JPH0831802A - Method and device for etching - Google Patents
Method and device for etchingInfo
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- JPH0831802A JPH0831802A JP16515394A JP16515394A JPH0831802A JP H0831802 A JPH0831802 A JP H0831802A JP 16515394 A JP16515394 A JP 16515394A JP 16515394 A JP16515394 A JP 16515394A JP H0831802 A JPH0831802 A JP H0831802A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマエッチングに
よるエッチング方法に係わり、特に、半導体装置のエッ
チングプロセスに好適なエッチング方法及びそのエッチ
ング方法を実施するエッチング装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an etching method by plasma etching, and more particularly to an etching method suitable for an etching process of a semiconductor device and an etching apparatus for carrying out the etching method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＩＣ・ＬＳＩ等の半導体装置は、表面に
ＳｉＯ2酸化膜を形成したＳｉ基板とその基板の上に設
けられた半導体要素（ダイオード等）からなる半導体チ
ップをリードフレームの上面に搭載し、半導体チップの
端子とリードフレームのリードとの間を金属細線で接続
して構成されている。この基板の形成にあたってはＳｉ
Ｏ2酸化膜をエッチングにより所定の形状に形成する
が、このエッチングプロセスにおいては、微細パターン
形成を目的としプラズマエッチングが行われている。こ
のプラズマエッチングにおいては、例えば反応室内にエ
ッチングガスとしてＣｎＦｍ（ｍ＞ｎ≧２又はｍ＝４,
ｎ＝１）で表されるガス（以下適宜、ＣnＦｍ系ガスと
略す）を導入し、電極に高圧を印加して放電させプラズ
マを生成すると共に、プラズマ中の電子との衝突によっ
てこのＣｎＦm系ガス分子を解離させる。このとき原則
として中性解離とイオン性解離とが生じ、中性解離種で
ある付着性のラジカル・分子がフルオロ膜としてＳｉＯ
2酸化膜上に付着するとともに、イオン性解離によって
生じたイオンがこのフルオロ膜に衝突することにより付
着した中性解離種とＳｉＯ2とが気化し、ＳｉＯ2酸化膜
を所定の形状に刻むことができる。2. Description of the Related Art In a semiconductor device such as an IC / LSI, a semiconductor chip including a Si substrate having a SiO 2 oxide film formed on its surface and semiconductor elements (diodes, etc.) provided on the substrate is mounted on the upper surface of a lead frame. It is mounted, and the terminals of the semiconductor chip and the leads of the lead frame are connected by thin metal wires. When forming this substrate, Si
The O 2 oxide film is formed into a predetermined shape by etching. In this etching process, plasma etching is performed for the purpose of forming a fine pattern. In this plasma etching, for example, CnFm (m> n ≧ 2 or m = 4, as an etching gas in the reaction chamber,
n = 1) gas (hereinafter appropriately abbreviated as C n F m gas) is introduced, and high voltage is applied to the electrodes to cause discharge to generate plasma, and at the same time, by collision with electrons in the plasma, Dissociate C n F m gas molecules. At this time, as a general rule, neutral dissociation and ionic dissociation occur, and the adhesive radicals / molecules, which are the neutral dissociation species, form SiO 2 as the fluoro film.
(2 ) While being deposited on the oxide film, the ions generated by ionic dissociation collide with the fluoro film to vaporize the neutral dissociated species and SiO 2, and to carve the SiO 2 oxide film into a predetermined shape. You can
【０００３】かかるプラズマエッチング装置には、電磁
波の導入方法とプラズマの生成方法の違いにより、方式
の違う装置が存在し、反応室内圧力の大きさが異なる。
ＥＣＲマイクロ波、ヘリコン、マグネトロン、ＲＦの各
プラズマ装置では、それぞれの圧力のおよその範囲は、
１〜５ｍＴｏｒｒ、１０〜１００ｍＴｏｒｒ、１０〜１
００ｍＴｏｒｒ、１００〜１０００ｍＴｏｒｒである。
ＲＦのような高圧力の装置では、主ガスとしてＡｒを使
用する。Ａｒの励起、電離には高エネルギーの電子が消
費されるため、導入ガス分子の解離には低エネルギーの
電子が使われる。導入ガス分子としては、ＣＦ4,ＣＨＦ
3が用いられる。また、マグネトロンにおいても、Ａｒ
を混合する場合がある。In such a plasma etching apparatus, there are apparatuses of different systems depending on the difference between the electromagnetic wave introduction method and the plasma generation method, and the magnitude of the pressure in the reaction chamber is different.
In each of the ECR microwave, helicon, magnetron, and RF plasma devices, the approximate range of each pressure is
1-5mTorr, 10-100mTorr, 10-1
00 mTorr and 100 to 1000 mTorr.
In high pressure devices such as RF, Ar is used as the main gas. Since high energy electrons are consumed for excitation and ionization of Ar, low energy electrons are used for dissociation of introduced gas molecules. As the introduced gas molecules, CF 4 , CHF
3 is used. Also in the magnetron, Ar
May be mixed.
【０００４】ここにおいて、近年、高集積化の進展によ
り、６４ＭＤＲＡＭ以降の半導体装置におけるＳｉＯ2
酸化膜のエッチングでは、アスペクト比（深さ／底辺長
さ）の高い溝又は穴を掘る技術が求められている。アス
ペクト比を高くするには、エッチレート・アスペクト比
の場所による差異や保護膜の薄膜化をカバーするため
に、選択比（＝(ＳｉＯ2エッチレート)／(ＳｉＯ2以外
エッチレート)）の向上が不可欠になる。Here, in recent years, due to the progress of high integration, SiO 2 in a semiconductor device after 64 MDRAM is formed.
In etching an oxide film, a technique for digging a groove or a hole having a high aspect ratio (depth / bottom length) is required. To increase the aspect ratio, improve the selection ratio (= (SiO 2 etch rate) / (etch rate other than SiO 2 )) in order to cover the difference in the etch rate and aspect ratio depending on the location and the thinning of the protective film. Will be essential.
【０００５】ここにおいて、半導体チップのＳｉ基板上
のＳｉＯ2酸化膜のエッチングは、ＳｉＯ2酸化膜の上に
レジストによるパターンを形成し、これをマスクとして
ＳｉＯ2酸化膜のみを所定形状にエッチングする。した
がって、選択比の向上のためには、ＳｉＯ2エッチレー
トと、Ｓｉエッチレート・レジストエッチレートとの比
を大きくしなければならない。また近年、エッチングに
より極細の溝を得ようとする場所の両側におけるＳｉと
ＳｉＯ2酸化膜との中間に予めpolyＳｉの電極を埋め込
み、この後でエッチングを行うことにより高いアスペク
ト比を得る手法が行われており、この場合、そのpolyＳ
ｉ電極の外側をＳｉ3Ｎ4で覆う構造となるので、選択比
の向上を考える場合には、このＳｉ3Ｎ4エッチレートも
考慮に入れる必要がある。すなわち、以上より、向上す
べき選択比＝（ＳｉＯ2エッチレート）／（(Ｓｉエッチ
レート)or(レジストエッチレート)or(Ｓｉ3Ｎ4エッチレ
ート)）となる。そしてこのとき、エッチングガスのＳ
ｉＯ2付着性が大きくかつＳｉＯ2エッチング性が大きく
なればＳｉＯ2エッチレートが大きくなり、またＳｉ保
護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性が大きくなれば
Ｓｉエッチレート、レジストエッチレート若しくはＳｉ
3Ｎ4エッチレートが小さくなる関係となる。[0005] In this case, the etching of the SiO 2 oxide film on the Si substrate of the semiconductor chip, the resist forms a pattern by over SiO 2 oxide film is etched only SiO 2 oxide film in a predetermined shape as a mask . Therefore, in order to improve the selection ratio, the ratio between the SiO 2 etch rate and the Si etch rate / resist etch rate must be increased. In recent years, a method of obtaining a high aspect ratio by embedding a polySi electrode in advance between the Si and the SiO 2 oxide film on both sides of a place where an extremely fine groove is to be etched and then performing etching has been performed. And in this case the polyS
Since the outer surface of the i electrode is covered with Si 3 N 4 , the Si 3 N 4 etch rate must be taken into consideration when improving the selection ratio. That is, from the above, the selection ratio to be improved = (SiO 2 etch rate) / ((Si etch rate) or (resist etch rate) or (Si 3 N 4 etch rate)). And at this time, the etching gas S
If the adherence of io 2 is large and the etching property of SiO 2 is large, the SiO 2 etch rate is large, and if the Si protective property / resist protective property / Si 3 N 4 protective property is large, Si etch rate, resist etch rate or Si
The relationship is that the 3 N 4 etch rate decreases.
【０００６】このような選択比の向上に関する公知技術
として、例えば、特開昭５７−１０８２６７号公報があ
る。この公知技術は、エッチングガスにＣ6Ｆ6を用いて
ＳｉＯ2酸化膜をプラズマエッチングすることにより、
Ｓｉ基板上のＳｉＯ2酸化膜を選択的にエッチングし、
選択比を向上させるものである。As a known technique for improving such a selection ratio, there is, for example, JP-A-57-108267. According to this known technique, by plasma etching an SiO 2 oxide film using C 6 F 6 as an etching gas,
By selectively etching the SiO 2 oxide film on the Si substrate,
The selection ratio is improved.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
知技術においては以下の問題点が存在する。一般に、半
導体装置のＳｉＯ2酸化膜のエッチングにおいては、生
産性等の観点からＳｉＯ2エッチレート約０.４μｍ／分
以上が要求されている。よって例えば、 1993 DRY PROC
ESS SYMPOSIUM P103-108 HIGH RATE AND HIGH SELECTIV
ITYSiO2ETCHING EMPLOYNG INDUCTIVELY COUPLED PLASMA
FIg3,6,9 等に示されているように、従来のＣnＦm系ガ
スを用いた場合においてもこれ以上のエッチレートとな
るようにプラズマエッチングが行われる。However, the above-mentioned known technique has the following problems. In general, in the etching of the SiO 2 oxide film of the semiconductor device is about 0.4 .mu.m / min or more SiO 2 etch rate is required from the viewpoint of productivity. So, for example, 1993 DRY PROC
ESS SYMPOSIUM P103-108 HIGH RATE AND HIGH SELECTIV
ITYSiO2ETCHING EMPLOYNG INDUCTIVELY COUPLED PLASMA
As shown in FIg3,6,9 and the like, plasma etching is performed so that the etching rate is higher than that even when the conventional C n F m gas is used.
【０００８】しかし、上記公知技術によれば、Ｃ6Ｆ6ガ
スを用いることによって、選択比（ＳｉＯ2エッチレー
ト／Ｓｉエッチレート）が従来のＣnＦm系ガス（ＣＦ4
・Ｃ2Ｆ6）を用いた場合に比し向上しているものの、Ｓ
ｉＯ2エッチレートの値そのものは従来のＣnＦm系ガス
（ＣＦ4・Ｃ2Ｆ6）を用いた場合に比し大きく低下して
いる。また、そもそも上記公知技術におけるエッチング
条件は、従来のＣＦガスを用いた場合であってもエッチ
レートが約０.４μｍ／分よりかなり小さく（ＣＦ4：
０.１１μｍ／分、Ｃ2Ｆ6：０.０９μｍ／分）、Ｃ6Ｆ6
を用いた場合ではそれよりさらに小さい０.０６５μｍ
／分であるので、このままこの公知技術の結果を半導体
装置のＳｉＯ2酸化膜のエッチングに適用するのは妥当
性がない。さらに、選択比を考える場合に、Ｓｉエッチ
レートしか考慮されておらずレジスト・Ｓｉ3Ｎ4エッチ
レートについては考慮されていない。However, according to the above-mentioned known technique, by using the C 6 F 6 gas, the selection ratio (SiO 2 etch rate / Si etch rate) of the conventional C n F m gas (CF 4 ) is increased.
・ Although it is improved compared to the case of using C 2 F 6 ), S
The value of the iO 2 etch rate itself is much lower than that when the conventional C n F m gas (CF 4 · C 2 F 6 ) is used. Further, in the first place, the etching conditions in the above-mentioned known technique are such that the etching rate is considerably smaller than about 0.4 μm / min even when the conventional CF gas is used (CF 4 :
0.11 μm / min, C 2 F 6 : 0.09 μm / min), C 6 F 6
Is smaller than that of 0.065 μm
Therefore, it is not appropriate to apply the result of this known technique to the etching of the SiO 2 oxide film of the semiconductor device as it is. Further, when considering the selection ratio, only the Si etch rate is considered, and the resist / Si 3 N 4 etch rate is not considered.
【０００９】本発明の目的は、ＳｉＯ2エッチレートを
低下させることなく選択比を向上することができるエッ
チング方法及びエッチング装置を提供することにある。It is an object of the present invention to provide an etching method and an etching apparatus capable of improving the selection ratio without lowering the SiO 2 etching rate.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、エッチングガスに変動する電磁界
を加えてプラズマを発生させ、Ｓｉ基板に形成されたＳ
ｉＯ2膜表面を所定の形状にプラズマエッチングするエ
ッチング方法において、前記エッチングガスは、Ｓｉ保
護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性のいずれもが大
きくＳｉＯ2付着性が小さくない性質を有する第１のガ
スと、ＳｉＯ2エッチング性の大きい性質を有する第２
のガスとを含むことを特徴とするエッチング方法が提供
される。In order to achieve the above object, according to the present invention, a varying electromagnetic field is applied to an etching gas to generate a plasma, and an S formed on a Si substrate is formed.
In the etching method of plasma-etching the surface of the iO 2 film into a predetermined shape, the etching gas has a property that Si protection property, resist protection property, and Si 3 N 4 protection property are large and SiO 2 adhesion is not small. The first gas and the second gas having the property of having a high SiO 2 etching property
An etching method is provided, which comprises:
【００１１】好ましくは、前記エッチング方法におい
て、前記第１のガスは、Ｓｉ保護性・レジスト保護性・
Ｓｉ3Ｎ4保護性のいずれもが大きくＳｉＯ2付着性が小
さくない第１の解離種を生成するガスであることを特徴
とするエッチング方法が提供される。Preferably, in the etching method, the first gas is Si protective / resist protective /
An etching method is provided, which is a gas that produces a first dissociated species that has a large Si 3 N 4 protection property and a low SiO 2 adhesion property.
【００１２】また好ましくは、前記エッチング方法にお
いて、前記第２のガスは、ＳｉＯ２エッチング性の大き
い第２の解離種を生成するガスであることを特徴とする
エッチング方法が提供される。Further, preferably, in the etching method, the second gas is a gas which produces a second dissociated species having a high SiO 2 etching property.
【００１３】さらに好ましくは、前記エッチング方法に
おいて、前記第１のガスは、Ｃ６Ｆ6及びＣ2Ｆ2のうち
少なくとも一方であることを特徴とするエッチング方法
が提供される。More preferably, in the etching method, there is provided the etching method, wherein the first gas is at least one of C 6 F 6 and C 2 F 2 .
【００１４】また好ましくは、前記エッチング方法にお
いて、前記第２のガスは、ＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２）及びＣ
Ｆ4のうち少なくとも一方であることを特徴とするエッ
チング方法が提供される。Further preferably, in the etching method, the second gas is C n F m (m> n ≧ 2) and C 2.
There is provided an etching method characterized by being at least one of F 4 .
【００１５】さらに好ましくは、前記エッチング方法に
おいて、前記第１のガスは、Ｃ6Ｆ6及びＣ2Ｆ2のうち少
なくとも一方であり、前記第２のガスは、ＣnＦm（ｍ＞
ｎ≧２）及びＣＦ4のうち少なくとも一方であることを
特徴とするエッチング方法が提供される。More preferably, in the etching method, the first gas is at least one of C 6 F 6 and C 2 F 2 , and the second gas is C n F m (m>
An etching method is provided, wherein n ≧ 2) and / or CF 4 .
【００１６】また好ましくは、前記エッチング方法にお
いて、前記第１のガスは、ＣＯ及びＣ3Ｏ2の少なくとも
一方をさらに含むことを特徴とするエッチング方法が提
供される。Further, preferably, in the etching method, there is provided the etching method, wherein the first gas further contains at least one of CO and C 3 O 2 .
【００１７】さらに好ましくは、前記エッチング方法に
おいて、前記第１のガスは、Ｃ3Ｏ2であり、前記第２の
ガスは、ＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２）及びＣＦ4のうち少なく
とも一方であることを特徴とするエッチング方法が提供
される。More preferably, in the etching method, the first gas is C 3 O 2 , and the second gas is at least C n F m (m> n ≧ 2) and CF 4 . There is provided an etching method characterized by being one.
【００１８】また好ましくは、前記エッチング方法にお
いて、前記第１のガスは、ＣＯであり、前記第２のガス
は、Ｃ2Ｆ4であることを特徴とするエッチング方法が提
供される。Further preferably, in the etching method, the first gas is CO, and the second gas is C 2 F 4 , and the etching method is provided.
【００１９】さらに好ましくは、前記エッチング方法に
おいて、前記エッチングガスは、前記第１のガスを選択
的に励起し解離させて第１の解離種を生成させる第３の
ガスをさらに含み、かつ前記第１のガスはＣ2Ｆ2である
ことを特徴とするエッチング方法が提供される。More preferably, in the etching method, the etching gas further contains a third gas that selectively excites and dissociates the first gas to generate a first dissociated species, and An etching method is provided, wherein the gas of 1 is C 2 F 2 .
