chemical 2]
【００１９】ハロゲン化炭化系ガスとしては、例えば請
求項８に記載したように、ＣｘＦｙ系ガスであって、ｙ
≦２ｘ＋２の関係を有するものを用いてもよく、例えば
請求項９に記載したＣ4Ｆ8を用いてもよい。そしてｙ＝
２ｘ＋２の関係式を満たすものとしては、飽和フッ化炭
素化合物ガスである、ＣＦ4、Ｃ3Ｆ8、Ｃ5Ｆ12、Ｃ7Ｆ
16、Ｃ9Ｆ20、Ｃ2Ｆ6、Ｃ4Ｆ10、Ｃ6Ｆ14、Ｃ8Ｆ18、Ｃ
10Ｆ22 等のガスが有り、またｙ＜２ｘ＋２の関係式を
満たすものとしては、不飽和フッ化炭素化合物ガスであ
る二重結合、三重結合が１つ以上あるもの、例えばＣ2
Ｆ4、Ｃ2Ｆ2、Ｃ3Ｆ7、Ｃ3Ｆ4、Ｃ4Ｆ8、Ｃ4Ｆ6、Ｃ4Ｆ
4、Ｃ4Ｆ2、Ｃ5Ｆ10、Ｃ5Ｆ8、Ｃ5Ｆ6、Ｃ5Ｆ4、Ｃ6Ｆ
12、Ｃ6Ｆ10、Ｃ6Ｆ8、Ｃ6Ｆ6 等のガスが有る。The halogenated carbonized gas is, for example, a CxFy based gas, wherein y
Those having a relationship of ≦ 2x + 2 may be used, and for example, C 4 F 8 described in claim 9 may be used. And y =
Satisfying the relational expression of 2x + 2 is a saturated fluorocarbon compound gas such as CF 4 , C 3 F 8 , C 5 F 12 , C 7 F.
16 , C 9 F 20 , C 2 F 6 , C 4 F 10 , C 6 F 14 , C 8 F 18 , C
There are gases such as 10 F 22 and those satisfying the relational expression of y <2x + 2 are unsaturated fluorocarbon compound gases having at least one double bond or triple bond, for example, C 2
F 4 , C 2 F 2 , C 3 F 7 , C 3 F 4 , C 4 F 8 , C 4 F 6 , C 4 F
4 , C 4 F 2 , C 5 F 10 , C 5 F 8 , C 5 F 6 , C 5 F 4 , C 6 F
There are gases such as 12 , C 6 F 10 , C 6 F 8 and C 6 F 6 .
【００２０】そして前記した各エッチング方法における
エッチングガス中のＣＯの含有量は、請求項１０に記載
したように、５０％以上１００％未満としてもよく、な
お好ましくは、請求項１１に記載したように、７５％以
上１００％未満としてもよい。The content of CO in the etching gas in each of the above-mentioned etching methods may be 50% or more and less than 100% as described in claim 10, and more preferably as described in claim 11. In addition, it may be 75% or more and less than 100%.
【００２１】[0021]
【作用】本発明によれば、Ｈを含まないエッチングガス
を使用しているので、既述したようなＮＨXを生成する
反応は起こらない。即ち例えば窒化膜中のＮと反応する
Ｈがないので、選択性が大幅に向上する。According to the present invention, since the etching gas containing no H is used, the above-mentioned reaction for producing NH x does not occur. That is, for example, since there is no H that reacts with N in the nitride film, the selectivity is greatly improved.
【００２２】また本発明では、さらにＣＯを添加してい
るから、カーボンリッチの雰囲気であり、酸化膜、例え
ばＳｉＯ2に対するエッチングレートは向上している。
即ち、ＣＯの存在のため、例えば７族の元素とフッ素
（Ｆ）を用いた場合、下地の膜には、通常この下地膜と
は反応を起こさないカーボンリッチな保護膜が形成さ
れ。この保護膜がフッ素等時刈るの下地膜への付着を防
止し、そのブロッキング効果によって下地のエッチング
レートは低下する。その結果、下地膜に対する選択比は
大幅に向上するものである。Further, in the present invention, since CO is further added, the atmosphere is rich in carbon and the etching rate for the oxide film, for example, SiO 2 is improved.
That is, due to the presence of CO, when an element of Group 7 and fluorine (F) are used, for example, a carbon-rich protective film that does not react with the underlying film is usually formed on the underlying film. This protective film prevents adhesion to the underlayer film when it is cut off by fluorine, etc., and the blocking effect reduces the etching rate of the underlayer. As a result, the selection ratio with respect to the base film is greatly improved.
【００２３】これを図に基づいて説明すると、図１に示
したように、従来のＨを有しカーボンリッチ雰囲気を創
出しない例えば（ａ）ＣＨ3／ＣＯ、（ｂ）ＣＦ4／Ｈ2
／Ｏ2のエッチングガスの場合には、下地のフッ素ラジ
カルＦ*に対する保護膜形成が不十分なため、下地がＳ
ｉの場合には、Ｓｉｘが生成して下地であるＳｉがエッ
チングされてしまったり、またビアコンタクトホールを
形成する場合の下地であるＡｌの場合には、Ｆ*のスパ
ッタリングによって表面にＡｌＦｘ（フェンス）が形成
され、さらにセルフアラインコンタクトを形成する場合
の下地である、ＳｉＮの場合には、Ｆ*によってＳｉＮ
が生成されると共に、ＨによってＮＨXが生成して、下
地であるＳｉＮがエッチングされるという現象が生じて
いた。This will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, for example, (a) CH 3 / CO, (b) CF 4 / H 2 which has a conventional H and does not create a carbon-rich atmosphere.
In the case of the etching gas of / O 2, since the protective film is not sufficiently formed against the fluorine radicals F * of the base, the base is S
In the case of i, Six is generated and the underlying Si is etched, and in the case of Al that is the underlying when forming a via contact hole, F * sputtering causes AlFx (fence) on the surface. ) Is formed and is a base for forming a self-aligned contact. In the case of SiN, SiN is formed by F * .
Is generated, NH x is generated by H, and the underlying SiN is etched.
