JPH04298035A - plasma etching method - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain etching patterns having an excellent uniformity and anisotropic configuration by etching a silicon substance with an HBr and inert gas mixture. CONSTITUTION:In a reaction chamber 4, an oxide film is formed on the surface of a silicon substrate in a thickness of 150Angstrom . On the oxide film, polysilicon is deposited in a thickness of 2,000Angstrom . Further, on an oxide film formed on it, there is arranged an etching specimen on which tungsten silicide is deposited in a thickness of 2,000Angstrom . Then, the reaction chamber is evacuated by a vacuum pump to obtain a gas pressure of 1mTorr and a mixed gas composed of HBr gas 125sccm, He gas 100sccm, SF6 gas 50sccm is introduced to make the pressure 350mTorr. Then, the gas is transformed into plasma by impressing 250W on the high frequency power source 6 after setting the distance between the electrodes 2 and 3 of 1.1cm. Hence, the tungsten silicide is removed by etching.

Description

Translated fromJapanese

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【０００１】0001

【産業上の利用分野】本発明は、シリコン含有体の高選
択性および均一性の優れたプラズマエッチング方法に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for plasma etching of silicon-containing bodies with high selectivity and excellent uniformity.

【０００２】0002

【従来の技術】１６Ｍ以降のポリシリコンエッチャーと
して様々なコンセプトのエッチング装置が提案されてい
る。とりわけ、ＥＣＲ、マグネトロンＲＩＥといった新
コンセプトのエッチャーが多数発表されてきている。そ
れと同時に、ポリシリコンエッチングに要求される諸性
能のアップも急速である。特に線幅が細くなっていくこ
とから、対酸化膜選択比とＣＤコントロール（異方性）
との両立に主眼を置かざるを得なくなってきた。2. Description of the Related Art Etching apparatuses with various concepts have been proposed as polysilicon etchers for 16M and later. In particular, many etchers with new concepts such as ECR and magnetron RIE have been announced. At the same time, various performances required for polysilicon etching are rapidly improving. In particular, as the line width becomes narrower, the selectivity to oxide film and CD control (anisotropy)
We have been forced to focus on balancing the two.

【０００３】現在までに発表されているポリシリコンエ
ッチャーは中庸な耐酸化膜選択化を実現して、ストリン
ガーケーパビリティの向上とＣＤコントロール、Ｏ／Ｅ
（オーバーエッチング）時の形状変化を相達成せざるも
のとして問題をかかえてきた。マイクロ波アシストをと
もなうＲＩＥエッチャーは極めて優れたストリンガーケ
ーパビリティを持つが、Ｏ／Ｅを行うと形状が変化しや
すい。[0003] Polysilicon etchers announced to date have achieved moderate oxidation resistance film selection, improved stringer capability, CD control, and O/E
This has caused problems as the shape change during (over-etching) cannot be achieved. RIE etcher with microwave assist has extremely good stringer capabilities, but the shape is likely to change when O/E is performed.

【０００４】こうした問題を改善する開発されたプロセ
スがＨＢｒプロセスであり、極めて高い対酸化膜選択性
がある。A process developed to improve these problems is the HBr process, which has extremely high selectivity to oxide films.

【０００５】ＨＢｒガスを用いた公知技術には以下のも
のがある。[0005] Known techniques using HBr gas include the following.

【０００６】米国特許第４４９０２０９号には、シリコ
ンのプラズマガスとしてＨＢｒとＨＣｌ、ＢＣｌ３　等
の塩素系化合物との混合ガスを用いることが記載されて
いる。また、タングステンのプラズマガスに関して米国
特許第４８４９０６７号には少なくともＳＦ６　とＨＢ
ｒを含むガスを用いることが記載されている。US Pat. No. 4,490,209 describes the use of a mixed gas of HBr and a chlorine compound such as HCl or BCl3 as a silicon plasma gas. Regarding tungsten plasma gas, US Pat. No. 4,849,067 describes at least SF6 and HB.
It is described that a gas containing r is used.