【００２０】また、好ましくは、前記エッチング方法に
おいて、前記第３のガスは、分子軌道計算による前記第
１の解離種のしきいエネルギーとほぼ等しい、準安定準
位エネルギーを備えた不活性ガスであることを特徴とす
るエッチング方法が提供される。Preferably, in the etching method, the third gas is an inert gas having a metastable level energy which is substantially equal to the threshold energy of the first dissociated species calculated by molecular orbital. An etching method is provided, which is characterized in that
【００２１】さらに好ましくは、前記エッチング方法に
おいて、前記第３のガスは、前記エッチングガス全体に
対する体積比が５０％以上であることを特徴とするエッ
チング方法が提供される。More preferably, in the etching method, there is provided an etching method, wherein the volume ratio of the third gas to the total etching gas is 50% or more.
【００２２】また好ましくは、前記エッチング方法にお
いて、前記第３のガスは、Ｈｅ,Ｎｅ,Ａｒ,Ｘｅのうち
少なくとも１つであることを特徴とするエッチング方法
が提供される。Further preferably, in the etching method, the etching method is characterized in that the third gas is at least one of He, Ne, Ar and Xe.
【００２３】さらに好ましくは、前記エッチング方法に
おいて、前記第１の解離種は、Ｃ2Ｆ,ＣＦ及びＣＦ+の
うち少なくとも１つであることを特徴とするエッチング
方法が提供される。More preferably, in the etching method, the etching method is characterized in that the first dissociated species is at least one of C 2 F, CF and CF + .
【００２４】また好ましくは、前記エッチング方法にお
いて、前記第３のガスはＨｅであり、前記第１の解離種
はＣＦ及びＣＦ+であることを特徴とするエッチング方
法が提供される。Further preferably, in the etching method, the third gas is He, and the first dissociated species are CF and CF + .
【００２５】さらに好ましくは、前記エッチング方法に
おいて、前記第３のガスはＮｅであり、前記第１の解離
種はＣＦ及びＣＦ+であることを特徴とするエッチング
方法が提供される。More preferably, in the etching method, the third gas is Ne, and the first dissociated species are CF and CF + , and the etching method is provided.
【００２６】また好ましくは、前記エッチング方法にお
いて、前記第３のガスは、Ａｒであり、前記第１の解離
種は、ＣＦであることを特徴とするエッチング方法が提
供される。Further, preferably, in the etching method, the third gas is Ar, and the first dissociated species is CF.
【００２７】さらに好ましくは、前記エッチング方法に
おいて、前記第３のガスはＸｅであり、前記第１の解離
種はＣ2Ｆ及びＣＦであることを特徴とするエッチング
方法が提供される。More preferably, in the etching method, the third gas is Xe, and the first dissociated species are C 2 F and CF.
【００２８】また好ましくは、前記エッチング方法にお
いて、前記第１のガスは、ＣＯ及びＣ3Ｏ2のうち少なく
とも一方をさらに含むことを特徴とするエッチング方法
が提供される。Further preferably, in the etching method, there is provided the etching method, wherein the first gas further contains at least one of CO and C 3 O 2 .
【００２９】さらに、好ましくは、前記エッチング方法
において、前記第３のガスの前記エッチングガス全体に
対する体積比を増加させることにより、前記ＳｉＯ2膜
表面に衝突するイオン数を増加させることを特徴とする
エッチング方法が提供される。Further, preferably, in the etching method, the number of ions colliding with the surface of the SiO 2 film is increased by increasing the volume ratio of the third gas to the entire etching gas. An etching method is provided.
【００３０】また好ましくは、前記エッチング方法にお
いて、前記第１のガスの前記エッチングガス全体に対す
る体積比を増加させることにより、ＳｉＯ2酸化膜表面
の活性サイトを増加させることを特徴とするエッチング
方法が提供される。Further, preferably, in the etching method, the active sites on the surface of the SiO 2 oxide film are increased by increasing the volume ratio of the first gas to the entire etching gas. Provided.
【００３１】さらに上記目的を達成するために、本発明
によれば、エッチングガスに変動する電磁界を加えて前
記エッチングガスを解離させることによりイオン性解離
種及び電子からなるプラズマと中性解離種とを発生さ
せ、この中性解離種をＳｉ基板に形成されたＳｉＯ2膜
表面に付着させるとともにその付着した中性解離種に前
記イオン性解離種を衝突させることにより、前記ＳｉＯ
2膜表面を所定の形状にエッチングするエッチング方法
において、前記エッチングガスは、Ｓｉ保護性・レジス
ト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性のいずれもが大きくＳｉＯ2
付着性が小さくない性質を有する第１のガスと、ＳｉＯ
2エッチング性の大きい性質を有する第２のガスとを含
むことを特徴とするエッチング方法が提供される。To further achieve the above object, according to the present invention, a varying electromagnetic field is applied to an etching gas to dissociate the etching gas, whereby a plasma composed of ionic dissociated species and electrons and a neutral dissociated species. Are generated, and the neutral dissociated species are adhered to the surface of the SiO 2 film formed on the Si substrate, and the ionic dissociated species are made to collide with the adhered neutral dissociated species.
In the etching method of etching a 2 membrane surface into a predetermined shape, the etching gas, Si protective resist protective-Si 3 N 4 none of the protective greater SiO 2
SiO 2 and a first gas having a property that adhesion is not small
2 A second gas having a property of having a high etching property is provided, and an etching method is provided.
【００３２】また上記目的を達成するために、本発明に
よれば、上部にＳｉＯ2膜が形成されたＳｉ基板が内部
に配置されるとともにエッチングガスが導かれる容器
と、その容器に導かれたエッチングガスに変動する電磁
界を加えてプラズマを発生させるプラズマ発生手段とを
備え、前記ＳｉＯ2膜表面を所定の形状にプラズマエッ
チングするエッチング装置において、前記エッチングガ
スは、Ｃ6Ｆ6,Ｃ2Ｆ2及びＣ3Ｏ2のうち少なくとも１つ
と、ＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２）及びＣＦ4のうち少なくとも
一方とを含むことを特徴とするエッチング装置が提供さ
れる。In order to achieve the above object, according to the present invention, a Si substrate having an SiO 2 film formed thereon is disposed inside, and a container into which an etching gas is introduced and a container to which the etching gas is introduced are introduced. In an etching apparatus for plasma-etching a surface of the SiO 2 film into a predetermined shape, the etching gas includes C 6 F 6 , C 2 and a plasma generating unit that generates a plasma by applying a varying electromagnetic field to the etching gas. There is provided an etching apparatus including at least one of F 2 and C 3 O 2 and at least one of C n F m (m> n ≧ 2) and CF 4 .
【００３３】好ましくは、前記エッチング装置におい
て、前記プラズマ発生手段は、前記容器内にマイクロ波
を導入するとともに磁場を発生させ、前記エッチングガ
スを電子サイクロトロン共鳴によってプラズマ化する手
段であることを特徴とするエッチング装置が提供され
る。Preferably, in the etching apparatus, the plasma generating means is means for introducing a microwave into the container and generating a magnetic field so that the etching gas is turned into plasma by electron cyclotron resonance. An etching apparatus is provided.
【００３４】また好ましくは、前記エッチング装置にお
いて、前記エッチングガスは、Ｃ2Ｆ2と、ＣnＦm（ｍ＞
ｎ≧２）及びＣＦ4のうち少なくとも一方と、Ｈｅ,Ｎ
ｅ,Ａｒ,Ｘｅのうち少なくとも１つとを含むことを特徴
とするエッチング装置が提供される。Further preferably, in the etching apparatus, the etching gases are C 2 F 2 and C n F m (m>
n ≧ 2) and at least one of CF 4 and He, N
An etching apparatus comprising at least one of e, Ar and Xe is provided.
【００３５】[0035]
【作用】以上のように構成した本発明においては、エッ
チングガスの備えた第１のガスが、Ｓｉ保護性・レジス
ト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性が大きい性質を有することに
より、Ｓｉエッチレート・レジストエッチレート・Ｓｉ
3Ｎ4エッチレートが小さくなる。また第１のガスがＳｉ
Ｏ2付着性が小さくない性質を有するとともに第２のガ
スがＳｉＯ2エッチング性が大きい性質を有することに
より、ＳｉＯ2エッチレートが大きくなる。よって、結
果として選択比（(ＳｉＯ2エッチレート)／(Ｓｉエッチ
レート)or(レジストエッチレート)or(Ｓｉ3Ｎ4エッチレ
ート)）を向上することができる。またこのときＳｉＯ2
エッチレート自体も大きくなるので、ＳｉＯ2エッチレ
ートを大きく低下させる公知技術と異なり、ＳｉＯ2エ
ッチレートを低下させることなく選択比を向上すること
ができる。In the present invention configured as described above, since the first gas provided with the etching gas has the properties of high Si protection / resist protection / Si 3 N 4 protection, the Si etch rate is improved.・ Resist etch rate ・ Si
3 N 4 Etch rate decreases. The first gas is Si
Since the second gas has a property that the O 2 adhesion is not small and the second gas has a large SiO 2 etching property, the SiO 2 etch rate is increased. Therefore, as a result, the selection ratio ((SiO 2 etch rate) / (Si etch rate) or (resist etch rate) or (Si 3 N 4 etch rate)) can be improved. Also at this time SiO 2
Since the etching rate itself also becomes large, the selection ratio can be improved without lowering the SiO 2 etching rate, unlike the known technique in which the SiO 2 etching rate is greatly reduced.
【００３６】また第１のガスは、Ｓｉ保護性・レジスト
保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性のいずれもが大きくＳｉＯ2付
着性が小さくない第１の解離種を生成するガスであるこ
とにより、Ｓｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護
性のいずれもが大きくＳｉＯ2付着性が小さくない性質
を有するエッチングガスを実現することができる。さら
に第２のガスは、ＳｉＯ2エッチング性の大きい第２の
解離種を生成するガスであることにより、ＳｉＯ2エッ
チング性の大きい性質を有するエッチングガスを実現す
ることができる。また第１のガスは、Ｃ6Ｆ6及びＣ2Ｆ2
のうち少なくとも一方であることにより、Ｃ6Ｆ6は、そ
の解離種であるＣ6Ｆ5がＳｉ保護性・レジスト保護性・
Ｓｉ3Ｎ4保護性・付着性のいずれもが大きく、またＣ2
Ｆ2は、Ｃ2Ｆ2そのままでＳｉ保護性・レジスト保護性
・Ｓｉ3Ｎ4保護性が大きく、また解離種であるＣＦ,Ｃ
Ｆ+,Ｃ2Ｆが付着性が大きいので、Ｓｉ保護性・レジス
ト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性のいずれもが大きく、かつＳ
ｉＯ2付着性が大きい性質を有するエッチングガスを実
現することができる。さらに第２のガスは、ＣnＦm（ｍ
＞ｎ≧２）及びＣＦ4のうち少なくとも一方であること
により、Ｃ2Ｆ3,Ｃ2Ｆ4,Ｃ4Ｆ7,Ｃ4Ｆ8等のＣnＦm（ｍ
＞ｎ≧２）やＣＦ4はいずれもＳｉＯ2エッチング性が大
きいので、ＳｉＯ2エッチング性の大きい性質を有する
エッチングガスを実現することができる。また第１のガ
スは、Ｃ6Ｆ6及びＣ2Ｆ2のうち少なくとも一方であり、
第２のガスがＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２）及びＣＦ4のうち少
なくとも一方である。これにより、Ｓｉ保護性・レジス
ト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性については、Ｃ6Ｆ6はその解
離種であるＣ6Ｆ5が大きくまたＣ2Ｆ2はそのままでも大
きい。そしてＣ2Ｆ3,Ｃ2Ｆ4,Ｃ4Ｆ7,Ｃ4Ｆ8等のＣnＦm
（ｍ＞ｎ≧２）やＣＦ4はＳｉ保護性・レジスト保護性
・Ｓｉ3Ｎ4保護性は中程度である。よってこれらを混合
しても、Ｓｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性
は大きい。またＳｉＯ2付着性については、Ｃ2F3,Ｃ2Ｆ
4,Ｃ4Ｆ7,Ｃ4Ｆ8等のＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２）やＣＦ4は、
小さいものも大きいものもあるが、Ｃ6Ｆ6はその解離種
であるＣ6Ｆ5が大きくまたＣ2Ｆ2も解離種であるＣＦ,
ＣＦ+,Ｃ2Ｆが大きいので、これらを混合しても、少な
くともＳｉＯ2付着性は小さくはならない。さらに、Ｓ
ｉＯ2エッチング性については、Ｃ6Ｆ6は解離種である
Ｃ6Ｆ5は中程度でありまたＣ2Ｆ2も中程度であるが、Ｃ
2Ｆ3,Ｃ2Ｆ4,Ｃ4Ｆ7,Ｃ4Ｆ8等のＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２）
やＣＦ4はいずれもＳｉＯ2エッチング性が大きい。よっ
て、これらを混合しても、ＳｉＯ2エッチング性は大き
い。よって、Ｓｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保
護性・ＳｉＯ2エッチング性が大きく、かつ、ＳｉＯ2付
着性が小さくないエッチングガスを実現することができ
る。さらに第１のガスは、ＣＯ及びＣ3Ｏ2の少なくとも
一方をさらに含むことにより、ＣＯ又はＣ3Ｏ2の解離種
のＣ2ＯはＳｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護
性が大きいので第１のガスの他の成分の働きを補強す
る。またこのときＣＯ又はＣ3Ｏ2の解離種のＣ2ＯのＳ
ｉＯ2付着性は中程度であるので第１のガスの他の成分
の働きを阻害しない。また第１のガスは、Ｃ3Ｏ2であ
り、第２のガスがＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２）及びＣＦ4のう
ち少なくとも一方である。これにより、Ｓｉ保護性・レ
ジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性については、Ｃ3Ｏ2はそ
の解離種であるＣ2Ｏが大きい。そしてＣ2Ｆ3,Ｃ2Ｆ4,
Ｃ4Ｆ7,Ｃ4Ｆ8等のＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２）やＣＦ4はＳｉ
保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性は中程度であ
る。よってこれらを混合しても、Ｓｉ保護性・レジスト
保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性は大きい。またＳｉＯ2付着性
については、Ｃ2Ｆ3,Ｃ2Ｆ4,Ｃ4Ｆ7,Ｃ4Ｆ8等のＣnＦm
（ｍ＞ｎ≧２）やＣＦ4は、小さいものも大きいものも
あるが、Ｃ3Ｏ2はその解離種であるＣ2Ｏが比較的大き
いので、これらを混合しても、少なくともＳｉＯ2付着
性は小さくはならない。さらに、ＳｉＯ2エッチング性
については、Ｃ3Ｏ2の解離種であるＣ2Ｏは小さいが、
Ｃ2Ｆ3,Ｃ2Ｆ4,Ｃ4Ｆ7,Ｃ4Ｆ8等のＣnＦm（ｍ＞ｎ≧
２）やＣＦ4はいずれもＳｉＯ2エッチング性が大きい。
よって、これらを混合しても、ＳｉＯ2エッチング性は
大きい。よって、Ｓｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3
Ｎ4保護性・ＳｉＯ2エッチング性が大きく、かつＳｉＯ
2付着性が小さくないエッチングガスを実現することが
できる。さらに第１のガスはＣＯであり、第２のガスは
Ｃ2Ｆ4である。これにより、Ｓｉ保護性・レジスト保護
性・Ｓｉ3Ｎ4保護性については、ＣＯはともに大きい。
そしてＣ2Ｆ4はＳｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4
保護性は中程度である。よってこれらを混合しても、Ｓ
ｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性は大きい。
またＳｉＯ2付着性については、Ｃ2Ｆ4が小さくＣＯは
中程度であるが、Ｃ2Ｆ4が解離して生じるＣ2Ｆ3が大き
いので、これらを混合しても、少なくともＳｉＯ2付着
性は小さくはならない。さらに、ＳｉＯ2エッチング性
については、ＣＯは非常に小さいが、Ｃ2Ｆ4及びその解
離種であるＣ2Ｆ3が大きいので、これらを混合してもＳ
ｉＯ2エッチング性は大きい。よって、Ｓｉ保護性・レ
ジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性・ＳｉＯ2エッチング性
が大きく、ＳｉＯ2付着性が小さくないエッチングガス
を実現することができる。また第１のガスであるＣ2Ｆ2
を選択的に励起し解離させて第１の解離種を生成させる
第３のガスをさらに含むことにより、第３のガスを適宜
選択することでこの第３のガスに対応するＣ2Ｆ2の解離
種の生成を選択的に促進することができる。よって、所
望の付着性・保護性・エッチング性を備えたＣ2Ｆ2の解
離種を得るようにＣ2Ｆ2の解離経路を制御することがで
きる。さらに第３のガスは、分子軌道計算による第１の
解離種のしきいエネルギーとほぼ等しい準安定準位エネ
ルギーを備えた不活性ガスである。ここで準安定状態の
不活性ガスは励起エネルギーのほぼ等しい準位を持つ分
子と相互作用してその分子を選択的に励起し解離させる
性質を有するので、結果としてＣ2Ｆ2を選択的に励起し
解離させる手段を実現することができる。また第３のガ
スは、エッチングガス全体に対する体積比が５０％以上
であることにより、選択的励起促進作用を確実に行うこ
とができる。さらに第３のガスは、Ｈｅ,Ｎｅ,Ａｒ,Ｘ
ｅのうち少なくとも１つであることにより、それぞれは
１９.８２ｅＶ、１６.６２ｅＶ、１１.７２ｅＶ、８.３
２ｅＶの準安定準位エネルギーを備える。よって、Ｈｅ
は励起エネルギーが１９.８ｅＶであるＣ2Ｆ2→ＣＦ＋
ＣＦ+の解離をさせることができ、Ｎｅは励起エネルギ
ーが１６.２ｅＶであるＣ2Ｆ2→ＣＦ＋ＣＦ+の解離をさ
せることができ、Ａｒは励起エネルギーが１２.２ｅＶ
であるＣ2Ｆ2→２ＣＦの解離をさせることができ、Ｘｅ
は励起エネルギーが８.０ｅＶであるＣ2Ｆ2→Ｃ2Ｆ＋Ｆ
の解離と７.６ｅＶであるＣ2Ｆ2→２ＣＦの解離をさせ
ることができる。また第１の解離種は、Ｃ2Ｆ,ＣＦ及び
ＣＦ+のうち少なくとも１つであることにより、これら
はすべてＳｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ４保護
性・ＳｉＯ2付着性が大きいので、Ｓｉ保護性・レジス
ト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性・ＳｉＯ2のいずれもが大き
い性質の第１のガスを実現することができる。さらに第
３のガスはＨｅであり、第１の解離種はＣＦ及びＣＦ+
であることにより、エッチングガスにＨｅを加えてＣ2
Ｆ2→ＣＦ＋ＣＦ+の解離を起こさせる手段を実現するこ
とができる。また第３のガスはＮｅであり、第１の解離
種はＣＦ及びＣＦ+であることにより、エッチングガス
にＮｅを加えてＣ2Ｆ2→ＣＦ＋ＣＦ+の解離を起こさせ
る手段を実現することができる。さらに第３のガスはＡ
ｒであり、第１の解離種はＣＦであることにより、エッ
チングガスにＡｒを加えてＣ2Ｆ2→２ＣＦの解離を起こ
させる手段を実現することができる。また第３のガスは
Ｘｅであり、第１の解離種はＣ2Ｆ及びＣＦであること
により、エッチングガスにＸｅを加えてＣ2Ｆ2→Ｃ2Ｆ
＋Ｆ及びＣ2Ｆ2→２ＣＦの解離を起こさせる手段を実現
することができる。さらに第１のガスはＣＯ及びＣ3Ｏ2
のうち少なくとも一方をさらに含むことにより、ＣＯ又
はＣ3Ｏ2はＳｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護
性が大きいので第１のガスの他の成分の働きを補強す
る。またこのときＣＯ又はＣ3Ｏ2のＳｉＯ2付着性は中
程度であるので第１のガスの他の成分の働きを阻害しな
い。Further, since the first gas is a gas which produces a first dissociated species which has a large Si protective property, a resist protective property and a Si 3 N 4 protective property and is not small in SiO 2 adhesion, It is possible to realize an etching gas having a large Si protective property, a resist protective property, and a Si 3 N 4 protective property and not having a small SiO 2 adhesive property. Further, the second gas, by a gas for generating a second dissociated species large SiO 2 etch resistance, it is possible to realize an etching gas having a high property of SiO 2 etch resistance. The first gas is C 6 F 6 and C 2 F 2
By at least one of, C 6 F 6 is, C 6 F 5 is Si protective resist protection, its dissociated species
Si 3 N 4 has high protection and adhesion, and C 2
F 2 has a large Si protection property / resist protection property / Si 3 N 4 protection property with C 2 F 2 as it is, and CF, C which is a dissociated species.