【００２４】しかしながら本願発明によれば、例えば
（ｃ）Ｃ4Ｆ8／ＣＯの場合には、同図に示したように、
前記各下地表面にカーボンリッチなデポが付着するの
で、これによって下地が保護され、前記の下地のエッチ
ングやフェンスの生成が発生しないものである。However, according to the present invention, in the case of (c) C 4 F 8 / CO, as shown in FIG.
Since the carbon-rich deposit is attached to the surface of each base, the base is protected by this, and the etching of the base and the generation of fences do not occur.
【００２５】なおＣＯの添加量は、後述の実施例で示す
ように、請求項１０に記載したような５０％以上１００
％未満が好ましく、なお好ましくは、請求項１１に記載
したような、７５％以上１００％未満とすることがよい
ことが判明している。The amount of CO added is 50% or more and 100% or more as described in claim 10, as shown in the examples below.
It has been found that it is preferably less than 75%, and more preferably 75% or more and less than 100%, as described in claim 11.
【００２６】また請求項２、３のようにエッチングガス
にその約８６％以上の不活性ガス、例えばＡｒ、Ｋｒあ
るいはＸｅの各ガスを添加することにより、フッ素ガス
の解離が効率よく行われ、例えばＣ4Ｆ8系ガスの場合に
は、Ａｒを添加することで、エッチングに有効な活性種
であるＣ2Ｆ4 +やＣＦ2 +が増加する一方で、選択性を低
下させるＦ*までの解離反応が進みにくくなり、これに
より、効率よくエッチングが促進される。また不活性ガ
スによるスパッタリング効果により、酸化膜上の堆積物
を減少させ、エッチングが促進される。Further, as described in claims 2 and 3, by adding about 86% or more of an inert gas such as Ar, Kr or Xe gas to the etching gas, fluorine gas is efficiently dissociated, For example, in the case of C 4 F 8 type gas, addition of Ar increases C 2 F 4 + and CF 2 +, which are active species effective for etching, while increasing F * which decreases selectivity. It becomes difficult for the dissociation reaction to proceed, whereby the etching is efficiently promoted. Further, due to the sputtering effect of the inert gas, the deposit on the oxide film is reduced and the etching is promoted.
【００２７】そして請求項３、４、５に記載したよう
に、ＯやＯ2を微量添加することにより、例えばカーボ
ン系堆積物が除去されてコンタクトホール側壁がエッチ
ング面に垂直になり、エッチングが促進されるだけでな
く、アスペクト比が６以上の微細加工のエッチングも実
現できるものである。As described in claims 3, 4, and 5, by adding a trace amount of O or O 2 , for example, carbonaceous deposits are removed and the side wall of the contact hole becomes vertical to the etching surface, and etching is performed. In addition to being promoted, etching of fine processing with an aspect ratio of 6 or more can be realized.
【００２８】[0028]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
すると、図２は本実施例を実施するためのエッチング処
理装置の構成を模式的に示しており、本実施例において
は、マグネトロンＲＩＥ装置１を使用している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 schematically shows the construction of an etching processing apparatus for carrying out the present embodiment. In this embodiment, a magnetron is used. The RIE device 1 is used.
【００２９】上記マグネトロンＲＩＥ装置１は、アルミ
等の材質で構成され電気的に接地された気密容器である
処理室２をその内部に有し、この処理室２内の底部には
真空ポンプ（図示せず）に通ずる排気管３が接続され
て、この処理室２内はその底部周辺部から均等に真空引
きすることが可能であり、例えば処理室２内を数ｍＴｏ
ｒｒ〜数百ｍＴｏｒｒの範囲の間の任意の値であっても
これを設定維持できるように構成されている。The magnetron RIE apparatus 1 has a processing chamber 2 which is an airtight container made of a material such as aluminum and electrically grounded therein, and a vacuum pump (see FIG. An exhaust pipe 3 leading to the inside of the processing chamber 2 can be connected to the inside of the processing chamber 2 so that the inside of the processing chamber 2 can be evacuated uniformly from its peripheral portion.
Even if it is an arbitrary value in the range of rr to several hundred mTorr, it can be set and maintained.
【００３０】上記処理室２内の底部中央には、セラミッ
ク等の絶縁板４を介してサセプタ支持台５が設けられ、
さらにこのサセプタ支持台５の上面には、アルミ等の材
質からなり下部電極を構成するサセプタ６が設けられて
いる。At the center of the bottom of the processing chamber 2, a susceptor support 5 is provided via an insulating plate 4 made of ceramic or the like.
Further, on the upper surface of the susceptor support base 5, a susceptor 6 made of a material such as aluminum and forming a lower electrode is provided.
【００３１】上記サセプタ支持体５の内部には冷却室７
が形成されており、この冷却室７内には、上記処理室２
の底部に設けられた冷媒導入管８から導入されかつ冷媒
排出管９から排出される冷却冷媒が循環するように構成
され、適宜の温度制御装置（図示せず）の調整によっ
て、上記サセプタ６は所望の温度、例えば−２００゜Ｃ
〜＋２００゜Ｃまでの範囲の間の、任意に温度に設定維
持することが可能である。Inside the susceptor support 5 is a cooling chamber 7.
Is formed in the cooling chamber 7.
The cooling susceptor, which is introduced from the refrigerant introduction pipe 8 and is discharged from the refrigerant discharge pipe 9 provided at the bottom of the circulator, is circulated, and the susceptor 6 is adjusted by an appropriate temperature control device (not shown). Desired temperature, eg -200 ° C
It is possible to arbitrarily set and maintain the temperature in the range of up to + 200 ° C.
【００３２】上記サセプタ６には、上記処理室２外部に
設けられている高周波電源１０からの、例えば周波数が
１３．５６ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚ、３８０ｋＨｚ、
でパワーが１００〜２５００ｗの高周波電力が、マッチ
ング回路１１、ブロッキングコンデンサ１２を介して供
給されるように構成されている。The susceptor 6 has, for example, a frequency of 13.56 MHz, 40.68 MHz, 380 kHz from a high frequency power source 10 provided outside the processing chamber 2.
The high frequency power of 100 to 2500 w is supplied via the matching circuit 11 and the blocking capacitor 12.