【０００７】しかし、これらのガスを用いてポリシリコ
ン、Ｗ−Ｓｉ２　またはタングステンシリサイドをエッ
チングする場合、均一性および異方性形状が十分でない
。However, when polysilicon, W--Si2 or tungsten silicide is etched using these gases, the uniformity and anisotropic shape are not sufficient.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ポリシリコン、Ｗ−Ｓ
ｉ２　またはタングステンシリサイド等の被エッチング
処理体のエッチングのさいに、均一性および異方性形状
の優れたエッチングパターンを得ることにある。[Problem to be solved by the invention] Polysilicon, W-S
The object of the present invention is to obtain an etching pattern with excellent uniformity and anisotropic shape when etching an object to be etched such as i2 or tungsten silicide.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のプラズマエッチ
ング方法は、基板上に堆積したシリコン含有体のプラズ
マエッチング方法において、前記シリコン含有体をＨＢ
ｒガスと不活性ガスとの混合ガスによってエッチングす
る手段によって、上記課題を解決している。Means for Solving the Problems The plasma etching method of the present invention is a plasma etching method for a silicon-containing body deposited on a substrate, in which the silicon-containing body is
The above problem is solved by etching using a mixed gas of r gas and inert gas.

【００１０】前記不活性ガスはＨｅ、Ａｒ、Ｎ２　の１
種であることが好ましい。[0010] The inert gas is one of He, Ar, and N2.
Preferably it is a seed.

【００１１】前記ＨＢｒガスは、前記不活性ガスの他に
さらにＯ２　、Ｃｌ２　、ＳＦ６　、またはＮＦ３　の
うちの少なくとも１つとの組合せからなることが好まし
い。例えば、ＨＢｒ−Ｏ２　−Ｈｅ、ＨＢｒ−Ｃｌ２　
−Ｈｅ、ＨＢｒ−Ｏ２　−Ｃｌ２　−Ｈｅ、ＨＢｒ−Ｃ
ｌ２　−Ｏ２　−ＳＦ６　−Ｈｅ等である。[0011] The HBr gas preferably comprises a combination of at least one of O2, Cl2, SF6, or NF3 in addition to the inert gas. For example, HBr-O2-He, HBr-Cl2
-He, HBr-O2 -Cl2 -He, HBr-C
l2-O2-SF6-He, etc.

【００１２】シリコン含有体としては、ポリシリコン、
タングステンシリサイド、チタンシリサイド、またはＷ
−Ｓｉ２　、Ｔｉ−Ｓｉ２　等である。[0012] As the silicon-containing body, polysilicon,
Tungsten silicide, titanium silicide, or W
-Si2, Ti-Si2, etc.

【００１３】[0013]

【実施例】図１から図４までを参照して、発明のプラズ
マエッチング方法の実施例について説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the plasma etching method of the invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

【００１４】まず、本発明の第１実施例について説明す
る。First, a first embodiment of the present invention will be explained.

【００１５】図１に示した平行平板状の高周波上部およ
び下部電極２，３を有するガスプラズマエッチング装置
の反応室４内に、シリコン基板表面に厚さ８０００オン
グストロームの酸化膜を形成し、パターニングした後、
ポリシリコンを厚さ４０００オングストローム堆積した
被エッチング試料を配置した。An oxide film with a thickness of 8000 angstroms was formed on the surface of a silicon substrate in a reaction chamber 4 of a gas plasma etching apparatus having parallel plate-shaped high-frequency upper and lower electrodes 2 and 3 shown in FIG. 1, and was patterned. rear,
A sample to be etched with polysilicon deposited to a thickness of 4000 angstroms was placed.