Since F + and C 2 F have high adhesiveness, Si protection, resist protection, and Si 3 N 4 protection are all large, and S
It is possible to realize an etching gas having a property of large iO 2 adhesion. Further, the second gas is C n F m (m
> N ≧ 2) and at least one of CF 4 so that C n F m (m of C 2 F 3 , C 2 F 4 , C 4 F 7 , C 4 F 8 etc.
> Since n ≧ 2) and CF 4 are both large SiO 2 etch resistance, it is possible to realize an etching gas having a high property of SiO 2 etch resistance. The first gas is at least one of C 6 F 6 and C 2 F 2 ,
The second gas is at least one of C n F m (m> n ≧ 2) and CF 4 . As a result, in terms of Si protection / resist protection / Si 3 N 4 protection, C 6 F 6 has a large dissociated species C 6 F 5, and C 2 F 2 has a large amount as it is. And C n F m such as C 2 F 3 , C 2 F 4 , C 4 F 7 , C 4 F 8
(M> n ≧ 2) and CF 4 have moderate Si protection / resist protection / Si 3 N 4 protection. Therefore, even if these are mixed, Si protection, resist protection, and Si 3 N 4 protection are large. For SiO 2 adhesion, C 2 F 3 , C 2 F
C n F m (m> n ≧ 2) and CF 4 such as 4 , C 4 F 7 and C 4 F 8 are
Although there are small ones and large ones, C 6 F 6 has a large dissociating species, C 6 F 5, and C 2 F 2 also has a dissociating species, CF,
Since CF + and C 2 F are large, at least the SiO 2 adhesion does not become small even if they are mixed. Furthermore, S
Regarding the io 2 etching property, C 6 F 6 is a dissociated species, C 6 F 5 is medium, and C 2 F 2 is also medium.
2 F 3 , C 2 F 4 , C 4 F 7 , C 4 F 8 etc. C n F m (m> n ≧ 2)
Both SiO 2 and CF 4 have a large SiO 2 etching property. Therefore, even if these are mixed, the SiO 2 etching property is large. Therefore, it is possible to realize an etching gas having a large Si protection property / resist protection property / Si 3 N 4 protection property / SiO 2 etching property and not having a small SiO 2 adhesion property. Furthermore, since the first gas further contains at least one of CO and C 3 O 2 , C 2 O, which is a dissociated species of CO or C 3 O 2 , has Si protective property, resist protective property, Si 3 N 4 protective property. Is large, it reinforces the functions of other components of the first gas. The S of C 2 O in this case CO or C 3 O 2 dissociation species
Since the iO 2 adhesion is moderate, it does not interfere with the function of the other components of the first gas. The first gas is C 3 O 2 , and the second gas is at least one of C n F m (m> n ≧ 2) and CF 4 . As a result, in terms of Si protection / resist protection / Si 3 N 4 protection, C 3 O 2 is large in its dissociated species, C 2 O. And C 2 F 3 , C 2 F 4 ,
C n F m (m> n ≧ 2) such as C 4 F 7 , C 4 F 8 and CF 4 are Si
Protective properties / resist protective properties / Si 3 N 4 protective properties are moderate. Therefore, even if these are mixed, Si protection, resist protection, and Si 3 N 4 protection are large. Regarding SiO 2 adhesion, C n F m of C 2 F 3 , C 2 F 4 , C 4 F 7 , C 4 F 8 etc.
Although (m> n ≧ 2) and CF 4 may be small or large, C 3 O 2 has a relatively large amount of C 2 O, which is a dissociated species thereof, and therefore even if these are mixed, at least SiO 2 Adhesion does not decrease. Further, regarding the SiO 2 etching property, although C 2 O which is a dissociated species of C 3 O 2 is small,
C n F m such as C 2 F 3 , C 2 F 4 , C 4 F 7 , C 4 F 8 (m> n ≧
2) and CF 4 both have a high SiO 2 etching property.
Therefore, even if these are mixed, the SiO 2 etching property is large. Therefore, Si protection / resist protection / Si 3
N 4 protection and SiO 2 etching are great, and SiO
2 It is possible to realize an etching gas whose adhesiveness is not small. Furthermore, the first gas is CO and the second gas is C 2 F 4 . As a result, CO is large in terms of Si protection, resist protection, and Si 3 N 4 protection.
C 2 F 4 is Si protective / resist protective / Si 3 N 4
Moderate protection. Therefore, even if these are mixed, S
i Protection, resist protection, and Si 3 N 4 protection are large.
For SiO 2 adhesion also while the C 2 F 4 is less CO is moderate, since the C 2 F 3 to C 2 F 4 is generated to dissociate large, even as a mixture thereof, at least SiO 2 deposited The sex does not become small. Further, with respect to SiO 2 etching property, CO is very small, but C 2 F 4 and C 2 F 3 which is its dissociated species are large.
The iO 2 etching property is great. Therefore, it is possible to realize an etching gas having a large Si protection property / resist protection property / Si 3 N 4 protection property / SiO 2 etching property and not having a small SiO 2 adhesion property. In addition, C 2 F 2 which is the first gas
By further including a third gas that selectively excites and dissociates to generate the first dissociated species, by appropriately selecting the third gas, the C 2 F 2 corresponding to the third gas can be selected. The production of dissociated species can be selectively promoted. Therefore, the dissociation path of C 2 F 2 can be controlled so as to obtain the dissociated species of C 2 F 2 having desired adhesion, protection and etching properties. Further, the third gas is an inert gas having a metastable level energy that is almost equal to the threshold energy of the first dissociated species calculated by molecular orbital. Here, the metastable inert gas has a property of interacting with a molecule having a level having almost the same excitation energy to selectively excite and dissociate the molecule. As a result, C 2 F 2 is selectively generated. Means for exciting and dissociating can be realized. Further, the volume ratio of the third gas to the entire etching gas is 50% or more, so that the selective excitation promoting action can be surely performed. The third gas is He, Ne, Ar, X.
at least one of e, so that each is 19.82 eV, 16.62 eV, 11.72 eV, 8.3.
It has a metastable level energy of 2 eV. Therefore, He
Is C 2 F 2 → CF + whose excitation energy is 19.8 eV
CF + can dissociate, Ne can excite C 2 F 2 → CF + CF + having an excitation energy of 16.2 eV, and Ar can have an excitation energy of 12.2 eV.
C 2 F 2 → 2CF which is
Is C 2 F 2 → C 2 F + F whose excitation energy is 8.0 eV
And C 2 F 2 → 2CF, which is 7.6 eV, can be dissociated. Since the first dissociated species is at least one of C 2 F, CF and CF + , all of them have a large Si protective property, resist protective property, Si 3 N 4 protective property, and SiO 2 adhesive property. It is possible to realize the first gas having a large property of all of Si protection property, resist protection property, Si 3 N 4 protection property and SiO 2 . Further, the third gas is He, and the first dissociated species are CF and CF +.
As a result, He is added to the etching gas to obtain C 2
A means for causing dissociation of F 2 → CF + CF + can be realized. Further, since the third gas is Ne and the first dissociated species are CF and CF +, it is possible to realize a means for adding Ne to the etching gas to cause dissociation of C 2 F 2 → CF + CF +. it can. Furthermore, the third gas is A
Since r is r and the first dissociated species is CF, it is possible to realize a means for causing Ar to be added to the etching gas to cause dissociation of C 2 F 2 → 2CF. Further, since the third gas is Xe and the first dissociated species are C 2 F and CF, Xe is added to the etching gas to obtain C 2 F 2 → C 2 F.
A means for causing dissociation of + F and C 2 F 2 → 2CF can be realized. Further, the first gas is CO and C 3 O 2
By further containing at least one of CO and C 3 O 2 , since CO or C 3 O 2 has a large Si protection property, resist protection property, and Si 3 N 4 protection property, the action of other components of the first gas is reinforced. Further, at this time, since the SiO 2 adhesion of CO or C 3 O 2 is medium, it does not hinder the function of other components of the first gas.
【００３７】また第３のガスのエッチングガス全体に対
する体積比を増加させることにより、中性解離種の密度
を相対的に低下させ、イオン性解離種密度すなわちイオ
ン密度を増加させることができる。したがって付着フル
オロ膜に衝突するイオン数が増えるので、ＳｉＯ2エッ
チレートを増加させることができる。Further, by increasing the volume ratio of the third gas to the entire etching gas, the density of neutral dissociated species can be relatively lowered and the density of ionic dissociated species, that is, the ion density can be increased. Therefore, the number of ions that collide with the attached fluoro film increases, so that the SiO 2 etch rate can be increased.
【００３８】さらに第１のガスのエッチングガス全体に
対する体積比を増加させ、ＳｉＯ2酸化膜表面の活性サ
イトを増加させることにより、活性サイトにはＣＦ2,Ｃ
Ｏが付着しやすいので、結果としてＳｉＯ2酸化膜への
中性解離種の付着レートが増加する。Further, by increasing the volume ratio of the first gas to the entire etching gas and increasing the active sites on the surface of the SiO 2 oxide film, CF 2 , C are present at the active sites.
Since O tends to adhere, as a result, the rate of attachment of neutral dissociated species to the SiO 2 oxide film increases.
【００３９】[0039]
【実施例】本発明の実施例を図１〜図１０により説明す
る。本発明の第１の実施例を図１及び図２により説明す
る。本実施例によるエッチング方法を実施するエッチン
グ装置を図２に示す。図２において、エッチング装置１
００は、上部にＳｉＯ2酸化膜（図示せず）が形成され
たＳｉ基板９が内部に配置される反応室３ｂと、ガス導
入系５を介しエッチングガス２１が導かれるプラズマ生
成室３ａと、を備えたエッチング容器３を有する。EXAMPLE An example of the present invention will be described with reference to FIGS. A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. An etching apparatus for carrying out the etching method according to this embodiment is shown in FIG. In FIG. 2, the etching apparatus 1
00 is a reaction chamber 3b in which an Si substrate 9 having a SiO 2 oxide film (not shown) formed therein is arranged, a plasma generation chamber 3a into which an etching gas 21 is introduced via a gas introduction system 5, It has the etching container 3 provided with.
【００４０】また、図示しないＳｉＯ2酸化膜には所定
のレジストによるパターンが形成されており、このレジ
ストパターンは、ＳｉＯ2酸化膜のみを所定形状にエッ
チングできるようなマスクとしての役割を果たす。さら
に、エッチングガス２１には、ＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２又は
ｎ＝４,ｍ＝１）で表されるガスと、Ｃ6Ｆ6（パーフル
オロベンゼン）ガスとが含まれている。またエッチング
容器３のプラズマ生成室３ａには、マイクロ波導波管１
を通して２.４５ＧＨzのマイクロ波が導入され、またプ
ラズマ生成室３ａの外側に設置した磁石２により１KGau
ss程度の磁場が加えられる。これにより、プラズマ生成
室３ａに導かれたエッチングガス２１には変動する電磁
界が加えられることとなり、エッチングガス２１は磁束
密度が８７５Gaussに等しいＥＣＲ位置６において電子
サイクロトロン共鳴によりプラズマ化されて解離し、イ
オン性解離種及び電子からなるプラズマ４と中性解離種
とが生成する。Further, a pattern of a predetermined resist is formed on the SiO 2 oxide film (not shown), and this resist pattern serves as a mask capable of etching only the SiO 2 oxide film into a predetermined shape. Further, the etching gas 21 contains a gas represented by C n F m (m> n ≧ 2 or n = 4, m = 1) and a C 6 F 6 (perfluorobenzene) gas. . In the plasma generation chamber 3a of the etching container 3, the microwave waveguide 1
2.45 GHz microwave is introduced through the magnet, and the magnet 2 installed outside the plasma generation chamber 3a causes 1 KGau.
A magnetic field of about ss is applied. As a result, a varying electromagnetic field is applied to the etching gas 21 guided to the plasma generation chamber 3a, and the etching gas 21 is dissociated by being plasmatized by electron cyclotron resonance at the ECR position 6 where the magnetic flux density is equal to 875 Gauss. Plasma 4 composed of ionic dissociated species and electrons and neutral dissociated species are generated.
【００４１】この生成された中性解離種・イオン性解離
種は図示下方向に輸送されて反応室３ｂ内に流入し、さ
らに反応室３ｂ内をＳｉ基板９方向に輸送される。そし
て中性解離種がフルオロ膜としてＳｉ基板９のＳｉＯ2
酸化膜上に付着するとともに、その付着した中性解離種
にイオン性解離種が衝突することによってＳｉＯ2膜表
面が所定の形状にエッチングされる。そしてこのとき、
Ｓｉ基板９を支持するウェハ支持台１０は高周波電源１
１に接続されており、Ｓｉ基板９には高周波が印加され
て自己バイアスが生成され、これによってイオン性解離
種のイオンエネルギーを制御することができる。The generated neutral dissociative species / ionic dissociative species are transported downward in the figure, flow into the reaction chamber 3b, and are further transported within the reaction chamber 3b toward the Si substrate 9. Then, the neutral dissociated species are used as a fluoro film to form SiO 2 on the Si substrate 9.
The SiO 2 film surface is etched into a predetermined shape by adhering on the oxide film and colliding with the attached neutral dissociative species by the ionic dissociative species. And at this time,
The wafer support 10 that supports the Si substrate 9 is a high frequency power source 1
1, and a high frequency is applied to the Si substrate 9 to generate a self-bias, whereby the ion energy of the ionic dissociated species can be controlled.
【００４２】以上のように、本実施例は、エッチングガ
ス２１をプラズマ化して行うプラズマエッチング方法に
係わるものであるが、その要部は、エッチングガス２１
の構成成分にある。すなわち、本実施例は、エッチング
ガス２１の成分を適宜選定することにより、エッチング
における選択比の向上を達成するものである。以下、こ
のエッチングガス２１の成分の選定について図１により
説明する。As described above, the present embodiment relates to the plasma etching method performed by converting the etching gas 21 into plasma. The essential part of the method is the etching gas 21.
It is a constituent component of. That is, in the present embodiment, the selection ratio in etching is improved by appropriately selecting the components of the etching gas 21. The selection of the components of the etching gas 21 will be described below with reference to FIG.