【００３３】また上記サセプタ６の上面には、被処理体
である半導体ウエハＷが直接載置されて吸引保持され
る、静電チャック２１が設けられている。この静電チャ
ック２１は、例えば電界箔銅からなる導電層２２を上下
両側からポリイミド・フィルム等の絶縁体で挟んで接着
した構成を有しており、上記処理室２外部に設けられて
いる高圧直流電源２３によって直流電圧が上記導電層２
２に印加されると、クーロン力によって上記半導体ウエ
ハＷは上記静電チャック２１に吸引保持されるようにな
っている。On the upper surface of the susceptor 6, there is provided an electrostatic chuck 21 on which the semiconductor wafer W, which is an object to be processed, is directly placed and sucked and held. The electrostatic chuck 21 has a structure in which a conductive layer 22 made of, for example, an electric field foil copper is sandwiched between upper and lower sides with an insulator such as a polyimide film and adhered, and a high voltage provided outside the processing chamber 2 is provided. A DC voltage is applied by the DC power supply 23 to the conductive layer 2
When applied to No. 2, the semiconductor wafer W is sucked and held by the electrostatic chuck 21 by the Coulomb force.
【００３４】一方上記処理室２内の上部には、接地線３
１を介して電気的に接地されている上部電極３２が設け
られている。この上部電極３２は、例えばアモルファス
・カーボンやＳｉＣからなる中空構造になっており、さ
らにこの上部電極３２における上記半導体ウエハＷとの
対向面には多数のガス拡散孔３３が設けられ、上部電極
３２の上部に設けられているガス導入口３４から供給さ
れるエッチングガスなどの処理ガスは、これら多数のガ
ス拡散孔３３から上記半導体ウエハＷに向けて均等に吐
出されるように構成されている。On the other hand, at the upper part of the processing chamber 2, a ground wire 3 is provided.
An upper electrode 32, which is electrically grounded via 1, is provided. The upper electrode 32 has a hollow structure made of, for example, amorphous carbon or SiC, and a large number of gas diffusion holes 33 are provided on the surface of the upper electrode 32 facing the semiconductor wafer W. A processing gas such as an etching gas supplied from a gas introduction port 34 provided in the upper part of the above is uniformly discharged toward the semiconductor wafer W from the large number of gas diffusion holes 33.
【００３５】上記ガス導入口３４は、バルブ３５を介し
てガス供給管３６と接続されており、さらにこのガス供
給管３６は分岐管３７、３８、３９に分岐され、これら
各分岐管３７、３８、３９には、夫々対応するバルブ４
０、４１、４２、並びにガス供給量の調整を担うマスフ
ロー・コントローラ４３、４４、４５を介し、各々異な
った処理ガスが充填されているガスボンベが接続されて
いる。The gas inlet 34 is connected to a gas supply pipe 36 via a valve 35, and the gas supply pipe 36 is branched into branch pipes 37, 38, 39, and the branch pipes 37, 38 are respectively provided. , 39 correspond to the corresponding valve 4
Gas cylinders filled with different processing gases are connected via 0, 41, 42 and mass flow controllers 43, 44, 45 for adjusting the gas supply amount.
【００３６】本実施例においては、分岐管３７にはＣ4
Ｆ8ガスが充填されているボンベ４６が、分岐管３８に
はＣＯが充填されているボンベ４７が、そして分岐管３
９にはＮ2が充填されているボンベ４８が夫々接続され
ている。そしてこれら各ガスの供給量、並びにその混合
比率は、適宜の制御装置（図示せず）、及び上記マスフ
ロー・コントローラ４３、４４、４５による調整によっ
て行われるように構成されている。In this embodiment, the branch pipe 37 has C 4
The cylinder 46 filled with F 8 gas, the cylinder 47 filled with CO in the branch pipe 38, and the branch pipe 3
Cylinders 48 filled with N 2 are connected to the respective units 9. The supply amount of each of these gases and the mixing ratio thereof are adjusted by an appropriate control device (not shown) and the mass flow controllers 43, 44, 45.
【００３７】そして既述の上部電極３２の上面には、こ
れと近接して永久磁石５１が配置されている。この永久
磁石５１は、例えばモータなどの駆動機構（図示せず）
によって所望の回転速度で上記ガス導入口３４をその回
転中心軸として回転するように構成されており、前出静
電チャック２１上に載置される半導体ウエハＷに対し
て、その表面に均一な平行磁界、例えば１０〜１０００
Ｇの範囲の間の任意の値の磁界を形成することが可能に
なっている。On the upper surface of the above-mentioned upper electrode 32, a permanent magnet 51 is arranged close to it. The permanent magnet 51 is, for example, a drive mechanism (not shown) such as a motor.
Is configured to rotate at a desired rotation speed with the gas introduction port 34 as its rotation center axis, and the surface of the semiconductor wafer W mounted on the electrostatic chuck 21 is uniform. Parallel magnetic field, eg 10-1000
It is possible to create a magnetic field of any value between the G range.
【００３８】本実施例を実施するために使用したマグネ
トロンＲＩＥ装置１は以上のように構成されており、こ
のマグネトロンＲＩＥ装置１によって半導体ウエハＷに
対してエッチングを行う場合について説明すると、まず
エッチング処理対象となる半導体ウエハＷは、このマグ
ネトロンＲＩＥ装置１にゲートバルブ（図示せず）を介
して設けられているロードロック室（図示せず）から処
理室２内に搬入され、静電チャック２１上に載置され
る。そして高圧直流電源２３の印加によって上記半導体
ウエハＷは、この静電チャック２１上に吸着保持され
る。その後処理室２内は排気管２３からの排気によって
減圧されていき、例えば２０ｍＴｏｒｒに設定される。The magnetron RIE apparatus 1 used for carrying out the present embodiment is configured as described above. The case of etching the semiconductor wafer W by the magnetron RIE apparatus 1 will be described. The target semiconductor wafer W is loaded into the processing chamber 2 from a load lock chamber (not shown) provided in the magnetron RIE apparatus 1 via a gate valve (not shown), and then placed on the electrostatic chuck 21. Placed on. The semiconductor wafer W is attracted and held on the electrostatic chuck 21 by the application of the high-voltage DC power supply 23. After that, the inside of the processing chamber 2 is decompressed by exhaust from the exhaust pipe 23, and is set to, for example, 20 mTorr.
【００３９】次にガス導入口３４から、エッチングガス
が処理室２内に導入されるが、今回はＣ4Ｆ8ガスを１０
ｓｃｃｍ、ＣＯを２００ｓｃｃｍ流し、Ｎ2については
バルブ４２を閉鎖してその供給を行わなかった。またこ
れと同時に高周波電源１０からは、１３．５６ＭＨｚで
パワーが８００ｗの電力を印加するとともに、永久磁石
５１を回転駆動させて上記半導体ウエハＷ中心部付近で
１２０Ｇの磁場を形成するように磁界をかけた。そして
上記半導体ウエハＷの温度は−３０゜Ｃ〜＋２０゜Ｃと
なるように制御して、上記半導体ウエハＷに対してエッ
チングを実施した。Next, the etching gas is introduced into the processing chamber 2 through the gas introduction port 34, but this time, C 4 F 8 gas is added to 10 times.
Sccm and CO were flowed at 200 sccm, and N 2 was not supplied by closing the valve 42. At the same time, the high frequency power supply 10 applies a power of 800 w at 13.56 MHz, and drives the permanent magnet 51 to rotate to generate a magnetic field of 120 G near the center of the semiconductor wafer W. I hung it Then, the temperature of the semiconductor wafer W was controlled to be −30 ° C. to + 20 ° C., and the semiconductor wafer W was etched.
【００４０】次に実際にそのようにしてエッチングした
際の結果についていうと、まず実際にエッチングを行っ
た試料としての半導体ウエハは、図３、４にそれぞれそ
の構造を示した半導体ウエハＷ1、Ｗ2である。Next, regarding the results of the actual etching, the semiconductor wafer as the sample that was actually etched was a semiconductor wafer W 1 whose structure is shown in FIGS. It is W 2 .
【００４１】図３に示した半導体ウエハＷ1は、Ｓｉの
下地６１の上に酸化物のＳｉＯ2膜６２が形成され、さ
らに当該ＳｉＯ2膜６２の上に適宜のレジスト６３が形
成されているものである。図４に示された半導体ウエハ
Ｗ2は、Ａｌの下地７１の上に酸化物のＳｉＯ2膜７２、
及びその上にレジスト膜７３が形成されたものである。In the semiconductor wafer W 1 shown in FIG. 3, an oxide SiO 2 film 62 is formed on a Si underlayer 61, and an appropriate resist 63 is further formed on the SiO 2 film 62. It is a thing. The semiconductor wafer W 2 shown in FIG. 4 has an oxide SiO 2 film 72 on an Al base 71,
And a resist film 73 formed thereon.
【００４２】これら各半導体ウエハＷ1、Ｗ2、に対して
既述の条件の下でエッチングを行った結果、上記半導体
ウエハＷ1においては対Ｓｉにおける選択比は従来と同
様５０であったが、上記半導体ウエハＷ2における対Ａ
ｌにおいても選択比が５０という高い値が得られた。As a result of etching each of the semiconductor wafers W 1 and W 2 under the above-mentioned conditions, the selection ratio of Si to Si in the semiconductor wafer W 1 was 50 as in the conventional case. , Pair A in the semiconductor wafer W 2
A high selection ratio of 50 was also obtained for l.
【００４３】またさらに図５に示された半導体ウエハＷ
3、即ち下地８１がＳｉＮであり、その上に酸化物のＳ
ｉＯ2膜８２、及び当該ＳｉＯ2膜８２の上にレジスト膜
８３が形成されている半導体ウエハＷ3に対してエッチ
ングを行った場合の結果を、図６に示したグラフに基づ
いて説明する。Furthermore, the semiconductor wafer W shown in FIG.
3 , that is, the base 81 is SiN, and the oxide S
iO 2 film 82, and the results in the case of performing etching to the semiconductor wafer W 3 that the resist film 83 is formed on the said SiO 2 film 82 will be described with reference to the graph shown in FIG.
【００４４】この場合、パワーは６５０ｗとし、そして
Ｃ4Ｆ8ガス１０ｓｃｃｍに対してＣＯの流量を０〜２０
０ｓｃｃｍまで増加してＣＯの混合比を変化させた際
の、ＳｉＯ2膜のエッチングレート（図６のグラフにお
ける○印で示される特性Ａ）、下地のＳｉＮのエッチン
グレート（図６のグラフにおける△印で示される特性
Ｂ）、対レジスト膜における選択比（図６のグラフにお
ける□印で示される特性Ｃ）、対ＳｉＮにおける選択比
（図６のグラフにおける◇印で示される特性Ｄ）を夫々
測定して、その結果を夫々同一グラフ上に示した。In this case, the power was 650 w, and the flow rate of CO was 0 to 20 with respect to 10 sccm of C 4 F 8 gas.
Etching rate of the SiO 2 film (characteristic A indicated by ○ in the graph of FIG. 6) and etching rate of underlying SiN (Δ in the graph of FIG. 6) when the mixing ratio of CO was changed to 0 sccm. The characteristic B), the selection ratio for the resist film (characteristic C shown by □ in the graph of FIG. 6), and the selection ratio for SiN (characteristic D shown by ◇ in the graph of FIG. 6), respectively. Measurements were made and the results are shown on the same graph.
【００４５】このグラフからみればわかるように、ＣＯ
の混合比を増加させるに従い、ＳｉＯ2のエッチングレ
ートとＳｉＮのエッチングレートは漸次低下している。
また対レジスト膜における選択比についてもＣＯの混合
比を増加させるに伴って上昇している。そして対ＳｉＮ
における選択比は、ＣＯを５０ｓｃｃｍ以上混合させた
頃からほぼリニアに上昇し、２００ｓｃｃｍ混合したと
きには、選択比が１５．６にまで向上している。またＣ
Ｏの混合比率を高くすれば、それに伴ってさらに高い選
択比が得られることも確認できる。As can be seen from this graph, CO
The etching rate of SiO 2 and the etching rate of SiN are gradually decreased as the mixing ratio of is increased.
Also, the selection ratio with respect to the resist film increases with an increase in the CO mixing ratio. And to SiN
The selection ratio in (1) increased almost linearly from the time when CO was mixed at 50 sccm or more, and when 200 sccm was mixed, the selection ratio improved to 15.6. Also C
It can also be confirmed that if the mixing ratio of O is increased, a higher selection ratio can be obtained accordingly.
【００４６】さらにまた参考までに、対ＳｉＮ（ＳｉＯ
2膜）における従来のＣＨＦ3／ＣＯとＣＦ4／Ｈ2／Ｏ2
と、本発明におけるＣ2Ｆ6系ガスとＣ4Ｆ8系ガスとの選
択比の比較を図７に示す表に示した。この表をみればわ
かるように、従来のＨを含むエッチングガスによってエ
ッチングした場合には、ＣＨＦ3／ＣＯの場合は１．
３、ＣＦ4／Ｈ2／Ｏ2の場合には０．７と、極めて低い
選択比しか得られなかったが、本発明におけるＣ2Ｆ6ガ
スにＣＯを混合したときには４．８、Ｃ4Ｆ8ガスにＣＯ
を混合したときには、１４．７と大幅に選択比が向上し
ていることがわかる。またＣ2Ｆ6ガス、Ｃ4Ｆ8ガス共、
ＣＯを混合してよりカーボンリッチにした方が選択比が
向上していることも確認できる。Further, for reference, it is preferable to use SiN (SiO
2 film) conventional CHF 3 / CO and CF 4 / H 2 / O 2
And a comparison of the selection ratios of the C 2 F 6 based gas and the C 4 F 8 based gas in the present invention are shown in the table shown in FIG. 7. As can be seen from this table, in the case of etching with the conventional etching gas containing H, in the case of CHF 3 / CO, 1.
3. In the case of CF 4 / H 2 / O 2 , only a very low selectivity of 0.7 was obtained, but when CO was mixed with C 2 F 6 gas in the present invention, 4.8, C 4 CO for F 8 gas
It can be seen that when 1 is mixed, the selection ratio is greatly improved to 14.7. In addition, both C 2 F 6 gas and C 4 F 8 gas
It can also be confirmed that the selection ratio is improved by mixing CO to make it carbon-rich.
【００４７】さらにまた例えば図８に示したように、下
地９１がＡｌで、その上にＳｉＯ2膜９２、さらにこの
ＳｉＯ2膜９２の上にレジスト膜９３が形成されている
半導体ウエハＷ0の場合に対して従来技術によって、コ
ンタクトホール９４のエッチングした場合、従来は当該
コンタクトホール９４の側壁にフェンス９５と呼ばれる
一種のデポジションが従来固着形成されていた。このフ
ェンス９５はＡｌ−Ｓｉ系の不純物であり、その除去は
難しく、そのためこのまま例えば後処理としてコンタク
トホール９４に導電物質を充填して配線パターン形成し
た場合、接触不良など起こし、歩留りの低下を招いてい
た。[0047] As shown furthermore in FIG. 8, for example, the base 91 is in Al, SiO 2 film 92 thereon, further semiconductor wafer W 0 of the resist film 93 is formed on the SiO 2 film 92 On the other hand, when the contact hole 94 is etched by the conventional technique, a kind of deposition called a fence 95 is conventionally fixedly formed on the side wall of the contact hole 94. This fence 95 is an Al-Si-based impurity, and its removal is difficult. Therefore, for example, when a contact hole 94 is filled with a conductive material to form a wiring pattern as a post-treatment, a contact failure or the like occurs, which causes a reduction in yield. Was there.
【００４８】しかしながら、今回の上記実施例に従って
下地がＡｌの上記半導体ウエハＷ2にコンタクトホール
のエッチングした結果、図９に示したように、コンタク
トホール７４の側壁にはそのようなフェンスは殆ど形成
されていないことが確認できた。これはカーボンリッチ
の雰囲気の中で、下地のＡｌ周辺に対して、Ｃによる保
護膜が形成されたためと考えられる。従って本発明によ
れば、単に選択比が高いだけではなく、そのようなフェ
ンスを発生させない良好なエッチングを実施できること
も確認できた。However, as a result of etching the contact hole in the semiconductor wafer W 2 whose base is Al according to the above-described embodiment, almost no such fence is formed on the side wall of the contact hole 74 as shown in FIG. It was confirmed that it was not done. It is considered that this is because the protective film of C was formed around the underlying Al in the carbon-rich atmosphere. Therefore, according to the present invention, it was confirmed that not only the selection ratio is high, but also good etching can be performed without generating such a fence.
【００４９】なお、上記実施例では、バルブ４０を閉鎖
してエッチングガスとしてＣ4Ｆ8ガスとＣＯとの混合ガ
スを使用したが、もちろん例えばバルブ４０を開放して
Ｎ2を当該混合ガスに添加してしてもよく、その他例え
ば不活性ガスとしてＡｒを用いてもよい。In the above embodiment, the valve 40 was closed and the mixed gas of C 4 F 8 gas and CO was used as the etching gas. Of course, for example, the valve 40 is opened to change N 2 to the mixed gas. It may be added, or else, for example, Ar may be used as an inert gas.
【００５０】例えば図１０に示したように、エッチング
ガス（１０ｓｃｃｍのＣ4Ｆ8と２５ｓｃｃｍのＣＯの混
合ガス）３５ｓｃｃｍに対して、３０ｓｃｃｍ以上の不
活性ガス、例えばＡｒ等の希ガス又はＮ2を添加する
と、熱酸化ＳｉＯ2膜のエッチングレートが、曲線Ｅで
示したように向上したことが確認された。なお曲線Ｆは
フォトレジストに対する選択比の変化を表している。For example, as shown in FIG. 10, with respect to 35 sccm of etching gas (mixed gas of 10 sccm of C 4 F 8 and 25 sccm of CO), 30 sccm or more of an inert gas, for example, a rare gas such as Ar or N 2 is used. It was confirmed that the etching rate of the thermally-oxidized SiO 2 film was improved as shown by the curve E by the addition of Al. The curve F represents the change in the selection ratio with respect to the photoresist.
【００５１】ところで前記した不活性ガスの量である３
０ｓｃｃｍは、エッチングガス（１０ｓｃｃｍのＣ4Ｆ8
と２５ｓｃｃｍのＣＯの混合ガス）３５ｓｃｃｍに対し
て、３０ｓｃｃｍ／３５ｓｃｃｍ≒８６％である。従っ
て約８６％以上の不活性ガスを添加することにより、か
かる効果が得られることが確認できる。By the way, the amount of the above-mentioned inert gas is 3
0 sccm is the etching gas (10 sccm of C 4 F 8
And 25 sccm of CO mixed gas) of 35 sccm, 30 sccm / 35 sccm≈86%. Therefore, it can be confirmed that such an effect can be obtained by adding about 86% or more of the inert gas.
【００５２】かかる場合のエッチングレートの向上の理
由としては、次のように考えられる。即ち、よりＳｉＯ
2が多く露出している部分には、酸化膜上に例えばフロ
ロカーボンが厚く堆積する傾向があり、この部分が特に
エッチングされにくくなる。ところがＡｒ等の不活性ガ
スをエッチングガスに添加することにより、この堆積物
がスパッタリング効果により除去されて減少し、その結
果エッチングが促進されやすくなる。また例えばＣ4Ｆ8
系ガスの場合には、不活性ガスとしてＡｒを添加するこ
とで、一方でエッチングに有効な活性種であるＣ2Ｆ4 +
やＣＦ2 +が増加し、他方で選択性を低下させるＦ*まで
の解離反応が進みにくくなり、これによって効率よくエ
ッチングが促進されるのである。The reason for improving the etching rate in such a case is considered as follows. That is, more SiO
In the portion where a large amount of 2 is exposed, for example, fluorocarbon tends to be thickly deposited on the oxide film, and this portion is particularly difficult to be etched. However, by adding an inert gas such as Ar to the etching gas, this deposit is removed and reduced by the sputtering effect, and as a result, the etching is facilitated. Also, for example, C 4 F 8
In the case of a system gas, by adding Ar as an inert gas, C 2 F 4 + which is an active species effective for etching on the other hand is added.
And CF 2 + increase, and on the other hand, the dissociation reaction up to F *, which decreases the selectivity, does not proceed easily, which promotes etching efficiently.
【００５３】さらにまたそのように不活性ガスを添加し
た上に、さらに酸素原子Ｏを含むガスを添加するとさら
にエッチングレートが向上することが確認された。図１
１のグラフは、かかる場合の結果を示しており、曲線Ｇ
からわかるように、酸素原子Ｏを含有するガスを１０ｓ
ｃｃｍ以下に微量添加することによってエッチングレー
トが向上している。なおグラフ中の曲線Ｈは、熱酸化Ｓ
ｉＯ2のエッチングレートとＯ2の添加量との関係を、曲
線ＫはＯ2添加量に応じたフォトレジストの選択比の変
化を示している。またこの場合には、Ｏ2を例にとって
いるが、この他に大気とかＮ2Ｏが考えられる。Further, it was confirmed that the etching rate is further improved by adding the gas containing the oxygen atom O in addition to the inert gas. Figure 1
The graph of No. 1 shows the result in such a case, and the curve G
As can be seen from FIG.
The etching rate is improved by adding a trace amount of ccm or less. The curve H in the graph is the thermal oxidation S.
The curve K shows the relationship between the etching rate of iO 2 and the added amount of O 2 , and the change of the photoresist selection ratio depending on the added amount of O 2 . Further, in this case, O 2 is taken as an example, but in addition to this, the atmosphere or N 2 O can be considered.
【００５４】このように微量のＯ2を添加するとエッチ
ングレートがさらに向上する理由は、次のように考えら
れる。即ち、Ｏ2の添加により、カーボン系の堆積物が
除去されてコンタクトホールを垂直化させ、かつＳｉＯ
2のエッチングレートを増加させると考えられる。この
ように酸素の微量添加により、プロセスマージンを広げ
る機能が得られるものである。The reason why the etching rate is further improved by adding a small amount of O 2 is considered as follows. That is, the addition of O 2 removes carbonaceous deposits to make the contact holes vertical, and
It is thought to increase the etching rate of 2 . Thus, by adding a small amount of oxygen, the function of expanding the process margin can be obtained.
【００５５】既述の如く、ＣＯの混合比率を高くすれば
さらに高い選択比が得られ、一方ＣxＦy系ガスについて
も、例えばＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ4Ｆ8などＣＦ比が大きく
よりカーボンリッチな雰囲気のガスとした方がさらに選
択比が高くとれる。As described above, if the mixing ratio of CO is increased, a higher selection ratio can be obtained. On the other hand, for the C x F y system gas, for example, CF ratios such as CF 4 , C 2 F 6 and C 4 F 8 can be obtained. The selection ratio can be further increased by using a gas having a large and more carbon-rich atmosphere.
【００５６】前記した実施例においては、エッチングガ
ス（Ｃ4Ｆ8／ＣＯ）中に、２００／２１０（約９５．２
％）の割合のＣＯガスが含まれていたが、エッチングガ
ス中のＣＯの含有率を５０％以上１００％未満にすると
選択比が向上し、特に７５％以上１００％未満にする
と、第２の変化点が存在してさらに選択比が向上するこ
とが確認された。In the above-described embodiment, the etching gas (C 4 F 8 / CO) is used in 200/210 (about 95.2).
%), The selectivity was improved when the CO content in the etching gas was 50% or more and less than 100%, and particularly when it was 75% or more and less than 100%. It was confirmed that there was a change point and the selectivity was further improved.
【００５７】即ち、図１２のグラフは、ＣＯの含有率を
横軸にとり、縦軸には左側にエッチングレートを、右側
にはポリシリコンに対する選択比をとって有るが、特性
曲線Ｉに示すように、ＣＯの含有率（濃度）が５０％越
えると、選択比は１５から増加し始めさらに７５％を越
える辺りから、急激に上昇して９５％あたりで１００近
くになっている。なお９５％を越えると選択比は急激に
低下すると予想される。また特性曲線Ｊは、熱酸化Ｓｉ
Ｏ2膜のエッチングレートの変化を示している。またエ
ッチングガスの成分として、ＣｘＦｙガスを用いる場
合、ＣＦ4や、Ｃ2Ｆ6、さらには前記Ｃ4Ｆ8のようにＣ
とＦの比（Ｃ／Ｆ）が大きく、カーボンリッチなガスを
用いる方が、さらに選択比が高くなることが確認されて
いる。That is, in the graph of FIG. 12, the horizontal axis indicates the CO content rate, the vertical axis indicates the etching rate on the left side, and the right side indicates the selection ratio for polysilicon. Moreover, when the CO content (concentration) exceeds 50%, the selectivity starts to increase from 15 and further exceeds 75%, and then sharply rises to near 100 at 95%. When it exceeds 95%, the selectivity is expected to drop sharply. Further, the characteristic curve J is the thermal oxidation Si.
The change in the etching rate of the O 2 film is shown. When CxFy gas is used as a component of the etching gas, CF 4 , C 2 F 6 , and C such as C 4 F 8 are used.
It has been confirmed that when the ratio of C and F is large (C / F) and a carbon-rich gas is used, the selection ratio becomes higher.
【００５８】なお前記実施例を実施するに当たっては、
その装置としてマグネトロンＲＩＥ装置１を使用した
が、これに限らず、例えば平行平板型プラズマ装置、平
行平板型ＲＩＥ装置、ＥＣＲ型プラズマ装置など、各種
処理室内に減圧雰囲気でプラズマを存在させるドライエ
ッチング処理装置を使用することが可能である。In carrying out the above embodiment,
Although the magnetron RIE apparatus 1 was used as the apparatus, the present invention is not limited to this, and for example, a parallel etching type plasma apparatus, a parallel plate type RIE apparatus, an ECR type plasma apparatus, etc. dry etching treatment in which plasma is present in a reduced pressure atmosphere in various processing chambers. It is possible to use the device.
【００５９】[0059]
【発明の効果】本発明によれば、下地がＡｌなどの金属
やＳｉＮ、ＴｉＮなどの窒化膜などによって構成されて
いる半導体ウエハなどの被処理体に対してエッチングを
行う場合にも、高い選択比が得られる。もちろん従前と
同様対Ｓｉにおける選択比も高レベルを維持しているの
で、下地の膜種に拘らず、その上に形成されている酸化
物や窒化物を高い選択比の下でエッチングできるもので
ある。According to the present invention, a high selectivity can be obtained even when an object to be processed such as a semiconductor wafer whose base is made of a metal such as Al or a nitride film such as SiN or TiN is etched. The ratio is obtained. Of course, as in the past, the selection ratio with respect to Si maintains a high level, so that the oxide or nitride formed thereon can be etched under a high selection ratio regardless of the type of the underlying film. is there.
【００６０】しかも下地がＡｌなどの金属の場合、従来
エッチング孔内に固着形成されていたフェンスを殆ど発
生させないので、高い選択比でけではなく、極めて良好
なエッチングを実施することが可能である。Moreover, when the base is a metal such as Al, a fence that has been fixedly formed in the etching hole is hardly generated, so that not only a high selection ratio but also an extremely excellent etching can be performed. .
【００６１】そして請求項２に記載したように、エッチ
ングガスの約８６％以上の不活性ガスを添加することに
より、エッチングレートがさらに向上し、またさらに請
求項３のようにＯを含有するガスを添加すると、より一
層エッチングレートが向上する。Further, as described in claim 2, by adding an inert gas of about 86% or more of the etching gas, the etching rate is further improved, and the gas containing O as in claim 3 is further added. When added, the etching rate is further improved.
【００６２】また４族と７族の元素を含有するガスは、
ハロゲン化炭化系ガス、例えば飽和フッ化炭素化合物、
不飽和フッ化炭素化合物、飽和混成ハロゲン化炭素化合
物、又は不飽和混成ハロゲン化合物から選択される化合
物ガスであればこのましい欠かが得られ、請求項８のよ
うに、ＣｘＦｙ系ガスであって、ｙ≦２ｘ＋２の関係を
有するものがこのましい。The gas containing the elements of groups 4 and 7 is
Halogenated carbonized gas, for example, saturated fluorocarbon compound,
If a compound gas selected from an unsaturated fluorocarbon compound, a saturated mixed halogenated carbon compound, or an unsaturated mixed halogen compound, this desirable defect is obtained, and a CxFy-based gas according to claim 8 , Y ≦ 2x + 2 is preferable.
【００６３】そしてエッチングガス中のＣＯの含有量
は、５０％以上１００％未満とすることにより、カーボ
ンリッチな保護膜を下地に対して形成でき、下地との選
択比が向上し、またフェンスなどの発生も防止できる。
この場合、請求項１１によれば、さらに高い選択比が得
られ、高レベルでのフェンスの防止が図れるものであ
る。When the content of CO in the etching gas is 50% or more and less than 100%, a carbon-rich protective film can be formed on the base, the selectivity with the base is improved, and a fence or the like is used. Can also be prevented.
In this case, according to claim 11, a higher selection ratio can be obtained, and the fence can be prevented at a high level.
【図１】本発明と従来技術の作用効果の差異を模擬的に
示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a difference in action and effect between the present invention and a conventional technique.
【図２】本発明の実施例に用いたマグネトロンＲＩＥ装
置の側面の説明図である。FIG. 2 is an explanatory side view of a magnetron RIE device used in an example of the present invention.
【図３】実施例によってエッチングを行う被処理体とし
て下地膜がＳｉの半導体ウエハの側面端面の様子を示す
説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state of a side surface end surface of a semiconductor wafer whose base film is Si as an object to be etched according to an example.
【図４】実施例によってエッチングを行う被処理体とし
て下地膜がＡｌの半導体ウエハの側面端面の様子を示す
説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing a state of a side surface end face of a semiconductor wafer whose base film is Al as an object to be etched according to an example.
【図５】実施例によってエッチングを行う被処理体とし
て下地膜がＳｉＮの半導体ウエハの側面端面の様子を示
す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state of a side surface end surface of a semiconductor wafer whose base film is SiN as an object to be etched according to an example.
【図６】図４に示した半導体ウエハに対してＣＯガス流
量を変化させてエッチングを行った場合の、エッチング
レート、選択比についての結果を示すグラフである。6 is a graph showing the results of etching rate and selectivity when the semiconductor wafer shown in FIG. 4 was etched by changing the CO gas flow rate.
【図７】従来のＨを含むエッチングガスと、本発明にお
けるＣxＦy系ガスとの、対ＳｉＮにおける選択比の比較
を示す図表である。FIG. 7 is a table showing a comparison of the selection ratios of the conventional etching gas containing H and the C x F y based gas in the present invention with respect to SiN.
【図８】従来のエッチング方法によって下地膜がＡｌの
半導体ウエハをエッチングした際の様子を示す説明図で
ある。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state when a semiconductor wafer whose base film is Al is etched by a conventional etching method.
【図９】実施例によって下地膜がＡｌの半導体ウエハを
エッチングした際の様子を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state when a semiconductor wafer whose base film is Al is etched according to an example.
【図１０】エッチングガスに不活性ガスを添加した場合
の影響を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the effect of adding an inert gas to the etching gas.
【図１１】エッチングガスに酸素を添加した場合の影響
を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the effect of adding oxygen to the etching gas.
【図１２】エッチングガス中のＣＯ含有率によるエッチ
ングレートと選択比の変化を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing changes in the etching rate and the selection ratio depending on the CO content in the etching gas.
１ マグネトロンＲＩＥ装置 ２ 処理室 ３ 排気管 ６ サセプタ １０ 高周波電源 ２１ 静電チャック ３２ 上部電極 ３４ ガス導入口 ３５ バルブ ４３、４４、４５ マスフロー・コントローラ ４６、４７、４８ ボンベ ５１ 永久磁石 Ｗ 半導体ウエハ Ｗ1、Ｗ2、Ｗ3 半導体ウエハ1 magnetron RIE device 2 processing chamber 3 exhaust pipe 6 susceptor 10 high frequency power supply 21 electrostatic chuck 32 upper electrode 34 gas inlet 35 valve 43, 44, 45 mass flow controller 46, 47, 48 cylinder 51 permanent magnet W semiconductor wafer W 1 , W 2 and W 3 semiconductor wafers
Claims (11)
室内の被処理体に対してエッチングを行う方法におい
て、前記処理ガスとして、Ｈを含まない少なくとも４族
と７族の元素を含有するガスとＣＯとの混合ガスを含む
エッチングガスを用いることを特徴とする、エッチング
方法。1. A method of introducing a processing gas into a processing chamber to perform etching on an object to be processed in the processing chamber, wherein the processing gas contains at least an element of Group 4 or Group 7 not containing H. An etching method comprising using an etching gas containing a mixed gas of gas and CO.
理室内の被処理体に対してエッチングを行う方法におい
て、前記処理ガスとして、Ｈを含まない少なくとも４族
と７族の元素を含有するガスとＣＯとの混合ガスを含む
エッチングガスと、このエッチングガスの約８６％以上
の不活性ガスとの、混合ガスを用いることを特徴とす
る、エッチング方法。2. A method of introducing a processing gas into a processing chamber to perform etching on an object to be processed in the processing chamber, wherein the processing gas contains at least a Group 4 or Group 7 element that does not contain H. An etching method comprising using a mixed gas of an etching gas containing a mixed gas of a gas containing CO and CO and an inert gas of about 86% or more of the etching gas.
理室内の被処理体に対して エッチングを行う方法にお
いて、前記処理ガスとして、Ｈを含まない少なくとも４
族と７族の元素を含有するガスとＣＯとの混合ガスを含
むエッチングガスと、このエッチングガスの約８６％以
上の不活性ガスと、Ｏを含有するガスとの混合ガスを用
いることを特徴とする、エッチング方法。3. A method of introducing a processing gas into a processing chamber to perform etching on an object to be processed in the processing chamber, wherein the processing gas does not contain at least H 4.
A mixed gas of an etching gas containing a mixed gas of a gas containing a group III element and a group 7 element, an inert gas of about 86% or more of the etching gas, and a gas containing O is used. And the etching method.
の量であることを特徴とする、請求項３に記載のエッチ
ング方法。4. The etching method according to claim 3, wherein the gas containing O is in an amount of 10 sccm or less.
徴とする。請求項３又は４に記載のエッチング方法。5. The gas containing O is O 2 . The etching method according to claim 3 or 4.
ガスは、ハロゲン化炭化系ガスであることを特徴とする
請求項１、２、３、４又は５に記載のエッチング方法。6. The etching method according to claim 1, wherein the gas containing at least the elements of groups 4 and 7 is a halogenated carbonized gas.
素化合物、不飽和フッ化炭素化合物、飽和混成ハロゲン
化炭素化合物、又は不飽和混成ハロゲン化合物から選択
される化合物ガスであることを特徴とする請求項６のエ
ッチング方法。7. The halogenated carbonized gas is a compound gas selected from a saturated fluorocarbon compound, an unsaturated fluorocarbon compound, a saturated mixed halogenated carbon compound, or an unsaturated mixed halogen compound. The etching method according to claim 6.
であって、 ｙ≦２ｘ＋２の関係を有するものであることを特徴とす
る、請求項６に記載のエッチング方法。8. The etching method according to claim 6, wherein the halogenated carbonized gas is a CxFy based gas and has a relationship of y ≦ 2x + 2.
とを特徴とする、請求項６に記載のエッチング方法。9. The etching method according to claim 6, wherein the halogenated carbonized gas is C 4 F 8 .
５０％以上１００％未満であることを特徴とする請求項
１、２、３、４、５、６、７、８又は９に記載のエッチ
ング方法。10. The content of CO in the etching gas is
50% or more and less than 100%, The etching method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9.
７５％以上１００％未満であることを特徴とする請求項
１、２、３、４、５、６、７、８又は９に記載のエッチ
ング方法。11. The content of CO in the etching gas is
75% or more and less than 100%, The etching method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9.
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