【００１６】反応室４内にＨＢｒガス１２５ｓｃｃｍ、
Ｈｅガス１００ｓｃｃｍの混合ガスを導入し、圧力を３
００〜３７５ｍＴｏｒｒ　とした。そして、電極２，３
の距離を１．１ｃｍとし、高周波電源６に２５０Ｗを印
加して該ガスをプラズマ化してポリシリコンをエッチグ
した。このときの上部および下部電極温度はそれぞれ４
０〜８０℃であり、かつ下部電極下の冷却室７のＨｅ冷
却圧力は１０〜２０Ｔｏｒｒとした。[0016] 125 sccm of HBr gas is provided in the reaction chamber 4;
A mixed gas of 100 sccm of He gas was introduced, and the pressure was increased to 3
00 to 375 mTorr. And electrodes 2 and 3
The distance was set to 1.1 cm, and 250 W was applied to the high frequency power source 6 to turn the gas into plasma to etch the polysilicon. At this time, the upper and lower electrode temperatures are each 4
The temperature was 0 to 80° C., and the He cooling pressure in the cooling chamber 7 under the lower electrode was 10 to 20 Torr.

【００１７】この実施例におけるポリシリコンエッチン
グ特性における圧力依存性の関係を図２に示す。この図
より圧力３５０ｍＴｏｒｒ　でポリシリコンのエッチン
グレートは、約４５００オングストローム／ｍｉｎ　、
均一性±３〜５％、対酸化膜選択比９０、対レジスト選
択比２０〜３０が得られる。FIG. 2 shows the pressure dependence of polysilicon etching characteristics in this example. From this figure, the etching rate of polysilicon at a pressure of 350 mTorr is approximately 4500 angstroms/min.
Uniformity of ±3 to 5%, selectivity to oxide film of 90, and selectivity to resist of 20 to 30 are obtained.

【００１８】この実施例におけるポリシリコンエッチン
グ特性におけるＨｅの流量依存性の関係を図３に示す。FIG. 3 shows the dependence of the He flow rate on the polysilicon etching characteristics in this example.

【００１９】結果として、ポリシリコンのエッチングに
おいて異方性形状および良好な均一性のエッチングパタ
ーンを達成した。As a result, an anisotropic shape and a good uniformity of the etching pattern were achieved in polysilicon etching.

【００２０】また、エッチング条件は、上記第１実施例
と同じにして、エッチングガスとして、（１）　ＨＢｒ
１２５ｓｃｃｍと、Ｏ２　６ｓｃｃｍと、Ｈｅ１００ｓ
ｃｃｍ、（２）　ＨＢｒ１２５ｓｃｃｍとＣｌ２　２０
ｓｃｃｍと、Ｈｅ１００ｓｃｃｍ、（３）ＨＢｒ１２５
ｓｃｃｍと、Ｃｌ２　２０ｓｃｃｍと、Ｏ２　６ｓｃｃ
ｍと、Ｈｅ１００ｓｃｃｍを用いた場合にも、上記第１
実施例と同じ効果が得られた。The etching conditions were the same as in the first embodiment, and the etching gas was (1) HBr.
125sccm, O2 6sccm, He100s
ccm, (2) HBr125sccm and Cl2 20
sccm, He100sccm, (3) HBr125
sccm, Cl2 20sccm, and O2 6scc
Even when using He100sccm and He100sccm, the above first
The same effect as in the example was obtained.

【００２１】次に、第２の実施例について説明する。Next, a second embodiment will be explained.