【００４３】前述したように、Ｓｉ基板９上のＳｉＯ2
酸化膜のエッチングは、ＳｉＯ2酸化膜の上にレジスト
によるパターンを形成し、これをマスクとしてＳｉＯ2
酸化膜のみを所定形状にエッチングする。したがって、
選択比の向上のためには、ＳｉＯ2エッチレートと、Ｓ
ｉエッチレート・レジストエッチレートとの比を大きく
しなければならない。また近年、エッチングにより極細
の溝を得ようとする場所の両側におけるＳｉとＳｉＯ2
酸化膜との中間に予めpolyＳｉの電極を埋め込み、この
後でエッチングを行うことにより高いアスペクト比を得
る手法が行われており、この場合、そのpolyＳｉ電極の
外側をＳｉ3Ｎ4で覆う構造となるので、選択比の向上を
考える場合には、このＳｉ3Ｎ4エッチレートも考慮に入
れる必要がある。よって、向上すべき選択比＝（ＳｉＯ
2エッチレート）／（(Ｓｉエッチレート)or(レジストエ
ッチレート)or(Ｓｉ3Ｎ4エッチレート)）となって、選
択比を大きくするには、ＳｉＯ2エッチレートを相対的
に大きくし、またＳｉエッチレート・レジストエッチレ
ート・Ｓｉ3Ｎ4エッチレートを相対的に小さくすればよ
いことになる。そして、エッチングガス２１のＳｉＯ2
エッチレートを大きくするためには、エッチングガス２
１のＳｉＯ2付着性が大きく（すなわち付着レートが大
きく）かつＳｉＯ2エッチング性が大きければよい（又
は、どちらか一方が中程度でも良い）。またエッチング
ガス２１のＳｉエッチレート・レジストエッチレート・
Ｓｉ3Ｎ4エッチレートを小さくするためには、Ｓｉ保護
性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性がそれぞれ大きけ
ればよい。As described above, SiO 2 on the Si substrate 9
Etching the oxide film, forming a resist by the pattern on the SiO 2 oxide film, SiO 2 as a mask
Only the oxide film is etched into a predetermined shape. Therefore,
To improve the selection ratio, the SiO 2 etch rate and S
The ratio of i etch rate / resist etch rate must be increased. Also, in recent years, Si and SiO 2 on both sides of a place where an extremely fine groove is to be obtained by etching.
A method of obtaining a high aspect ratio by previously burying a polySi electrode in the middle of the oxide film and then etching is used. In this case, a structure in which the outside of the polySi electrode is covered with Si 3 N 4 is used. Therefore, it is necessary to take the Si 3 N 4 etch rate into consideration when improving the selectivity. Therefore, the selection ratio to be improved = (SiO
2 etch rate) / ((Si etch rate) or (resist etch rate) or (Si 3 N 4 etch rate)). To increase the selection ratio, increase the SiO 2 etch rate relatively, Further, the Si etch rate / resist etch rate / Si 3 N 4 etch rate should be relatively small. Then, the etching gas 21 is SiO 2
To increase the etching rate, the etching gas 2
No. 1 has a large SiO 2 adhesion (that is, a large adhesion rate) and a large SiO 2 etching property (or one of them may be moderate). In addition, the Si etching rate of the etching gas 21, the resist etching rate,
In order to reduce the Si 3 N 4 etch rate, it is sufficient if the Si protection property, the resist protection property, and the Si 3 N 4 protection property are large.
【００４４】一般に、エッチングガスに含まれる母ガス
分子又はその母ガス分子が解離して発生する解離種（中
性解離種・イオン性解離種）は、その種類によってＳｉ
Ｏ2付着性・ＳｉＯ2エッチング性・Ｓｉ保護性・レジス
ト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性の大小が異なる。本願発明者
等は、従来エッチングガスとして一般的に用いられてい
るＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２又はｍ＝４,ｎ＝１）のＣnＦm系
ガスに加え、ＣＦ・Ｃ2Ｆ2等のガス（以下適宜、これら
すべてをまとめてＣＦ系ガスという）と、さらにＣ・Ｆ
の他にＨを含むＣＨＦ・ＣＨＦ2等のガス（以下適宜Ｃ
ＨＦ系ガスという）と、さらにＨ・Ｆ・Ｏ2・ＣＯ・Ｃ2
Ｏとについて、上記のＳｉＯ2付着性・ＳｉＯ2エッチン
グ性・Ｓｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性の
大小について検討を行い、図１に示す結果を得た。以
下、これら母ガス分子及び解離種におけるＳｉＯ2付着
性・ＳｉＯ2エッチング性・Ｓｉ保護性・レジスト保護
性・Ｓｉ3Ｎ4保護性につき順次説明する。Generally, the mother gas molecules contained in the etching gas or the dissociated species (neutral dissociated species / ionic dissociated species) generated by the dissociation of the mother gas molecules are Si depending on the type.
O 2 adhesion, SiO 2 etching, Si protection, resist protection, and Si 3 N 4 protection differ in magnitude. The present inventors have, in addition to the conventional C n F m based gas C is generally used as the etching gas n F m (m> n ≧ 2 or m = 4, n = 1) , CF · C 2 A gas such as F 2 (hereinafter, all of them are collectively referred to as a CF-based gas), and C · F
In addition to H, gases such as CHF and CHF 2 (hereinafter appropriately C
HF gas), and further H ・ F ・ O 2・ CO ・ C 2
Regarding O and O, the size of the above-mentioned SiO 2 adhesion, SiO 2 etching property, Si protection property, resist protection property, and Si 3 N 4 protection property was examined, and the results shown in FIG. 1 were obtained. Hereinafter, the SiO 2 adhesion, the SiO 2 etching property, the Si protection property, the resist protection property, and the Si 3 N 4 protection property of these mother gas molecules and dissociated species will be sequentially described.
【００４５】（１）ＳｉＯ2付着性 ＳｉＯ2付着性は、母ガス分子・解離種の電子状態から
おおよその性質を判断できる。スピンを持つ（環状結合
や多重結合、スピン０の非結合電子対を持つ）分子であ
るＣ4Ｆ7,Ｃ6Ｆ5,ＣＦ,Ｃ2Ｆ3,Ｃ2Ｆ等は、表面の不対
電子の存在しないサイトであればスピンを保存する付着
反応を起こすことができＳｉＯ2付着性が大きい。この
ＣＦ2,Ｃ2Ｆ,ＣＦの電子状態については、Phys.Rev.B45
(1992)P11299〜、若しくはPhys.Rev.A43(1991)P5810
〜、若しくはInt.J.Supercomp.Appl.2,(1988)P58〜に示
された分子軌道計算から知ることができ、またＣＦ2と
ＣＦ3の付着膜上の付着率についてはJpn.J.Appl.Phys.V
ol.32(1993)pp.L690-L693.に記載されているように実測
値が存在する。(1) SiO 2 Adhesiveness SiO 2 adhesiveness can be roughly estimated from the electronic states of mother gas molecules and dissociated species. With spin C 4 F 7, C 6 F 5, CF, C 2 F 3, C 2 F , etc. is (cyclic bond or multiple bonds, and having non-bonded pair of electrons of the spin 0) molecules, unpaired surface If the site is free of electrons, an attachment reaction that preserves spin can occur and the SiO 2 adhesion is large. Regarding the electronic states of CF 2 , C 2 F and CF, see Phys. Rev. B45.
(1992) P11299 ~, or Phys. Rev. A43 (1991) P5810
~, Or Int.J.Supercomp.Appl.2, (1988) P58 ~, it can be known from the molecular orbital calculation, and the adhesion rate of CF 2 and CF 3 on the adhesion film can be found in Jpn.J. Appl.Phys.V
There are measured values as described in ol. 32 (1993) pp. L690-L693.
【００４６】また、非結合電子対を持つスピン０の分子
ＣＦ2,ＣＯ等は、金属表面や不対電子の存在する付着膜
表面上のサイトであれば、スピンを保存する付着反応を
起こせるので付着しやすいが、表面付着膜上の不対電子
の寿命は衝突時間より短いので、付着膜上は付着しにく
い。スピンを持つ（多重結合や環状結合、スピン０の非
結合電子対を持たない）原子分子Ｆ,ＣＦ3,Ｏ2,ＣＨ
Ｆ2,ＣＨ2Ｆ,ＣＨＦ等は、金属表面、多重結合や準安定
な結合のある表面、スピン０の不対電子対のある表面で
は、比較的付着しやすい。よってこれらは、総合的にみ
てＳｉＯ2付着性の大きさとしては中程度である。さら
に、多重結合や環状結合を持つスピン０の分子Ｃ2Ｆ4,
Ｃ2Ｆ2等は、活性化エネルギーを乗り越える反応が必要
であることから、活性サイト以外では付着しにくいの
で、ＳｉＯ2付着性は小さい。また、閉殻で安定な分子
ＣＦ4,ＣＨＦ3,ＣＨ2Ｆ2,Ｃ4Ｆ8等は、活性表面以外で
は付着しにくいので、ＳｉＯ2付着性は非常に小さい。Further, spin 0 molecules having non-bonded electron pairs, such as CF 2 and CO, can cause spin-preserving attachment reaction if they are sites on the surface of the attachment film where metal surfaces or unpaired electrons exist. Although it is easy to attach, the lifetime of unpaired electrons on the surface-attached film is shorter than the collision time, so it is difficult to attach on the attached film. Atom molecule F, CF 3 , O 2 , CH with spin (without multiple bond, ring bond, non-bonded electron pair with spin 0)
F 2 , CH 2 F, CHF, etc. are relatively easily attached on a metal surface, a surface having multiple bonds or metastable bonds, or a surface having an unpaired electron pair of spin 0. Therefore, as a whole, they have a moderate degree of SiO 2 adhesion. Furthermore, a spin 0 molecule C 2 F 4 , which has multiple bonds or cyclic bonds,
Since C 2 F 2 or the like requires a reaction that overcomes the activation energy, it is difficult to attach at a site other than the active site, so that the SiO 2 adhesion is small. Further, molecules such as CF 4 , CHF 3 , CH 2 F 2 , and C 4 F 8 which are stable in a closed shell do not easily attach on a surface other than the active surface, so that the SiO 2 adhesion is very small.
【００４７】（２）ＳｉＯ2エッチング性 ＳｉＯ2エッチングのためには、Ｓｉをフッ化させ、Ｃ
を酸化させるＣＦ系ガスが優れている傾向があり、特
に、ＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２又はｎ＝１,ｍ＝４）で表され
るＣnＦm系ガス、すなわち、Ｃ2Ｆ3,Ｃ4Ｆ7,Ｃ2Ｆ4,Ｃ4
Ｆ8,ＣＦ4等はＳｉＯ2エッチング性が大きい。またその
他のＣＦ系ガスのうちのＣＦ2,ＣＦ3、ＣＨＦ系ガスの
１つであるＣＨＦ3等もＳｉＯ2エッチング性が大きい。
一方、その他のＣＦ系ガスのうち、Ｆ原子のＣ原子に対
する比（以下適宜ＦＣ比という）が比較的小さいＣ
6Ｆ5,Ｃ2Ｆ,ＣＦ,Ｃ2Ｆ2、ＣＨＦ系ガスであるＣＨＦ,
ＣＨ2Ｆ2,ＣＨＦ2、単原子分子であるＦ等はＳｉＯ2エ
ッチング性の大きさとしては中程度である。例えばＣ2
Ｆ2は、ＳｉＯ2と反応して、気化する分子ＳｉＦ2と２
ＣＯを生成できるので、Ｃ2Ｆ2を混合してもＳｉＯ2の
エッチング性は阻害されない。また、ＣＯ,Ｏ2,Ｈ,Ｃ2
Ｏ,ＣＨ2Ｆ等はＳｉＯ2エッチング性が小さい。(2) SiO 2 Etching Property For SiO 2 etching, Si is fluorinated and C
Tend to be excellent CF gas for oxidizing, in particular, C n F m based gas represented by C n F m (m> n ≧ 2 or n = 1, m = 4) , i.e., C 2 F 3 , C 4 F 7 , C 2 F 4 , C 4
F 8 and CF 4 have a high SiO 2 etching property. The large CF 2, CF 3, CHF system also SiO 2 etching property CHF 3 or the like which is one of the gases of the other CF-based gas.
On the other hand, among other CF-based gases, C having a relatively small ratio of F atoms to C atoms (hereinafter appropriately referred to as FC ratio)
6 F 5 , C 2 F, CF, C 2 F 2 , CHF which is a CHF-based gas,
CH 2 F 2 , CHF 2 and F, which are monoatomic molecules, have a moderate SiO 2 etching property. For example C 2
F 2 reacts with SiO 2 and vaporizes molecules SiF 2 and 2
Since CO can be generated, the etching property of SiO 2 is not hindered even if C 2 F 2 is mixed. In addition, CO, O 2 , H, C 2
O, CH 2 F, etc. have a small SiO 2 etching property.
【００４８】（３）Ｓｉ保護性（４）レジスト保護性 Ｓｉの保護及びレジストの保護のためには、フッ化反応
を進める過剰なＦの存在や、Ｃの酸化によりＦを過剰に
させるＯの存在が好ましくない傾向にあるが、Ｆを吸収
するＨの存在や、Ｆが少ない付着膜が表面に形成される
ことは好ましい傾向にある。上記種々の要因を勘案する
と、ＣＦ系ガスのうちＦＣ比が比較的小さいＣ2Ｆ2,Ｃ
Ｆ,Ｃ6Ｆ5,Ｃ2Ｆ、及びＣＨＦ系ガスのうちのＣＨＦ2,
ＣＨ2Ｆ2,ＣＨＦ,ＣＨ2Ｆ等は、Ｓｉ保護性及びレジス
ト保護性が大きい。またＣＯ,Ｃ2Ｏは付着膜中に存在す
ることによりＦを希釈するのでＳｉ保護性及びレジスト
保護性が大きい。また、ＣnＦm系ガスであるＣ4Ｆ8,Ｃ2
Ｆ4,Ｃ4Ｆ7,Ｃ2Ｆ3、その他のＣＦ系ガスであるＣＦ2等
は、Ｓｉ保護性及びレジスト保護性の大きさとしては中
程度である。またＣＨＦ系ガスであるＣＨＦ3は、レジ
スト保護性は中程度であるがＳｉ保護性はやや小さい。
さらに、ＣnＦm系ガスであるＣＦ4、その他のＣＦ系ガ
スであるＣＦ3、及びＯ2,Ｆ等は、Ｓｉ保護性・レジス
ト保護性が小さい。(3) Si Protective Property (4) Resist Protective Property In order to protect Si and resist, the presence of excess F that promotes the fluorination reaction and the presence of O that makes F excessive by the oxidation of C. Although the presence thereof tends to be unfavorable, the presence of H that absorbs F and the formation of an adhesion film containing less F on the surface tend to be preferable. Considering the above-mentioned various factors, C 2 F 2 , C having a relatively small FC ratio among CF type gases
F, C 6 F 5, C 2 F, and CHF 2 of the CHF-based gas,
CH 2 F 2 , CHF, CH 2 F and the like have high Si protective property and resist protective property. Further, since CO and C 2 O exist in the adhesion film and dilute F, the Si protection property and the resist protection property are large. In addition, C 4 F 8 and C 2 which are C n F m type gases
F 4 , C 4 F 7 , C 2 F 3 and other CF-based gases such as CF 2 have medium levels of Si protection and resist protection. CHF 3 , which is a CHF-based gas, has a moderate resist protection property, but has a slightly low Si protection property.
Furthermore, CF 4 which is a C n F m- based gas, CF 3 which is another CF-based gas, O 2 , F, etc. have low Si protective properties and resist protective properties.
【００４９】（５）Ｓｉ3Ｎ4保護性 Ｓｉ3Ｎ4保護のためには、フッ化反応を進める過剰なＦ
の存在や、アンモニア化反応を進めるＨの存在が好まし
くない傾向がある。上記を勘案すると、ＣＦ系ガスのう
ちＦＣ比が比較的小さいＣ2Ｆ2,ＣＦ,Ｃ6Ｆ5,Ｃ2Ｆ等は
Ｓｉ3Ｎ4保護性が大きい。また、ＣＯ,Ｃ2Ｏは付着膜中
に存在することによりＦを希釈するのでＳｉ3Ｎ4保護性
が大きい。また、ＣnＦm系ガスであるＣ4Ｆ8,Ｃ2Ｆ4,Ｃ
4Ｆ7,Ｃ2Ｆ3、その他のＣＦ系ガスであるＣＦ2等は、Ｓ
ｉ3Ｎ4保護性の大きさとしては中程度である。さらに、
ＣＨＦ系ガスであるＣＨ2Ｆ,ＣＨ2Ｆ2,ＣＨＦ2,ＣＨ
Ｆ3,ＣＨＦ、ＣnＦm系ガスであるＣＦ4、その他のＣＦ
系ガスであるＣＦ3、及びＨ,Ｆ,Ｏ2等は、Ｓｉ3Ｎ4保護
性が小さい。(5) Si 3 N 4 Protective Property In order to protect Si 3 N 4 , excess F which promotes the fluorination reaction is used.
And the presence of H that promotes the ammonialation reaction tend to be unfavorable. Considering the above, C 2 F 2 , CF, C 6 F 5 , C 2 F and the like having a relatively small FC ratio among CF-based gases have a high Si 3 N 4 protection property. Further, since CO and C 2 O exist in the adhered film to dilute F, the protection of Si 3 N 4 is great. Further, C 4 F 8 , C 2 F 4 , C which are C n F m type gases
4 F 7 , C 2 F 3 , and other CF-based gases such as CF 2 are S
The i 3 N 4 protective property is moderate. further,
CH 2 F, CH 2 F 2 , CHF 2 , CH that are CHF-based gases
F 3 , CHF, CF 4 which is a C n F m gas, and other CF
CF 3 and H, F, O 2 and the like, which are system gases, have a low Si 3 N 4 protection property.
【００５０】上記の結果から、エッチングガス２１のＳ
ｉＯ2エッチレートを大きくするものは、（１）ＳｉＯ2
付着性、及び（２）ＳｉＯ2エッチング性の両方が大き
い（又は一方が中程度でもよい）ものであるから、図１
の上２段の両方において真ん中から右側にあるものであ
る。またエッチングガス２１のＳｉエッチレート・レジ
ストエッチレート・Ｓｉ3Ｎ4エッチレートを小さくする
ものは、（３）Ｓｉ保護性（４）レジスト保護性（５）
Ｓｉ3Ｎ4保護性のそれぞれが大きいものであるから、図
１の下３段の全てにおいて右側にあるものである。From the above results, S of the etching gas 21
The ones that increase the iO 2 etch rate are (1) SiO 2
Since both of the adhesiveness and (2) SiO 2 etching property are large (or one may be medium), FIG.
It is the one on the right side from the middle in both of the upper two rows. Further, the ones for reducing the Si etching rate, the resist etching rate, and the Si 3 N 4 etching rate of the etching gas 21 are (3) Si protecting property (4) Resist protecting property (5)
Since each of the Si 3 N 4 protective properties is large, it is on the right side in all of the lower three stages of FIG.
【００５１】以上において、本実施例のエッチングガス
２１は、Ｃ6Ｆ6（パーフルオロベンゼン）ガスとＣnＦm
（ｍ＞ｎ≧２又はｎ＝４,ｍ＝１）で表されるガスとを
含んでいる。Ｓｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保
護性については、（３）（４）（５）で検討したよう
に、Ｃ6Ｆ6はその解離種であるＣ6Ｆ5が大きい。そして
ＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２又はｎ＝４,ｍ＝１）はＳｉ保護性
・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性は中程度であってＣ
6Ｆ5の特性を阻害しない。よってこれらの混合気体であ
るエッチングガス２１はＳｉ保護性・レジスト保護性・
Ｓｉ3Ｎ4保護性が大きくなる。またＳｉＯ2付着性につ
いては、ＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２又はｎ＝４,ｍ＝１）は、
小さいものも大きいものもあるが、Ｃ6Ｆ6の解離種であ
るＣ6Ｆ5が大きいので、これらの混合気体であるエッチ
ングガス２１は、少なくともＳｉＯ2付着性は小さくは
ならない（中程度以上である）。さらに、ＳｉＯ2エッ
チング性については、Ｃ6Ｆ6の解離種であるＣ6Ｆ5が中
程度であるが、ＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２又はｎ＝４,ｍ＝
１）はいずれも大きい。よって、これらの混合気体であ
るエッチングガス２１もＳｉＯ2エッチング性は大き
い。In the above, the etching gas 21 of this embodiment is C 6 F 6 (perfluorobenzene) gas and C n F m.
(M> n ≧ 2 or n = 4, m = 1). Regarding the Si protection property / resist protection property / Si 3 N 4 protection property, as discussed in (3), (4) and (5), C 6 F 6 is large in its dissociated species, C 6 F 5 . And, C n F m (m> n ≧ 2 or n = 4, m = 1) has a moderate Si protection property / resist protection property / Si 3 N 4 protection property and is C
Does not interfere with the properties of 6 F 5 . Therefore, the etching gas 21 which is a mixed gas of them has a Si protection property, a resist protection property,
Si 3 N 4 protection is increased. Regarding SiO 2 adhesion, C n F m (m> n ≧ 2 or n = 4, m = 1) is
Although some smaller ones also large, because the C 6 F 5 is a dissociated species of C 6 F 6 large, the etching gas 21 is a mixture of these gases, at least SiO 2 adhesion is never less (more moderate Is). Furthermore, for the SiO 2 etch resistance, but is C 6 F 5 is a dissociated species of C 6 F 6 is medium, C n F m (m> n ≧ 2 or n = 4, m =
All of 1) are large. Therefore, the etching gas 21, which is a mixed gas of these, also has a large SiO 2 etching property.
【００５２】したがって、本実施例のエッチングガス２
１は、ＳｉＯ2エッチング性・Ｓｉ保護性・レジスト保
護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性のすべてが大きく、ＳｉＯ2付着
性が小さくない性質を有することがわかる。Therefore, the etching gas 2 of this embodiment is used.
It can be seen that the sample No. 1 has a large SiO 2 etching property, Si protection property, resist protection property, and Si 3 N 4 protection property, and has a property that the SiO 2 adhesion is not small.
【００５３】以上説明したように、本実施例によれば、
エッチングガス２１が、ＳｉＯ2エッチング性・Ｓｉ保
護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性のすべてが大き
く、ＳｉＯ2付着性が小さくない性質を有するので、選
択比（(ＳｉＯ2エッチレート)／(Ｓｉエッチレート)or
(レジストエッチレート)or(Ｓｉ3Ｎ4エッチレート)）を
向上することができる。したがって例えば、６４ＭＤＲ
ＡＭ（０.３μm）以降のプロセスで必要となる高アスペ
クト比形状のエッチングが可能となる。またこのときＳ
ｉＯ2エッチレート自体も大きくなるので、ＳｉＯ2エッ
チレートを大きく低下させる公知技術と異なり、ＳｉＯ
2エッチレートを低下させることなく選択比を向上する
ことができる。As described above, according to this embodiment,
Since the etching gas 21 has a large SiO 2 etching property, Si protective property, resist protective property, and Si 3 N 4 protective property and does not have a small SiO 2 adhesive property, the selectivity ratio ((SiO 2 etch rate) / (Si etch rate) or
(Resist etch rate) or (Si 3 N 4 etch rate)) can be improved. Therefore, for example, 64 MDR
The high aspect ratio shape required for the process after AM (0.3 μm) can be etched. Also at this time S
Since the iO 2 etch rate itself also increases, unlike the known technique that greatly reduces the SiO 2 etch rate, SiO 2
2 Selectivity can be improved without lowering the etch rate.
【００５４】なお、上記実施例においては、エッチング
ガス２１はＣ6Ｆ6（パーフルオロベンゼン）を含んでい
たが、これに代わってＣ2Ｆ2でもよい。この場合にもＣ
6Ｆ6と同様、上記（３）（４）（５）で考察したよう
に、Ｓｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性のす
べてが大きくなる。またＳｉＯ2付着性については、
（１）で考察したようにＣ2Ｆ2そのものはＳｉＯ2付着
性は小さい。しかし、Ｃ2Ｆ2が解離すると解離種として
Ｃ2Ｆ,ＣＦが生じ、これらのＳｉＯ2付着性は非常に大
きい。よって、この場合についても同様の効果を得るこ
とができる。Although the etching gas 21 contains C 6 F 6 (perfluorobenzene) in the above embodiment, it may be C 2 F 2 instead. Also in this case C
Similar to 6 F 6 , as discussed in (3), (4), and (5) above, Si protection, resist protection, and Si 3 N 4 protection all increase. For SiO 2 adhesion,
As discussed in (1), C 2 F 2 itself has a small SiO 2 adhesion. However, when C 2 F 2 is dissociated, C 2 F and CF are generated as dissociated species, and their SiO 2 adhesion is very large. Therefore, also in this case, the same effect can be obtained.
【００５５】また、上記実施例のエッチングガス２１は
Ｃ6Ｆ6（パーフルオロベンゼン）を含んでいたが、さら
にＣＯ又はＣ3Ｏ2を含んでもよい。この場合ＣＯ、また
はＣ3Ｏ2がＣ3Ｏ2→ＣＯ＋Ｃ2Ｏと解離して生じるＣ2Ｏ
は、上記（３）（４）（５）で考察したように、Ｃ6Ｆ5
と同様Ｓｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性の
すべてが大きいので、Ｃ6Ｆ6によるこれらの働きを補強
する役割を果たす。また上記（１）で考察したように、
ＳｉＯ2付着性についてはＣ6Ｆ5のように大きくない
が、小さくはなく中程度であるのでＣ6Ｆ6によるこの働
きを阻害しない。よって、この場合についても同様の効
果を得ることができる。エッチングガス２１がＣ6Ｆ6で
なくＣ2Ｆ2を含んでいた場合も同様である。さらに、上
記実施例のエッチングガス２１の変形例として、ＣＯと
Ｃ2Ｆ4とを含む構成でも良い。この場合、Ｓｉ保護性・
レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性については、上記
（３）（４）（５）で考察したようにＣＯは大きい。そ
してＣ2Ｆ4はＳｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保
護性は中程度である。よってこれらを混合したエッチン
グガス２１も、Ｓｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4
保護性は大きい。またＳｉＯ2付着性については、上記
（１）で考察したようにＣ2Ｆ4が小さくＣＯは中程度で
あるが、Ｃ2Ｆ4が解離して生じるＣ2Ｆ3が大きいので、
これらを混合したエッチングガス２１は、少なくともＳ
ｉＯ2付着性は小さくはならない。さらに、ＳｉＯ2エッ
チング性については、上記（２）で考察したようにＣＯ
は非常に小さいが、Ｃ2Ｆ4及びその解離種であるＣ2Ｆ3
が大きいので、これらを混合したエッチングガス２１も
ＳｉＯ2エッチング性は大きい。よって、この場合につ
いても同様の効果を得ることができる。Although the etching gas 21 in the above embodiment contains C 6 F 6 (perfluorobenzene), it may further contain CO or C 3 O 2 . In this case, CO or C 2 O formed by dissociation of C 3 O 2 with C 3 O 2 → CO + C 2 O
Is C 6 F 5 as discussed in (3), (4) and (5) above.
Similar to the above, Si protection, resist protection, and Si 3 N 4 protection are all large, and thus they play a role of reinforcing these functions of C 6 F 6 . Also, as discussed in (1) above,
The SiO 2 adhesion is not as great as that of C 6 F 5 , but it is not so small and is moderate, so it does not hinder this action by C 6 F 6 . Therefore, also in this case, the same effect can be obtained. The same applies when the etching gas 21 contains C 2 F 2 instead of C 6 F 6 . Further, as a modified example of the etching gas 21 of the above-described embodiment, a configuration including CO and C 2 F 4 may be used. In this case, Si protection
Regarding resist protection and Si 3 N 4 protection, CO is large as discussed in (3), (4) and (5) above. Further, C 2 F 4 has a medium degree of Si protection / resist protection / Si 3 N 4 protection. Therefore, the etching gas 21 which is a mixture of these is also used for Si protection / resist protection / Si 3 N 4
Great protection. Regarding the SiO 2 adhesiveness, as discussed in (1) above, C 2 F 4 is small and CO is medium, but C 2 F 3 generated by dissociation of C 2 F 4 is large.
The etching gas 21 mixed with these is at least S
The iO 2 adhesion does not diminish. Furthermore, regarding the SiO 2 etching property, as discussed in (2) above, CO
Is very small, but C 2 F 4 and its dissociated species C 2 F 3
Therefore, the etching gas 21 containing them has a large SiO 2 etching property. Therefore, also in this case, the same effect can be obtained.
【００５６】また、上記実施例のエッチングガス２１の
さらなる変形例として、エッチングガス２１に含まれて
いたＣ6Ｆ6（パーフルオロベンゼン）の代わりにＣ3Ｏ2
を用いる構成でもよい。この場合にはＣ3Ｏ2の解離種で
あるＣ2Ｏが、上記（３）（４）（５）で考察したよう
に、Ｓｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性のす
べてが大きくなる。またＳｉＯ2付着性については、
（１）で考察したように、Ｃ3Ｏ2の解離種のＣ2ＯのＳ
ｉＯ2付着性はＣ6Ｆ5ほどではないが比較的大きい。よ
って、この場合についても同様の効果を得ることができ
る。As a further modification of the etching gas 21 of the above embodiment, C 3 O 2 is used instead of C 6 F 6 (perfluorobenzene) contained in the etching gas 21.
May be used. In this case, C 2 O, which is a dissociated species of C 3 O 2 , has all of Si protection, resist protection, and Si 3 N 4 protection as discussed in (3), (4), and (5) above. Grows larger. For SiO 2 adhesion,
As discussed in (1), S of C 2 O, which is a dissociated species of C 3 O 2.
The iO 2 adhesion is not as great as C 6 F 5, but it is relatively large. Therefore, also in this case, the same effect can be obtained.
【００５７】さらに、上記実施例においては、ＥＣＲ位
置で電子サイクロトロン共鳴によってプラズマ化を行う
エッチング装置１００を用いたが、これに限られるもの
ではなく、他の方式のエッチング装置を用いても良い。
この他の方式のエッチング装置を用いる変形例を以下、
図３〜図５により説明する。第１の実施例と同等の部材
には同一の番号を付す。第１の変形例によるエッチング
装置２００を図３に示す。図３において、エッチング装
置２００はＲＩＥ（Reactive Ion Etchinng)装置と呼ば
れるものであり、ガス導入系５を介してエッチングガス
２１が導かれる真空容器１３を有する。真空容器１３の
内部には平行に並べられた上部電極１２Ｕ,下部電極１
２Ｌが設けられており、下部電極１２Ｌの上には、上部
にＳｉＯ2酸化膜（図示せず）が形成されたＳｉ基板９
が載置されている。上部電極１２Ｕ・下部電極１２Ｌ間
には高周波電源２３によって高周波電圧が印加され、こ
れによって真空容器１３に導かれたエッチングガス２１
は変動する電磁界が加えられることとなり、エッチング
ガス２１はプラズマ化されて解離・電離し、イオン性解
離種及び電子からなるプラズマと中性解離種とが生成す
る。そして第１の実施例同様、Ｓｉ基板９のＳｉＯ2酸
化膜上に付着した中性解離種にイオン性解離種が衝突し
ＳｉＯ2膜表面が所定の形状にエッチングされる。Furthermore, in the above-mentioned embodiment, the etching apparatus 100 which performs plasma formation by the electron cyclotron resonance at the ECR position is used, but the present invention is not limited to this, and an etching apparatus of another system may be used.
A modified example using an etching apparatus of this other type is as follows.
This will be described with reference to FIGS. The same members as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals. FIG. 3 shows an etching apparatus 200 according to the first modification. In FIG. 3, an etching apparatus 200 is called an RIE (Reactive Ion Etchinng) apparatus and has a vacuum container 13 into which an etching gas 21 is introduced via a gas introduction system 5. Inside the vacuum chamber 13, upper electrode 12U and lower electrode 1 are arranged in parallel.
2L, and a Si substrate 9 having a SiO 2 oxide film (not shown) formed on the lower electrode 12L.
Is placed. A high-frequency voltage is applied between the upper electrode 12U and the lower electrode 12L by a high-frequency power source 23, so that the etching gas 21 introduced into the vacuum container 13 is introduced.
Fluctuating electromagnetic field is applied, and the etching gas 21 is plasmatized and dissociated and ionized, and plasma composed of ionic dissociated species and electrons and neutral dissociated species are generated. Then, as in the first embodiment, the ionic dissociative species collide with the neutral dissociative species attached on the SiO 2 oxide film of the Si substrate 9 to etch the surface of the SiO 2 film into a predetermined shape.
【００５８】本変形例によるエッチング装置２００を用
いた場合も、第１の実施例と同様の効果を得る。なお、
図４に示すように、エッチング装置２００の真空容器１
３の外側に磁石（磁場コイル）１４を設けた構成である
エッチング装置２１０を用いてもよく、この場合も同様
の効果を得る。Even when the etching apparatus 200 according to this modification is used, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In addition,
As shown in FIG. 4, the vacuum container 1 of the etching apparatus 200.
An etching device 210 having a structure in which a magnet (magnetic field coil) 14 is provided outside the magnet 3 may be used, and the same effect is obtained in this case as well.
【００５９】第２の変形例によるエッチング装置３００
を図５に示す。図５において、エッチング装置３００
は、上部にＳｉＯ2酸化膜（図示せず）が形成されたＳ
ｉ基板９が内部に配置される真空容器１７ｂと、ガス導
入系５を介しエッチングガス２１が導かれる石英製の円
筒１７ａと、を備えたエッチング容器１７を有する。The etching apparatus 300 according to the second modification.
Is shown in FIG. In FIG. 5, the etching apparatus 300
Has a SiO 2 oxide film (not shown) formed on top of S
The etching container 17 includes a vacuum container 17b in which the i-substrate 9 is arranged, and a quartz cylinder 17a into which the etching gas 21 is introduced via the gas introduction system 5.
【００６０】エッチング容器１７の円筒１７ａにはアン
テナ１６が設けられており、アンテナ１６には高周波電
源２４によって高周波が印加されて円筒１７ａ内に電磁
波が導入される。また円筒１７ａ及び真空容器１７ｂの
外側には２重のコイル１８が設置されており、これらの
コイル１８が軸方向の磁界を発生させる。円筒１７ａか
ら真空容器１７ｂに導かれたエッチングガス２１は、こ
の電磁波と軸方向磁界とによって変動する電磁界が加え
られることとなり、プラズマ化されて解離・電離し、イ
オン性解離種及び電子からなるプラズマ２５と中性解離
種とが生成する。そして第１の実施例同様、Ｓｉ基板９
のＳｉＯ2酸化膜上に付着した中性解離種にイオン性解
離種が衝突しＳｉＯ2膜表面が所定の形状にエッチング
される。またこのとき、第１の実施例同様、Ｓｉ基板９
を支持するウェハ支持台１０は高周波電源１１に接続さ
れており、Ｓｉ基板９には高周波が印加されて自己バイ
アスが生成され、これによってイオン性解離種のイオン
エネルギーを制御することができる。An antenna 16 is provided on the cylinder 17a of the etching container 17, and a high frequency is applied to the antenna 16 by a high frequency power source 24 to introduce electromagnetic waves into the cylinder 17a. Double coils 18 are installed outside the cylinder 17a and the vacuum container 17b, and these coils 18 generate a magnetic field in the axial direction. The etching gas 21 guided from the cylinder 17a to the vacuum container 17b is applied with an electromagnetic field that fluctuates due to this electromagnetic wave and the axial magnetic field, is plasmatized and dissociated and ionized, and is composed of ionic dissociated species and electrons. Plasma 25 and neutral dissociated species are generated. As in the first embodiment, the Si substrate 9
The ionically dissociated species collide with the neutrally dissociated species attached on the SiO 2 oxide film, and the surface of the SiO 2 film is etched into a predetermined shape. At this time, as in the first embodiment, the Si substrate 9
The wafer support base 10 for supporting the substrate is connected to a high frequency power source 11, and a high frequency is applied to the Si substrate 9 to generate a self-bias, whereby the ion energy of the ionic dissociation species can be controlled.
【００６１】本変形例によるエッチング装置３００を用
いた場合も、第１の実施例と同様の効果を得る。なお、
エッチングガス２１に解離させなくてよい成分（例えば
ＣＯ等）を含む場合には、この成分のみを別途真空容器
１７ｂに設けたガス導入系２６を介して真空容器１７ｂ
に導入し、真空容器１７ｂ内でエッチングガス２１の残
りの成分と混合しても良い。Even when the etching apparatus 300 according to the present modification is used, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In addition,
When the etching gas 21 contains a component that does not need to be dissociated (for example, CO), only this component is evacuated through the gas introduction system 26 separately provided in the vacuum container 17b.
Alternatively, the remaining components of the etching gas 21 may be mixed in the vacuum container 17b.
【００６２】本発明の第２の実施例を図６〜図１０によ
り説明する。第１の実施例と同等の部材については同一
の符号を付す。本実施例は、第１の実施例と同様にエッ
チングガスの成分に係わるものであるが、エッチングガ
スに不活性ガスを加えてエッチングガスの解離を制御
し、所望の特性の解離種を生成させることによって選択
比の向上を達成するものである。本実施例によるエッチ
ング方法を実施するエッチング装置を図６に示す。図６
において、エッチング装置４００は、上部にＳｉＯ2酸
化膜（図示せず）が形成されたＳｉ基板９が内部に配置
されるとともにガス導入系２９を介しエッチングガス２
１Ｂが導かれる反応室３ｂと、ガス導入系５を介しエッ
チングガス２１Ａが導かれるプラズマ生成室３ａと、を
備えたエッチング容器３を有する。エッチングガス２１
Ａは不活性ガスであるＨｅガスであり、またエッチング
ガス２１ＢにはＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２又はｎ＝４,ｍ＝
１）で表されるガスとＣ2Ｆ２ガスとが含まれている。
またＨｅガス２１Ａはエッチングガス２１全体（すなわ
ちＨｅガス２１Ａとエッチングガス２１Ｂとの和）に対
する体積比が５０％以上であるように供給されている。A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same reference numerals are given to the same members as those in the first embodiment. Like the first embodiment, the present embodiment relates to the components of the etching gas, but an inert gas is added to the etching gas to control the dissociation of the etching gas and generate a dissociated species having a desired characteristic. By doing so, the improvement of the selection ratio is achieved. An etching apparatus for carrying out the etching method according to this embodiment is shown in FIG. Figure 6
In the etching apparatus 400, the Si substrate 9 having a SiO 2 oxide film (not shown) formed thereon is disposed inside and the etching gas 2 is supplied through the gas introduction system 29.
It has an etching container 3 provided with a reaction chamber 3b into which 1B is introduced and a plasma generation chamber 3a into which an etching gas 21A is introduced through a gas introduction system 5. Etching gas 21
A is He gas which is an inert gas, and C n F m (m> n ≧ 2 or n = 4, m =) for the etching gas 21B.
The gas represented by 1) and C 2 F 2 gas are included.
The He gas 21A is supplied so that the volume ratio thereof to the entire etching gas 21 (that is, the sum of the He gas 21A and the etching gas 21B) is 50% or more.
【００６３】第１の実施例のエッチング装置１００と同
様、エッチング容器３のプラズマ生成室３ａには、マイ
クロ波導波管１を通してマイクロ波が導入され、またプ
ラズマ生成室３ａの外側に設置した磁石２により磁場が
加えられる。これにより、プラズマ生成室３ａに導かれ
たＨｅガス２１Ａには変動する電磁界が加えられること
となってＨｅガス２１Ａはプラズマ化されて解離し、イ
オン性解離種、準安定原子及び電子からなるプラズマ４
が生成する。Similar to the etching apparatus 100 of the first embodiment, microwaves are introduced into the plasma generation chamber 3a of the etching container 3 through the microwave waveguide 1 and the magnet 2 installed outside the plasma generation chamber 3a. Causes a magnetic field to be applied. As a result, a varying electromagnetic field is applied to the He gas 21A introduced into the plasma generation chamber 3a, and the He gas 21A is plasmatized and dissociated to consist of ionic dissociated species, metastable atoms, and electrons. Plasma 4
Is generated.
【００６４】ここで、プラズマ生成室３ａと反応室３ｂ
の境界には複数のグリッド電極１９が設置されるととも
にその電位が正負交互になっており、これによってプラ
ズマ生成室３ａ中を図示下方向に輸送されてきたプラズ
マ４の電子・イオン性解離種・準安定原子のうち、イオ
ン性解離種と準安定原子だけが反応室３ｂ内に取り出さ
れる。そして準安定原子は電界の影響を受けず等方的に
反応室３ｂ内に拡散し、ガス導入系２９を介し導入され
たエッチングガス２１Ｂと準安定原子とが反応室３ｂ内
で相互作用して（後述）特定の解離経路による特定の解
離種（例えばＣＦとＣＦ＋）を生成させる。Here, the plasma generation chamber 3a and the reaction chamber 3b
A plurality of grid electrodes 19 are installed at the boundaries of the plasma 4 and the potentials thereof are alternately positive and negative, whereby the electrons, ionic dissociation species, and electrons of the plasma 4 transported downward in the plasma generation chamber 3a. Of the metastable atoms, only the ionic dissociated species and the metastable atoms are taken out into the reaction chamber 3b. Then, the metastable atoms are isotropically diffused into the reaction chamber 3b without being affected by the electric field, and the etching gas 21B introduced through the gas introduction system 29 interacts with the metastable atoms in the reaction chamber 3b. (To be described later) A specific dissociation species (for example, CF and CF + ) is generated by a specific dissociation pathway.
【００６５】そして、この特定の解離経路によって生じ
た中性解離種（例えばＣＦ）がフルオロ膜としてＳｉ基
板９のＳｉＯ2酸化膜上に付着するとともに、ヘリウム
ガス２１Ａからのイオン性解離種又は特定の解離経路に
よって生じたイオン性解離種（例えばＣＦ+）がその付
着した中性解離種に衝突し、これによってＳｉＯ2膜表
面が所定の形状にエッチングされる。そしてこのとき、
第１の実施例と同様、Ｓｉ基板９を支持するウェハ支持
台１０は高周波電源１１に接続されており、イオン性解
離種のイオンエネルギーを制御できる。Then, the neutral dissociated species (for example, CF) generated by this specific dissociation path adheres to the SiO 2 oxide film of the Si substrate 9 as a fluoro film, and the ionic dissociated species from the helium gas 21A or the specific dissociated species. The ionic dissociative species (for example, CF + ) generated by the dissociation path of the SiO 2 collide with the attached neutral dissociative species, thereby etching the surface of the SiO 2 film into a predetermined shape. And at this time,
Similar to the first embodiment, the wafer support 10 that supports the Si substrate 9 is connected to the high frequency power supply 11 and can control the ion energy of the ionic dissociation species.
【００６６】以上のように、本実施例も第１の実施例と
同様、エッチングガス２１をプラズマ化して行うプラズ
マエッチング方法に係わるものであるが、その要部は、
Ｈｅガス２１Ａを加えることにある。すなわち、本実施
例は、ＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２又はｎ＝４,ｍ＝１）ガスと
Ｃ2Ｆ2ガスとが含まれるエッチングガス２１ＢにＨｅガ
ス２１Ａを加えてこれらを相互作用させることにより、
エッチングガス２１Ｂの解離経路を制御して所望の解離
種を発生させることにより、エッチングにおける選択比
の向上を達成するものである。以下、このＨｅガス２１
Ａとエッチングガス１２Ｂとの相互作用について図７〜
図９により説明する。As described above, this embodiment also relates to the plasma etching method in which the etching gas 21 is turned into plasma, like the first embodiment.
It is to add He gas 21A. That is, in the present embodiment, the He gas 21A is added to the etching gas 21B containing the C n F m (m> n ≧ 2 or n = 4, m = 1) gas and the C 2 F 2 gas so that they are mutually separated. By acting,
By controlling the dissociation path of the etching gas 21B to generate a desired dissociated species, the selection ratio in etching is improved. Hereafter, this He gas 21
Regarding the interaction between A and the etching gas 12B, FIG.
This will be described with reference to FIG.
【００６７】上述した第１の実施例は、母ガス自体又は
母ガスから発生する解離種の性質（ＳｉＯ2付着性・Ｓ
ｉＯ2エッチング性・Ｓｉ保護性・レジスト保護性・Ｓ
ｉ3Ｎ4保護性）に鑑み、選択比の向上に適した性質を有
する母ガスを選択するものであった。本実施例において
は、その母ガスとしてＣ2Ｆ2を選択した場合、さらに選
択比を確実に向上させるべくそのＣ2Ｆ2の解離経路を制
御し解離種を選択的に発生させるものである。In the first embodiment described above, the nature of the mother gas itself or the dissociated species generated from the mother gas (SiO 2 adhesion.S
iO 2 etching, Si protection, resist protection, S
In view of (i 3 N 4 protection), a mother gas having a property suitable for improving the selection ratio was selected. In the present embodiment, when C 2 F 2 is selected as the mother gas, the dissociation route of C 2 F 2 is controlled to selectively generate dissociated species in order to further improve the selection ratio. .
【００６８】Ｃ2Ｆ2の解離には以下の３つの解離パター
ンがある。 Ｃ2Ｆ2→Ｃ2Ｆ＋Ｆ Ｃ2Ｆ2→２ＣＦ Ｃ2Ｆ2→ＣＦ＋ＣＦ+ このように、Ｃ2Ｆ2は解離経路によってＣ2Ｆ,ＣＦ,Ｃ
Ｆ+,Ｆの４種類の解離種が発生し得る。そして、第１の
実施例で説明したように、これらのそれぞれは、ＳｉＯ
2付着性・ＳｉＯ2エッチング性・Ｓｉ保護性・レジスト
保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性の大きさが異なる。There are the following three dissociation patterns for C 2 F 2 dissociation. C 2 F 2 → C 2 F + F C 2 F 2 → 2CF C 2 F 2 → CF + CF + Thus, C 2 F 2 is separated by C 2 F, CF, C by the dissociation route.
Four types of dissociated species of F + and F can occur. Then, as explained in the first embodiment, each of these is
2 Adhesion, SiO 2 etching, Si protection, resist protection, and Si 3 N 4 protection differ in magnitude.
【００６９】すなわち、第１の実施例の（１）で考察し
たように（以下図１参照）、ＳｉＯ2付着性については
ＣＦが最も大きく、次いでＣ2Ｆが大きい。Ｆは中程度
である。なおＣＦ+はイオン性解離種であるので付着を
行わない。また（２）で考察したように、ＳｉＯ2エッ
チング性についてはＣＦ,Ｃ2Ｆ,Ｆいずれも中程度であ
るが、その大きさはＣＦがいちばん大きく、次いでＣ2
Ｆが大きく、Ｆはやや劣る。また第１の実施例において
は特に説明しなかったが、ＣＦ+の特性はＣＦとほぼ同
様であるので、図１中にかっこ書きで追加して示す（以
下同じ）。さらに（３）（４）（５）で考察したよう
に、Ｓｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性につ
いてはＣ2Ｆが最も大きく、次いでＣＦ（及びＣＦ+）が
大きい。またＦは非常に小さい。That is, as discussed in (1) of the first embodiment (see FIG. 1 below), CF has the largest SiO 2 adhesion, followed by C 2 F. F is moderate. Since CF + is an ionic dissociation species, it does not adhere. Further, as discussed in (2), the SiO 2 etchability is medium in both CF, C 2 F, and F, but the size of CF is the largest, followed by C 2
F is large and F is slightly inferior. Although not particularly described in the first embodiment, since CF + has almost the same characteristics as CF, it is additionally shown in parentheses in FIG. 1 (the same applies hereinafter). Further, as discussed in (3), (4), and (5), C 2 F has the largest Si protection property, resist protection property, and Si 3 N 4 protection property, followed by CF (and CF + ). Also, F is very small.
【００７０】上記のような解離経路が存在するＣ2Ｆ2で
あるが、このいずれの解離が生じるかを判定するために
は、分子軌道計算に基づいて原子間の結合次数を評価す
ることにより、負の結合次数から分子軌道の反結合性と
解離経路及び解離種とを特定できることが知られてい
る。Phys.Rev.B45(1992)P11299〜；Phys.Rev.A43(1991)
P5810〜；Int.J.Supercomp.Appl.2,(1988)P58〜に示さ
れた分子軌道計算により評価したＣ2Ｆ2（ＦＣ≡ＣＦ）
の解離特性を図７に示す。なおこのときしきいエネルギ
ーとは分子軌道計算による励起軌道とのエネルギー差を
示している。図７によれば、しきいエネルギーの値によ
って解離種が異なってくることがわかる。Although C 2 F 2 has the above-described dissociation pathway, in order to determine which dissociation occurs, the bond order between atoms is evaluated based on the molecular orbital calculation. It is known that the antibonding property of molecular orbitals, the dissociation path, and the dissociation species can be specified from the negative bond order. Phys.Rev.B45 (1992) P11299〜; Phys.Rev.A43 (1991)
P5810~; Int.J.Supercomp.Appl.2, (1988) C 2 was evaluated by the indicated molecular orbital calculations P58~ F 2 (FC≡CF)
FIG. 7 shows the dissociation characteristics of. At this time, the threshold energy indicates the energy difference from the excited orbital calculated by the molecular orbital calculation. From FIG. 7, it can be seen that the dissociated species differ depending on the value of the threshold energy.
【００７１】ここにおいて、一般に、準安定状態の不活
性ガスが、励起エネルギーの近い準位を持つ分子と相互
作用してその分子を励起できることが知られている。
「電離気体の原子・分子過程」(東京電気大学出版局)p.
142に示された不活性ガスの準安定準位エネルギーを図
８に示す。Here, it is generally known that an inert gas in a metastable state can interact with a molecule having a level having a close excitation energy to excite the molecule.
`` Atomic and molecular processes of ionized gas '' (Tokyo Denki University Press) p.
The metastable level energy of the inert gas shown in 142 is shown in FIG.
【００７２】したがって、図８に示された不活性ガスの
準安定準位エネルギーの値と図７に示されたＣ2Ｆ2の解
離種のしきいエネルギーの値とがほぼ等しければ、その
準安定状態の不活性ガスとＣ2Ｆ2との相互作用により該
当する解離種を生成させることができる。この場合、以
下のような解離の例が考えられる。Therefore, if the value of the metastable level energy of the inert gas shown in FIG. 8 and the value of the threshold energy of the dissociated species of C 2 F 2 shown in FIG. Corresponding dissociated species can be generated by the interaction between the stable state inert gas and C 2 F 2 . In this case, the following dissociation examples can be considered.
【００７３】Ｈｅ（準安定準位エネルギーの１つが１
９.８２ｅＶ）を用いることにより、 Ｃ2Ｆ2→ＣＦ＋ＣＦ+ （しきいエネルギー１９.８ｅ
Ｖ） Ｎｅ（準安定準位エネルギーの１つが１６.６２ｅＶ）
を用いることにより、 Ｃ2Ｆ2→ＣＦ＋ＣＦ+ （しきいエネルギー１６.２ｅ
Ｖ） Ａｒ（準安定準位エネルギーの１つが１１.７２ｅＶ）
を用いることにより、 Ｃ2Ｆ2→２ＣＦ （しきいエネルギー１２.２ｅＶ） Ｘｅ（準安定準位エネルギーの１つが８.３２ｅＶ）を
用いることにより、 Ｃ2Ｆ2→Ｃ2Ｆ＋Ｆ （しきいエネルギー８.０ｅＶ） 若しくは、 Ｃ2Ｆ2→２ＣＦ （しきいエネルギー７.６ｅＶ） 以上の不活性ガスとこれに対応するＣ2Ｆ2の解離種との
組み合わせを図９にまとめて示す。He (one of the metastable energy levels is 1
By using 9.82 eV), C 2 F 2 → CF + CF + (threshold energy 19.8 e
V) Ne (one of the metastable energy levels is 16.62 eV)
By using C 2 F 2 → CF + CF + (threshold energy 16.2e
V) Ar (one of metastable energy is 11.72 eV)
By using C 2 F 2 → 2CF (threshold energy 12.2 eV) Xe (one of metastable energy is 8.32 eV), C 2 F 2 → C 2 F + F (threshold energy FIG. 9 collectively shows a combination of an inert gas of 8.0 eV) or C 2 F 2 → 2CF (threshold energy of 7.6 eV) or more and the corresponding dissociated species of C 2 F 2 .
【００７４】ところで、図７に示す解離種のしきいエネ
ルギーの算出においては、前述したように分子軌道計算
によって算出を行ったが、この分子軌道計算自体の精度
がどの程度であるかが問題となる。そこでこの精度を検
証するために、Ｈｅ及びＡｒがＳｉＨ4を選択的に解離
する場合のしきいエネルギーを上記図７と同様の計算に
よって求めた。By the way, in the calculation of the threshold energy of the dissociated species shown in FIG. 7, the calculation was carried out by the molecular orbital calculation as described above. However, there is a problem how accurate the molecular orbital calculation itself is. Become. Therefore, in order to verify this accuracy, the threshold energy when He and Ar selectively dissociate SiH 4 was obtained by the same calculation as in FIG. 7.
【００７５】すなわち、Ｈｅを用いてＳｉＨ4→ＳｉＨx
+＋Ｓｉ* の解離をさせる場合には、分子軌道計算に
よるしきいエネルギーは２１.２ｅＶとなり、また、Ａ
ｒを用いてＳｉＨ4→ＳｉＨx +＋ＳｉＨ*＋Ｓｉ* の
解離をさせる場合には、分子軌道計算によるしきいエネ
ルギーは１２.２ｅＶとなる。That is, using He, SiH 4 → SiH x
When dissociating + + Si *, the threshold energy calculated by molecular orbital is 21.2 eV, and A
When dissociating SiH 4 → SiH x + + SiH * + Si * by using r, the threshold energy calculated by molecular orbital is 12.2 eV.
【００７６】そしてこれらの計算値と、既に実測されて
いるこのＨｅ及びＡｒの準安定準位エネルギー（Chem.
Phys. Lett. 158(1989) P470〜によれば、それぞれ２
１.２ｅＶ及び１１.７ｅＶ）とを比較した。これを図１
０にまとめて示す。Then, these calculated values and the metastable level energies of He and Ar (Chem.
According to Phys. Lett. 158 (1989) P470〜, each 2
1.2 eV and 11.7 eV). Figure 1
0 is shown collectively.
【００７７】Ｈｅ及びＡｒとも、実測値と計算値との差
は１ｅＶ以内であり、分子軌道計算によっても、解離種
のエネルギーをある程度の精度で予測できることが判っ
た。これにより、先に示した図７、図８、図９において
行った不活性ガスとＣ2Ｆ2の解離種との対応関係の妥当
性が証明された。For both He and Ar, the difference between the measured value and the calculated value was within 1 eV, and it was found that the energy of the dissociated species can be predicted with a certain degree of accuracy also by the molecular orbital calculation. As a result, the validity of the correspondence relationship between the inert gas and the dissociated species of C 2 F 2 performed in FIGS. 7, 8 and 9 described above was proved.
【００７８】以上説明したように、本実施例によれば、
プラズマ生成室３ａ内でプラズマ化されて準安定状態に
励起されたＨｅガス２１Ａが、Ｈｅの準安定準位エネル
ギーのうちの１つの１９.８２ｅＶ近傍において、エッ
チングガス２１Ｂに含まれているＣ2Ｆ2と相互作用し、 Ｃ2Ｆ2→ＣＦ＋ＣＦ+ （しきいエネルギー１９.８ｅ
Ｖ） の励起・解離を選択的に行わせることができる。そして
このように解離経路及び解離種を制御するので、この解
離種の有する所望の性質（ＳｉＯ2付着性・ＳｉＯ2エッ
チング性・Ｓｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護
性）を得て、選択比を向上させることができる。またＨ
ｅガス２１Ａはエッチングガス全体に対する体積比が５
０％以上であるので、この選択的解離促進作用を確実に
行うことができる。As described above, according to this embodiment,
The He gas 21A plasmatized in the plasma generation chamber 3a and excited to the metastable state contains C 2 contained in the etching gas 21B in the vicinity of 19.82 eV, which is one of He's metastable energy levels. It interacts with F 2 to produce C 2 F 2 → CF + CF + (threshold energy 19.8e
V) can be selectively excited and dissociated. Since the dissociation path and the dissociation species are controlled in this way, the desired properties of the dissociation species (SiO 2 adhesion, SiO 2 etching property, Si protection property, resist protection property, Si 3 N 4 protection property) can be obtained. As a result, the selection ratio can be improved. Also H
The volume ratio of the e-gas 21A to the total etching gas is 5
Since it is 0% or more, this selective dissociation promoting action can be reliably performed.
【００７９】なお、上記実施例においては、エッチング
ガス２１ＡはＨｅであったが、これに限られず、前述し
たような他の不活性ガスすなわち、Ｎｅ,Ａｒ,Ｘｅを用
いてもよい。この場合、Ｎｅ（準安定準位エネルギーの
１つが１６.６２ｅＶ）を用いることにより、 Ｃ2Ｆ2→ＣＦ＋ＣＦ+（しきいエネルギー１６.２ｅＶ） の解離を生じさせ、Ａｒ（準安定準位エネルギーの１つ
が１１.７２ｅＶ）を用いることにより、Ｃ2Ｆ2→２Ｃ
Ｆ（しきいエネルギー１２.２ｅＶ）の解離を生じさ
せ、Ｘｅ（準安定準位エネルギーの１つが８.３２ｅ
Ｖ）を用いることにより、Ｃ2Ｆ2→Ｃ2Ｆ＋Ｆ（しきい
エネルギー８.０ｅＶ）若しくは、Ｃ2Ｆ2→２ＣＦ
（しきいエネルギー７.６ｅＶ）の解離を生じさせるこ
とができるので、上記と同様、これらの解離種の有する
所望の性質（ＳｉＯ2付着性・ＳｉＯ2エッチング性・Ｓ
ｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性）を得るこ
とができる。Although the etching gas 21A is He in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and other inert gas as described above, that is, Ne, Ar, Xe may be used. In this case, by using Ne (one of the metastable level energies is 16.62 eV), dissociation of C 2 F 2 → CF + CF + (threshold energy 16.2 eV) occurs, and Ar (metastable level energy) is generated. One of them is 11.72 eV), and C 2 F 2 → 2C
Dissociation of F (threshold energy 12.2eV) occurs, and Xe (one of metastable energy is 8.32eV).
V), C 2 F 2 → C 2 F + F (threshold energy 8.0 eV) or C 2 F 2 → 2CF
Since dissociation of (threshold energy of 7.6 eV) can be generated, similar to the above, desired properties of these dissociated species (SiO 2 adhesion, SiO 2 etching property, S
i protection property / resist protection property / Si 3 N 4 protection property) can be obtained.
【００８０】また、上記実施例においては、エッチング
ガス２１ＢはＣ2Ｆ2ガスとＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２又はｎ＝
４,ｍ＝１）ガスとを含んでいたが、第１の実施例と同
様、さらにＣＯ又はＣ3Ｏ2を含んでもよい。この場合Ｃ
Ｏ、又はＣ3Ｏ2がＣ3Ｏ2→ＣＯ＋Ｃ2Ｏと解離して生じ
るＣ2Ｏは、第１の実施例の上記（３）（４）（５）で
考察したように、Ｃ2Ｆ2（又はその解離種）と同様Ｓｉ
保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性のすべてが大
きいので、Ｃ6Ｆ6のこれらの働きを補強する役割を果た
す。また第１の実施例の（１）で考察したように、Ｓｉ
Ｏ2付着性についてはＣ2Ｆ2の解離種であるＣ2Ｆ又はＣ
Ｆのように大きくないが、小さくはなく中程度であるの
でＣ2Ｆ2の働きを阻害しない。よって、この場合につい
ても同様の効果を得ることができる。Further, in the above embodiment, the etching gas 21B is C 2 F 2 gas and C n F m (m> n ≧ 2 or n =
4, m = 1) gas, but may contain CO or C 3 O 2 as in the first embodiment. In this case C
O, or C 2 O resulting C 3 O 2 dissociates the C 3 O 2 → CO + C 2 O , as discussed above in the first embodiment (3) (4) (5 ), C 2 Si like F 2 (or its dissociated species)
Since the protective property, the resist protective property, and the Si 3 N 4 protective property are all large, they play a role of reinforcing these functions of C 6 F 6 . As discussed in (1) of the first embodiment, Si
For O 2 adhesion is the dissociation species C 2 F 2 C 2 F or C
Although it is not as large as F, it is not small but medium so that it does not inhibit the action of C 2 F 2 . Therefore, also in this case, the same effect can be obtained.
【００８１】さらに、上記実施例においては、不活性ガ
スでＣ2Ｆ2の解離経路を制御することにより解離種を選
択し選択比を向上させたが、かかる不活性ガスを加えた
場合において、さらに細かく、ＳｉＯ2エッチレートや
付着レートの制御を行ってさらなる選択比の向上を図る
こともできる。この変形例を以下に説明する。Furthermore, in the above embodiment, the dissociation species were selected and the selection ratio was improved by controlling the dissociation path of C 2 F 2 with an inert gas. However, when such an inert gas was added, It is also possible to further finely control the SiO 2 etch rate and the deposition rate to further improve the selection ratio. This modification will be described below.
【００８２】ＳｉＯ2エッチレートの制御 前述したように、Ｈｅ等の不活性ガスが励起されて準安
定状態になる場合、自らが解離してイオン性解離種・準
安定原子・電子が生じる。すなわち解離種としてはイオ
ン性解離種のみが生じ、中性解離種は生じない。よって
Ｈｅガス２１Ａ等不活性ガスのエッチングガス２１全体
に対する体積比（混合比）を増加させることにより、反
応室３ｂ内の中性解離種の密度を相対的に低下させ、イ
オン性解離種密度すなわちイオン密度を増加させること
ができる。したがって付着フルオロ膜に衝突するイオン
数が増えるので、ＳｉＯ2エッチレートを増加させるこ
とができる。また例えば、ＣＯ,Ｎｅ,Ｈｅの混合はイオ
ン密度を減少させ、Ｋｒ,Ｘｅの混合はイオン密度を増
加させる。またエッチレートの調節では、この他にガス
流量やマイクロ波パワー、圧力を変化させても良い。Control of SiO 2 Etch Rate As described above, when an inert gas such as He is excited to be in a metastable state, it dissociates itself to generate ionic dissociated species, metastable atoms, and electrons. That is, as the dissociated species, only ionic dissociated species are generated and neutral dissociated species are not generated. Therefore, by increasing the volume ratio (mixing ratio) of the inert gas such as the He gas 21A to the entire etching gas 21, the density of the neutral dissociated species in the reaction chamber 3b is relatively decreased, and the ionic dissociated species density, that is, The ion density can be increased. Therefore, the number of ions that collide with the attached fluoro film increases, so that the SiO 2 etch rate can be increased. Also, for example, mixing CO, Ne, He reduces the ion density, and mixing Kr, Xe increases the ion density. In addition, in adjusting the etch rate, the gas flow rate, microwave power, and pressure may be changed in addition to the above.
【００８３】付着レートの制御 エッチングガス２１Ｂに含まれるＣ2Ｆ2（ＦＣ≡ＣＦ）
は、そのエッチングガス２１全体に対する体積比（混合
比）を増すことによってＳｉＯ2酸化膜表面の活性サイ
トを増加させるはたらきを有する。そしてこの活性サイ
トにはＣＦ2,ＣＯが付着しやすいことから、結果として
ＳｉＯ2酸化膜への中性解離種の付着レートが増加する
ことになる。このため、ガス流量やマイクロ波パワー、
圧力を変化させずに、イオン密度をほとんど変化させず
に付着レートを変化させることができる。またこのと
き、Ｃ2Ｆ2から発生しＳｉＯ2酸化膜に付着する中性解
離種（ＣＦ,Ｃ2Ｆ等）は反応性が高いので、気相中の衝
突で反応を起こしその特性を失う可能性がある。そこ
で、この中性解離種を効果的に使用するべく、反応室３
ｂ内におけるエッチングガス２１Ｂの分圧を調節するこ
とにより、これら中性解離種とＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２又は
ｎ＝４,ｍ＝１）ガス等との衝突頻度を変化させ、Ｓｉ
Ｏ2酸化膜表面への付着レートを制御することができ
る。なおエッチングガス２１Ｂの分圧を変化させる範囲
は、ＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２又はｎ＝４,ｍ＝１）ガス等と
の衝突の平均自由行程が反応室３ｂの大きさの１/１０
以上になるようにすることが好ましい。Control of Adhesion Rate C 2 F 2 (FC≡CF) contained in the etching gas 21B
Has the function of increasing the active sites on the surface of the SiO 2 oxide film by increasing the volume ratio (mixing ratio) with respect to the entire etching gas 21. Since CF 2 and CO tend to adhere to this active site, the rate of attachment of neutral dissociated species to the SiO 2 oxide film increases as a result. Therefore, gas flow rate and microwave power,
The deposition rate can be changed without changing the pressure and almost without changing the ion density. Further, at this time, neutral dissociated species (CF, C 2 F, etc.) generated from C 2 F 2 and attached to the SiO 2 oxide film have high reactivity, so that a reaction is caused by collision in the gas phase and the characteristics are lost. there is a possibility. Therefore, in order to effectively use this neutral dissociated species, the reaction chamber 3
By adjusting the partial pressure of the etching gas 21B in b, the collision frequency between these neutral dissociated species and C n F m (m> n ≧ 2 or n = 4, m = 1) gas, etc. is changed, Si
The deposition rate on the surface of the O 2 oxide film can be controlled. The range in which the partial pressure of the etching gas 21B is changed is such that the mean free path of collision with C n F m (m> n ≧ 2 or n = 4, m = 1) gas is 1 times the size of the reaction chamber 3b. / 10
It is preferable to make it above.
【００８４】以上に基づき、エッチングガス２１全
体に対する不活性ガスの混合比又はＦＣ≡ＣＦの混合
比、並びにエッチングガス２１Ｂの分圧を調節すること
により、付着レート又はＳｉＯ2エッチングレートを独
立に制御できる。これにより、上記第２の実施例による
方法でＣ2Ｆ2の解離経路を選択的に制御し、さらに、不
活性ガス又はＦＣ≡ＣＦの混合比を調節して選択比を制
御し、所望の選択比を得ることができる。Based on the above, the deposition rate or the SiO 2 etching rate is independently controlled by adjusting the mixing ratio of the inert gas to the entire etching gas 21 or the mixing ratio of FC≡CF and the partial pressure of the etching gas 21B. it can. As a result, the C 2 F 2 dissociation path is selectively controlled by the method according to the second embodiment, and the mixing ratio of the inert gas or FC≡CF is adjusted to control the selection ratio. The selectivity can be obtained.
【００８５】[0085]
【発明の効果】本発明によれば、エッチングガスの備え
た第１のガスが、Ｓｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3
Ｎ4保護性が大きい性質を有するので、Ｓｉエッチレー
ト・レジストエッチレート・Ｓｉ3Ｎ4エッチレートが小
さくなる。また第１のガスがＳｉＯ2付着性が小さくな
い性質を有するとともに第２のガスがＳｉＯ2エッチン
グ性が大きい性質を有するので、ＳｉＯ2エッチレート
が大きくなる。よって、結果として選択比（(ＳｉＯ2エ
ッチレート)／(Ｓｉエッチレート)or(レジストエッチレ
ート)or(Ｓｉ3Ｎ4エッチレート)）を向上することがで
きる。したがって例えば、６４ＭＤＲＡＭ（０.３μm）
以降のプロセスで必要となる高アスペクト比形状のエッ
チングが可能となる。またこのときＳｉＯ2エッチレー
ト自体も大きくなるので、ＳｉＯ2エッチレートを大き
く低下させる公知技術と異なり、ＳｉＯ2エッチレート
を低下させることなく選択比を向上することができる。According to the present invention, the first gas provided with the etching gas is Si protective / resist protective / Si 3
Since the N 4 protection property is large, the Si etch rate, the resist etch rate, and the Si 3 N 4 etch rate are small. Further, since the first gas has the property that the SiO 2 adhesion is not small and the second gas has the property that the SiO 2 etching property is large, the SiO 2 etching rate becomes large. Therefore, as a result, the selection ratio ((SiO 2 etch rate) / (Si etch rate) or (resist etch rate) or (Si 3 N 4 etch rate)) can be improved. Therefore, for example, 64M DRAM (0.3μm)
It becomes possible to etch a high aspect ratio shape required in the subsequent processes. Further, at this time, the SiO 2 etch rate itself also increases, so that the selection ratio can be improved without lowering the SiO 2 etch rate, unlike a known technique in which the SiO 2 etch rate is significantly reduced.
【００８６】また第１のガスは、ＣＯ及びＣ3Ｏ2のうち
少なくとも一方をさらに含むので、ＣＯ又はＣ3Ｏ2はＳ
ｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3Ｎ4保護性が大きいの
で第１のガスの他の成分の働きを補強する。またこのと
きＣＯ又はＣ3Ｏ2のＳｉＯ2付着性は中程度であるので
第１のガスの他の成分の働きを阻害しない。さらに第１
のガスであるＣ2Ｆ2を選択的に励起し解離させて第１の
解離種を生成させる第３のガスをさらに含むので、第３
のガスを適宜選択することでこの第３のガスに対応する
Ｃ2Ｆ2の解離種の生成を選択的に促進することができ
る。よって、所望の付着性・保護性・エッチング性を備
えたＣ2Ｆ2の解離種を得るようにＣ2Ｆ2の解離経路を制
御することができる。また第３のガスは、エッチングガ
ス全体に対する体積比が５０％以上であるので、選択的
励起促進作用を確実に行うことができる。さらにＨｅ,
Ｎｅ,Ａｒ,Ｘｅのうち少なくとも１つであるので、Ｈｅ
は励起エネルギーが１９.８ｅＶであるＣ2Ｆ2→ＣＦ＋
ＣＦ+の解離をさせることができ、Ｎｅは励起エネルギ
ーが１６.２ｅＶであるＣ2Ｆ2→ＣＦ＋ＣＦ+の解離をさ
せることができ、Ａｒは励起エネルギーが１２.２ｅＶ
であるＣ2Ｆ2→２ＣＦの解離をさせることができ、Ｘｅ
は励起エネルギーが８.０ｅＶであるＣ2Ｆ2→Ｃ2Ｆ＋Ｆ
の解離と７.６ｅＶであるＣ2Ｆ2→２ＣＦの解離をさせ
ることができる。また第３のガスのエッチングガス全体
に対する体積比を増加させるので、付着フルオロ膜に衝
突するイオン数が増え、ＳｉＯ2エッチレートを増加さ
せることができる。よって選択比を向上させることがで
きる。さらに第１のガスのエッチングガス全体に対する
体積比を増加させ、ＳｉＯ2酸化膜表面の活性サイトを
増加させるので、結果としてＳｉＯ2酸化膜への中性解
離種の付着レートを増加することができる。よってエッ
チレートを増加させて選択比を向上させることができ
る。Further, since the first gas further contains at least one of CO and C 3 O 2 , CO or C 3 O 2 is S.
Since i protection, resist protection, and Si 3 N 4 protection are large, the function of other components of the first gas is reinforced. Further, at this time, since the SiO 2 adhesion of CO or C 3 O 2 is medium, it does not hinder the function of other components of the first gas. First
C 2 F 2 which is the gas of the above is selectively excited and dissociated to generate the first dissociated species, and thus the third gas is further included.
It is possible to selectively promote the generation of C 2 F 2 dissociated species corresponding to the third gas by appropriately selecting the gas. Therefore, the dissociation path of C 2 F 2 can be controlled so as to obtain the dissociated species of C 2 F 2 having desired adhesion, protection and etching properties. Further, since the volume ratio of the third gas to the total etching gas is 50% or more, the selective excitation promoting action can be surely performed. He,
Since it is at least one of Ne, Ar, and Xe, He
Is C 2 F 2 → CF + whose excitation energy is 19.8 eV
CF + can dissociate, Ne can excite C 2 F 2 → CF + CF + having an excitation energy of 16.2 eV, and Ar can have an excitation energy of 12.2 eV.
C 2 F 2 → 2CF which is
Is C 2 F 2 → C 2 F + F whose excitation energy is 8.0 eV
And C 2 F 2 → 2CF, which is 7.6 eV, can be dissociated. Further, since the volume ratio of the third gas to the total etching gas is increased, the number of ions colliding with the adhered fluoro film is increased, and the SiO 2 etch rate can be increased. Therefore, the selection ratio can be improved. Furthermore, since the volume ratio of the first gas to the entire etching gas is increased and the active sites on the surface of the SiO 2 oxide film are increased, as a result, the rate of attachment of neutral dissociated species to the SiO 2 oxide film can be increased. . Therefore, the etching rate can be increased and the selection ratio can be improved.
【図１】母ガス分子及び解離種のＳｉＯ2付着性・Ｓｉ
Ｏ2エッチング性・Ｓｉ保護性・レジスト保護性・Ｓｉ3
Ｎ4保護性を示す図である。[Fig. 1] SiO 2 adhesion of mother gas molecules and dissociated species ・ Si
O 2 etching, Si protection, resist protection, Si 3
Is a diagram illustrating a N 4 protective.
【図２】本発明の第１の実施例によるエッチング方法を
実施するエッチング装置の構成を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing the configuration of an etching apparatus for carrying out the etching method according to the first embodiment of the present invention.
【図３】第１の実施例の変形例によるエッチング装置の
構成を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a configuration of an etching apparatus according to a modification of the first embodiment.
【図４】第１の実施例の変形例によるエッチング装置の
構成を示す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram showing a configuration of an etching apparatus according to a modification of the first embodiment.
【図５】第１の実施例の変形例によるエッチング装置の
構成を示す概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram showing a configuration of an etching apparatus according to a modification of the first embodiment.
【図６】本発明の第２の実施例によるエッチング装置の
構成を示す概念図である。FIG. 6 is a conceptual diagram showing a configuration of an etching apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図７】分子軌道計算により評価したＣ2Ｆ2の解離特性
を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing dissociation characteristics of C 2 F 2 evaluated by molecular orbital calculation.
【図８】不活性ガスの準安定準位エネルギーを示す図で
ある。FIG. 8 is a diagram showing metastable level energy of an inert gas.
【図９】不活性ガスとこれに対応するＣ2Ｆ2の解離種と
の組み合わせを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a combination of an inert gas and a corresponding C 2 F 2 dissociated species.
【図１０】Ｈｅ・Ａｒの準安定準位エネルギーの実測値
と分子軌道計算によるしきいエネルギーを比較して示す
図である。FIG. 10 is a diagram showing a comparison between the measured values of the metastable level energy of He and Ar and the threshold energy calculated by molecular orbital.
１ マイクロ波導波管 ２ 磁石 ３ エッチング容器 ３ａ プラズマ生成室 ３ｂ 反応室 ４ プラズマ ５ ガス導入系 ６ ＥＣＲ位置 ９ Ｓｉ基板 １０ ウェハ支持台 １１ 高周波電源 １２Ｌ 電極 １２Ｕ 電極 １３ 真空容器 １４ 磁石 １６ アンテナ １７ エッチング容器 １７ａ 円筒 １７ｂ 真空容器 １８ コイル １９ グリッド電極 ２１ エッチングガス ２１Ａ エッチングガス ２１Ｂ エッチングガス ２３ 高周波電源 ２５ プラズマ ２６ ガス導入系 ２９ ガス導入系 １００ エッチング装置 ２００ エッチング装置 ２１０ エッチング装置 ３００ エッチング装置 ４００ エッチング装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microwave waveguide 2 Magnet 3 Etching container 3a Plasma generation chamber 3b Reaction chamber 4 Plasma 5 Gas introduction system 6 ECR position 9 Si substrate 10 Wafer support 11 High frequency power supply 12L electrode 12U electrode 13 Vacuum container 14 Magnet 16 Antenna 17 Etching container 17a Cylinder 17b Vacuum container 18 Coil 19 Grid electrode 21 Etching gas 21A Etching gas 21B Etching gas 23 High frequency power supply 25 Plasma 26 Gas introduction system 29 Gas introduction system 100 Etching device 200 Etching device 210 Etching device 300 Etching device 400 Etching device
Claims (25)
てプラズマを発生させ、Ｓｉ基板に形成されたＳｉＯ2
膜表面を所定の形状にプラズマエッチングするエッチン
グ方法において、 前記エッチングガスは、Ｓｉ保護性・レジスト保護性・
Ｓｉ3Ｎ4保護性のいずれもが大きくＳｉＯ2付着性が小
さくない性質を有する第１のガスと、ＳｉＯ2エッチン
グ性の大きい性質を有する第２のガスとを含むことを特
徴とするエッチング方法。1. A SiO 2 film formed on a Si substrate by applying a varying electromagnetic field to an etching gas to generate plasma.
In an etching method for plasma etching a film surface into a predetermined shape, the etching gas is Si protective / resist protective /
An etching method comprising a first gas having a property of having a large Si 3 N 4 protection property and not having a small SiO 2 adhesion property, and a second gas having a property of having a large SiO 2 etching property. .
て、前記第１のガスは、Ｓｉ保護性・レジスト保護性・
Ｓｉ3Ｎ4保護性のいずれもが大きくＳｉＯ2付着性が小
さくない第１の解離種を生成するガスであることを特徴
とするエッチング方法。2. The etching method according to claim 1, wherein the first gas is Si protective / resist protective /
An etching method characterized in that the gas is a gas that produces a first dissociated species having a large Si 3 N 4 protection property and a small SiO 2 adhesion property.
て、前記第２のガスは、ＳｉＯ2エッチング性の大きい
第２の解離種を生成するガスであることを特徴とするエ
ッチング方法。3. The etching method according to claim 1, wherein the second gas is a gas that generates a second dissociated species having a high SiO 2 etching property.
て、前記第１のガスは、Ｃ6Ｆ6及びＣ2Ｆ2のうち少なく
とも一方であることを特徴とするエッチング方法。4. The etching method according to claim 1, wherein the first gas is at least one of C 6 F 6 and C 2 F 2 .
て、前記第２のガスは、ＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２）及びＣＦ
4のうち少なくとも一方であることを特徴とするエッチ
ング方法。5. The etching method according to claim 1, wherein the second gas is C n F m (m> n ≧ 2) and CF.
An etching method characterized by being at least one of 4 .
て、前記第１のガスは、Ｃ6Ｆ6及びＣ2Ｆ2のうち少なく
とも一方であり、前記第２のガスは、ＣnＦm（ｍ＞ｎ≧
２）及びＣＦ4のうち少なくとも一方であることを特徴
とするエッチング方法。6. The etching method according to claim 1, wherein the first gas is at least one of C 6 F 6 and C 2 F 2 , and the second gas is C n F m (m > N ≧
2) and at least one of CF 4 and an etching method.
て、前記第１のガスは、ＣＯ及びＣ3Ｏ2の少なくとも一
方をさらに含むことを特徴とするエッチング方法。7. The etching method according to claim 6, wherein the first gas further contains at least one of CO and C 3 O 2 .
て、前記第１のガスは、Ｃ3Ｏ2であり、前記第２のガス
は、ＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２）及びＣＦ4のうち少なくとも
一方であることを特徴とするエッチング方法。8. The etching method according to claim 1, wherein the first gas is C 3 O 2 , and the second gas is C n F m (m> n ≧ 2) and CF 4 . At least one of them is an etching method.
て、前記第１のガスはＣＯであり、前記第２のガスはＣ
2Ｆ4であることを特徴とするエッチング方法。9. The etching method according to claim 1, wherein the first gas is CO and the second gas is C.
The etching method is 2 F 4 .
において、前記エッチングガスは、前記第１のガスを選
択的に励起し解離させて第１の解離種を生成させる第３
のガスをさらに含み、かつ前記第１のガスはＣ2Ｆ2であ
ることを特徴とするエッチング方法。10. The etching method according to claim 1 or 5, wherein the etching gas selectively excites and dissociates the first gas to generate a first dissociated species.
Etching gas, wherein the first gas is C 2 F 2 .
いて、前記第３のガスは、分子軌道計算による前記第１
の解離種のしきいエネルギーとほぼ等しい準安定準位エ
ネルギーを備えた不活性ガスであることを特徴とするエ
ッチング方法。11. The etching method according to claim 10, wherein the third gas is the first gas obtained by molecular orbital calculation.
Etching method characterized in that the inert gas has a metastable level energy almost equal to the threshold energy of the dissociated species.
いて、前記第３のガスは、前記エッチングガス全体に対
する体積比が５０％以上であることを特徴とするエッチ
ング方法。12. The etching method according to claim 10, wherein the volume ratio of the third gas to the entire etching gas is 50% or more.
いて、前記第３のガスは、Ｈｅ,Ｎｅ,Ａｒ,Ｘｅのうち
少なくとも１つであることを特徴とするエッチング方
法。13. The etching method according to claim 10, wherein the third gas is at least one of He, Ne, Ar, and Xe.
いて、前記第１の解離種は、Ｃ2Ｆ,ＣＦ及びＣＦ+のう
ち少なくとも１つであることを特徴とするエッチング方
法。14. The etching method according to claim 10, wherein the first dissociated species is at least one of C 2 F, CF and CF + .
いて、前記第３のガスはＨｅであり、前記第１の解離種
はＣＦ及びＣＦ+であることを特徴とするエッチング方
法。15. The etching method according to claim 10, wherein the third gas is He and the first dissociated species are CF and CF + .
いて、前記第３のガスはＮｅであり、前記第１の解離種
はＣＦ及びＣＦ+であることを特徴とするエッチング方
法。16. The etching method according to claim 10, wherein the third gas is Ne, and the first dissociated species are CF and CF + .
いて、前記第３のガスはＡｒであり、前記第１の解離種
はＣＦであることを特徴とするエッチング方法。17. The etching method according to claim 10, wherein the third gas is Ar and the first dissociated species is CF.
いて、前記第３のガスはＸｅであり、前記第１の解離種
はＣ2Ｆ及びＣＦであることを特徴とするエッチング方
法。18. The etching method according to claim 10, wherein the third gas is Xe, and the first dissociated species are C 2 F and CF.
いて、前記第１のガスは、ＣＯ及びＣ3Ｏ2の少なくとも
一方をさらに含むことを特徴とするエッチング方法。19. The etching method according to claim 10, wherein the first gas further contains at least one of CO and C 3 O 2 .
いて、前記第３のガスの前記エッチングガス全体に対す
る体積比を増加させることにより、前記ＳｉＯ2膜表面
に衝突するイオン数を増加させることを特徴とするエッ
チング方法。20. The etching method according to claim 10, wherein the number of ions colliding with the surface of the SiO 2 film is increased by increasing the volume ratio of the third gas to the entire etching gas. Etching method.
いて、前記第１のガスの前記エッチングガス全体に対す
る体積比を増加させることにより、ＳｉＯ2酸化膜表面
の活性サイトを増加させることを特徴とするエッチング
方法。21. The etching method according to claim 10, wherein the volume ratio of the first gas to the entire etching gas is increased to increase active sites on the surface of the SiO 2 oxide film. Method.
えて前記エッチングガスを解離させることによりイオン
性解離種及び電子からなるプラズマと中性解離種とを発
生させ、この中性解離種をＳｉ基板に形成されたＳｉＯ
2膜表面に付着させるとともにその付着した中性解離種
に前記イオン性解離種を衝突させることにより、前記Ｓ
ｉＯ2膜表面を所定の形状にエッチングするエッチング
方法において、 前記エッチングガスは、Ｓｉ保護性・レジスト保護性・
Ｓｉ3Ｎ4保護性のいずれもが大きくＳｉＯ2付着性が小
さくない性質を有する第１のガスと、ＳｉＯ2エッチン
グ性の大きい性質を有する第２のガスとを含むことを特
徴とするエッチング方法。22. A plasma composed of ionic dissociated species and electrons and a neutral dissociated species are generated by applying a varying electromagnetic field to the etching gas to dissociate the etching gas. SiO formed on
2 By adhering to the film surface and colliding the attached ionic dissociation species with the attached neutral dissociation species,
In an etching method for etching the surface of an iO 2 film into a predetermined shape, the etching gas is Si protective / resist protective /
An etching method comprising a first gas having a property of having a large Si 3 N 4 protection property and not having a small SiO 2 adhesion property, and a second gas having a property of having a large SiO 2 etching property. .
板が内部に配置されるとともにエッチングガスが導かれ
る容器と、その容器に導かれたエッチングガスに変動す
る電磁界を加えてプラズマを発生させるプラズマ発生手
段とを備え、前記ＳｉＯ2膜表面を所定の形状にプラズ
マエッチングするエッチング装置において、 前記エッチングガスは、Ｃ6Ｆ6,Ｃ2Ｆ2及びＣ3Ｏ2のう
ち少なくとも１つと、ＣnＦm（ｍ＞ｎ≧２）及びＣＦ4
のうち少なくとも一方とを含むことを特徴とするエッチ
ング装置。23. A plasma is generated by adding a fluctuating electromagnetic field to the etching gas introduced into the container, in which the Si substrate having the SiO 2 film formed thereon is arranged, and the etching gas is introduced. In the etching apparatus for plasma etching the surface of the SiO 2 film into a predetermined shape, the etching gas is at least one of C 6 F 6 , C 2 F 2 and C 3 O 2 . C n F m (m> n ≧ 2) and CF 4
And at least one of the above.
いて、前記プラズマ発生手段は、前記容器内にマイクロ
波を導入するとともに磁場を発生させ、前記エッチング
ガスを電子サイクロトロン共鳴によってプラズマ化する
手段であることを特徴とするエッチング装置。24. The etching apparatus according to claim 23, wherein the plasma generating means is a means for introducing a microwave into the container and generating a magnetic field to generate the etching gas into plasma by electron cyclotron resonance. Etching equipment characterized by.
いて、前記エッチングガスは、Ｃ2Ｆ2と、ＣnＦm（ｍ＞
ｎ≧２）及びＣＦ4のうち少なくとも一方と、Ｈｅ,Ｎ
ｅ,Ａｒ,Ｘｅのうち少なくとも１つとを含むことを特徴
とするエッチング装置。25. The etching apparatus according to claim 23, wherein the etching gases are C 2 F 2 and C n F m (m>
n ≧ 2) and at least one of CF 4 and He, N
At least one of e, Ar, and Xe is included, The etching apparatus characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16515394A JPH0831802A (en) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | Method and device for etching |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16515394A JPH0831802A (en) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | Method and device for etching |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0831802A true JPH0831802A (en) | 1996-02-02 |
Family
ID=15806886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16515394A Pending JPH0831802A (en) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | Method and device for etching |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831802A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002039494A1 (en) * | 2000-11-08 | 2002-05-16 | Daikin Industries, Ltd. | Dry etching gas and method for dry etching |
| JP2004512668A (en) * | 2000-03-10 | 2004-04-22 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Magnetically enhanced plasma etching method using fluorocarbon etching gas |
| US6797189B2 (en) | 1999-03-25 | 2004-09-28 | Hoiman (Raymond) Hung | Enhancement of silicon oxide etch rate and nitride selectivity using hexafluorobutadiene or other heavy perfluorocarbon |
-
1994
- 1994-07-18 JP JP16515394A patent/JPH0831802A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6797189B2 (en) | 1999-03-25 | 2004-09-28 | Hoiman (Raymond) Hung | Enhancement of silicon oxide etch rate and nitride selectivity using hexafluorobutadiene or other heavy perfluorocarbon |
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