【００２２】図１に示すプラズマエッチング装置の反応
室４にシリコン基板表面に厚さ１５０オングストローム
の酸化膜を形成し、その上にポリシリコン厚さ２０００
オングストロームを堆積し、その上に形成される酸化膜
上にタングステンシリサイド厚さ２０００オングストロ
ームを堆積した被エッチング試料を配置し、真空ポンプ
で反応室４内を排気してガス圧を１ｍＴｏｒｒ　にした
後、ガス導入管５を通してＨＢｒガス１２５ｓｃｃｍ、
Ｈｅガス１００ｓｃｃｍ、ＳＦ６　ガス５０ｓｃｃｍの
混合ガスを導入し、圧力を３５０ｍＴｏｒｒ　とした。そして、電極２，３間の距離を１．１ｃｍとして高周波
電源６に２５０Ｗを印加して該ガスをプラズマ化して、
タングステンシリサイドをエッチング除去した。An oxide film with a thickness of 150 angstroms is formed on the surface of a silicon substrate in the reaction chamber 4 of the plasma etching apparatus shown in FIG.
A sample to be etched with a thickness of 2000 angstroms of tungsten silicide deposited on the oxide film formed thereon was placed, and the inside of the reaction chamber 4 was evacuated with a vacuum pump to make the gas pressure 1 mTorr. HBr gas 125 sccm through the gas introduction pipe 5,
A mixed gas of 100 sccm of He gas and 50 sccm of SF6 gas was introduced, and the pressure was set at 350 mTorr. Then, the distance between the electrodes 2 and 3 is set to 1.1 cm, and 250 W is applied to the high frequency power source 6 to turn the gas into plasma,
Tungsten silicide was removed by etching.

【００２３】次に、室内の圧力を２５０ｍＴｏｒｒ　と
して、ＨＢｒ１２５ｓｃｃｍとＨｅ１００ｓｃｃｍの混
合ガスでタングステンシリサイド下のポリＳｉをエッチ
ングし除去した。このときの上部および下部電極温度は
それぞれ４０℃であり、かつ下部電極下のＨｅ冷却圧力
は０〜２０Ｔｏｒｒとした。Next, the poly-Si under the tungsten silicide was etched and removed using a mixed gas of 125 sccm of HBr and 100 sccm of He at a pressure in the chamber of 250 mTorr. At this time, the upper and lower electrode temperatures were each 40° C., and the He cooling pressure under the lower electrode was 0 to 20 Torr.

【００２４】このときのタングステンシリサイドのエッ
チレートは３０００オングストローム／ｍｉｎ　、ポリ
シリコンのそれは３０００オングストローム／ｍｉｎ　
、酸化膜のそれは９０オングストローム／ｍｉｎ　であ
った。このときのマスク材として多層レジストを用いた
。ＳＦ６　の代に、ＮＦ３　も使用できる。At this time, the etch rate of tungsten silicide was 3000 angstroms/min, and that of polysilicon was 3000 angstroms/min.
, that of the oxide film was 90 angstroms/min. A multilayer resist was used as a mask material at this time. NF3 can also be used instead of SF6.

【００２５】次に、第３の実施例について説明する。マ
イクロ波プラズマ装置の代表的な構造を図４に示し、そ
の概要を詳述する。プラズマ生成室２１及び試料室２５
は排気系２９により１０−２〜１０−３Ｔｏｒｒの圧力
に保持されている。マイクロ波導入窓２０はプラズマ生
成室２１との気密を保持できると共にマイクロ波導放管
２３から伝播されてくるマイクロ波を透過できる材質、
例えば石英板等で形成される。電磁コイル２４は電子サ
イクロトロン共鳴を発生させるための磁場発生用コイル
である。この電磁コイル２４によって生じる磁場強度をプラズマ
発生室から被処理基板２８へ向かって徐々に弱める発散
磁場分布とすることにより、ガス導入管２７より導入さ
れたプラズマ発生用ガスで発生したプラズマ流が、反応
ガス導入管２７から導入された反応性ガスを電離し、そ
の結果、イオン成分やラジカル成分となって被処理基板
２８に到達し、表面の所望のポリシリコンエッチャーの
エッチングパターンが形成される。Next, a third embodiment will be explained. A typical structure of a microwave plasma device is shown in FIG. 4, and its outline will be explained in detail. Plasma generation chamber 21 and sample chamber 25
is maintained at a pressure of 10-2 to 10-3 Torr by an exhaust system 29. The microwave introduction window 20 is made of a material that can maintain airtightness with the plasma generation chamber 21 and transmit microwaves propagated from the microwave guide tube 23;
For example, it is formed of a quartz plate or the like. The electromagnetic coil 24 is a magnetic field generating coil for generating electron cyclotron resonance. By creating a diverging magnetic field distribution that gradually weakens the magnetic field intensity generated by the electromagnetic coil 24 from the plasma generation chamber toward the substrate to be processed 28, the plasma flow generated by the plasma generation gas introduced from the gas introduction pipe 27 can be The reactive gas introduced from the reactive gas introduction tube 27 is ionized, and as a result, it becomes ionic components and radical components that reach the substrate 28 to be processed, forming a desired polysilicon etching pattern on the surface.

【００２６】ガス導入管２７から導入されるガスは、Ｈ
Ｂｒ６０ｓｃｃｍと、Ｏ２　６ｓｃｃｍと、Ｈｅ１００
ｓｃｃｍとからできている。The gas introduced from the gas introduction pipe 27 is H
Br60sccm, O2 6sccm, He100
It is made up of sccm.

【００２７】上記第１，２，３実施例において、不活性
ガスとしてＨｅを用いたが、それ以外のガスとしてＡｒ
、Ｎ２　ガスを用いることもできる。In the first, second and third embodiments described above, He was used as the inert gas, but Ar was used as the other gas.
, N2 gas can also be used.

【００２８】[0028]

【発明の効果】本発明によれば、下地酸化膜に高段差が
ある場合でも、高選択比と異方性形状を同時にかつ均一
性の優れたエッチングパターンを達成できる。According to the present invention, even if the base oxide film has a high level difference, it is possible to simultaneously achieve a high etching selectivity and an anisotropic shape, and to achieve an etching pattern with excellent uniformity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図１】本発明のプラズマ・エッチング方法を実施する
平行平板型プラズマ・エッチング装置の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a parallel plate type plasma etching apparatus for implementing the plasma etching method of the present invention.

【図２】ＨＢｒプロセスにおける圧力依存性を示すグラ
フである。FIG. 2 is a graph showing pressure dependence in the HBr process.

【図３】ＨＢｒプロセスにおけるＨｅ流量依存性を示す
グラフである。FIG. 3 is a graph showing He flow dependence in the HBr process.

【図４】ＥＣＲプラズマ装置の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of an ECR plasma device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２，３：電極、　　　　　　　　　　　　　　４：反応
室、７：冷却室、　　　　　　　　　　　　　　　　５
：ガス導入管、６：高周波電源。2, 3: Electrode, 4: Reaction chamber, 7: Cooling chamber, 5
: Gas introduction pipe, 6: High frequency power supply.

Claims (3)

Translated fromJapanese

【特許請求の範囲】[Claims]【請求項１】　　基材上に堆積したシリコン含有体のプ
ラズマエッチング方法において、前記シリコン含有体を
ＨＢｒガスと不活性ガスとの混合ガスによってエッチン
グすることを特徴としたプラズマエッチング方法。1. A plasma etching method for a silicon-containing body deposited on a substrate, characterized in that the silicon-containing body is etched with a mixed gas of HBr gas and an inert gas.【請求項２】　　前記不活性ガスがＨｅ、Ａｒ、Ｎ２　
ガス等の１種であることを特徴とした請求項１記載の方
法。2. The inert gas is He, Ar, N2
2. The method according to claim 1, wherein the gas is one of gases.【請求項３】　　前記ＨＢｒガスは、前記不活性ガスの
他にさらにＯ２　、Ｃｌ２　、ＳＦ６　、またはＮＦ３
　のうちの少なくとも１つとの組合せからなることを特
徴とした請求項１記載の方法。3. The HBr gas further contains O2, Cl2, SF6, or NF3 in addition to the inert gas.
A method according to claim 1, characterized in that it consists of a combination with at least one of: