JPH06163470A - Etching method - Google Patents
Etching methodInfo
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- JPH06163470A JPH06163470A JP31371792A JP31371792A JPH06163470A JP H06163470 A JPH06163470 A JP H06163470A JP 31371792 A JP31371792 A JP 31371792A JP 31371792 A JP31371792 A JP 31371792A JP H06163470 A JPH06163470 A JP H06163470A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 エッチングレートの低下を防止でき、エッチ
ング時間を短縮して、また、深さ方向でのコンタクトホ
ールの径寸法縮小化を抑制する酸化膜のエッチング方法
を提供すること。
【構成】 図中１は試料室であり、側面に混合ガスを導
入するガス導入口１aが、底部には排気口１b が設けら
れている。そして、試料室１内反応室底面にはウエハ２
を載置する下部電極３が固定され、この上方には下部電
極３に平行な対向電極である上部電極４が配置されてい
る。上部電極４及び下部電極３は電源５に接続されてお
り、上部電極４及び下部電極３間に高周波電圧を印加し
て、試料室１内を真空状態とする。そして、ガス導入口
１a から試料室１内にＣＦ4 ，ＣＨＦ3 ，Ａｒ及び所定
流量のＯ2 の混合ガスを導入する。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a method for etching an oxide film, which can prevent a decrease in etching rate, shorten the etching time, and suppress the reduction in diameter dimension of a contact hole in the depth direction. . [Structure] In the figure, 1 is a sample chamber, which is provided with a gas inlet 1a for introducing a mixed gas on the side surface and an exhaust port 1b at the bottom. The wafer 2 is placed on the bottom of the reaction chamber in the sample chamber 1.
The lower electrode 3 on which is mounted is fixed, and an upper electrode 4 which is a counter electrode parallel to the lower electrode 3 is arranged above the lower electrode 3. The upper electrode 4 and the lower electrode 3 are connected to a power source 5, and a high frequency voltage is applied between the upper electrode 4 and the lower electrode 3 to bring the inside of the sample chamber 1 into a vacuum state. Then, a mixed gas of CF 4 , CHF 3 , Ar and a predetermined flow rate of O 2 is introduced into the sample chamber 1 through the gas inlet 1a.
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば平行平板型エッ
チング装置にて、ＣＦ4 ，ＣＨＦ3 等フロロカーボン系
のガスのプラズマにより、エッチングを行う方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of performing etching by a plasma of fluorocarbon type gas such as CF 4 , CHF 3 in a parallel plate type etching apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】現在、平行平板型エッチャーにて酸化膜
にコンタクトホールを形成する場合は、ＣＦ4 ，Ｃ2 Ｆ
6 等のＣ−Ｆ結合を有する反応ガスとＣＨＦ3 ，Ａｒ又
はＨｅ等のガスとを電界中に供給してプラズマ化し、生
じたイオンによりエッチングを行うが、コンタクトホー
ルが小径化されるに従い、イオンがコンタクトホールに
侵入し難く、その結果、エッチングレートが低下すると
いう現象が発生する。2. Description of the Related Art At present, when a contact hole is formed in an oxide film by a parallel plate type etcher, CF 4 , C 2 F is used.
A reaction gas having a C—F bond such as 6 and a gas such as CHF 3 , Ar, or He is supplied into the electric field to generate plasma, and etching is performed by the generated ions, but as the diameter of the contact hole is reduced, It is difficult for ions to enter the contact hole, and as a result, a phenomenon occurs that the etching rate decreases.
【０００３】この現象により、同一ウエハ面において、
エッチング面積が大きい部分と小さい部分とでエッチン
グレートに差が生じる。また、コンタクトホール底部ま
で完全にエッチングされない場合があるという問題があ
った。Due to this phenomenon, on the same wafer surface,
There is a difference in etching rate between a portion having a large etching area and a portion having a small etching area. There is also a problem that the bottom of the contact hole may not be completely etched.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】この対策として、エッ
チングを低圧下にて行い、イオンの平均自由行程を長く
している。これにより、イオンが小径コンタクトホール
内に侵入し易くなり、エッチングレートの低下を抑制で
きる。As a countermeasure against this, etching is performed under a low pressure to lengthen the mean free path of ions. This makes it easier for ions to penetrate into the small-diameter contact hole, and suppresses a decrease in etching rate.
【０００５】しかしながら、フロロカーボン系の反応ガ
スを用いてエッチングを行った場合は、プラズマ中にカ
ーボン又はフロロカーボン系の副生成物が生じ、これが
イオンの進行を妨げる。また、この副生成物がウエハ上
に付着して、コンタクトホール内へのイオンの侵入を妨
げる。特にレジストパターンをマスクとしてエッチング
を行った場合は、この付着量が多く、たとえ、低圧条件
下でエッチングを行った場合でも、アスペクト比が大き
いコンタクトホールでは、この付着物がエッチングの進
行を妨げ、エッチングレートが大きく低下し、また、エ
ッチングに長い時間を必要とする問題があった。However, when etching is performed using a fluorocarbon-based reaction gas, carbon or fluorocarbon-based by-products are generated in the plasma, which impedes the progress of ions. Further, this by-product adheres to the wafer and prevents ions from entering the contact hole. In particular, when etching is performed using the resist pattern as a mask, the amount of this adhesion is large, and even if etching is performed under a low pressure condition, in a contact hole with a large aspect ratio, this adhesion prevents the progress of etching, There is a problem that the etching rate is significantly reduced and a long time is required for etching.
【０００６】また、上述の副生成物がコンタクトホール
内に付着した場合には、この付着物によりエッチングが
妨げられ、コンタクトホールの形状が、深さ方向に径寸
法が縮小されるテーパ状となる問題があった。Further, when the above-mentioned by-product adheres to the inside of the contact hole, the adhered material prevents etching, and the contact hole has a tapered shape whose diameter is reduced in the depth direction. There was a problem.
【０００７】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、導入するガスに対し２〜５流量％の酸素を試
料室に導入してエッチングを行い、副生成物を減少させ
ることにより、エッチングレートの低下を防止でき、エ
ッチング時間を短縮して、また、深さ方向でのコンタク
トホールの径寸法縮小化を抑制する酸化膜のエッチング
方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances. By introducing oxygen at a flow rate of 2 to 5% with respect to the gas to be introduced into the sample chamber for etching and reducing the by-products, It is an object of the present invention to provide an oxide film etching method capable of preventing a decrease in etching rate, shortening an etching time, and suppressing a reduction in diameter dimension of a contact hole in a depth direction.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明に係るエッチング
方法は、フロロカーボン系のガスを試料室に導入し、発
生したプラズマにより酸化膜をエッチングする方法にお
いて、前記ガスに対する２〜５流量％の酸素を前記試料
室に導入することを特徴とする。The etching method according to the present invention is a method of introducing a fluorocarbon gas into a sample chamber and etching an oxide film by the generated plasma, wherein the flow rate of oxygen is 2 to 5% of the gas. Is introduced into the sample chamber.
【０００９】[0009]
【作用】本発明のエッチング方法では、フロロカーボン
系のガスに酸素を２〜５流量％添加して試料室に導入す
ることにより、酸素がプラズマ中で解離してＣ，Ｈと結
合し、試料室から排除される。これにより、試料をエッ
チングするプラズマ中イオンの進行を妨げるカーボン及
びフロロカーボン系の副生成物が減少する。また、前記
副生成物が減少することにより、試料上に付着してコン
タクトホール内へのイオンの侵入を妨げることを抑制す
る。即ち本発明は 0.6μｍ以下という微細なコンタクト
ホールのエッチングにおいて、２〜５％の微量酸素の添
加がエッチングレートの低下を防ぎ、また、良好なエッ
チング形状を可能とすることを見出したことに基づく。
また、これ以上の酸素添加はコンタクト形状の異方性を
損なう。In the etching method of the present invention, oxygen is added to the sample chamber by adding 2 to 5% by flow rate of oxygen to the fluorocarbon type gas, and the oxygen is dissociated in the plasma and combined with C and H, so that the sample chamber Be excluded from. As a result, carbon and fluorocarbon-based byproducts that hinder the progress of ions in the plasma for etching the sample are reduced. In addition, the reduction of the by-products prevents the ions from adhering to the sample and impeding the penetration of ions into the contact hole. That is, the present invention is based on the finding that in the etching of a contact hole as small as 0.6 μm or less, addition of a trace amount of oxygen of 2 to 5% prevents a decrease in etching rate and enables a good etching shape. .
Further, addition of more oxygen impairs the anisotropy of the contact shape.
【００１０】[0010]
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。図１は本発明方法の実施に使用さ
れる平行平板型エッチング装置の模式的断面図である。
図中１はチャンバ内の試料室であり、側面に混合ガスを
導入するガス導入口１a が、底部には排気口１b が設け
られている。そして、試料室１底面にはウエハ２を載置
する下部電極３が固定され、この上方には下部電極３に
平行な対向電極である上部電極４が配置されている。上
部電極４及び下部電極３は電源５に接続されており、上
部電極４及び下部電極３間に高周波電圧が印加されるよ
うになっている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to the drawings showing the embodiments. FIG. 1 is a schematic sectional view of a parallel plate type etching apparatus used for carrying out the method of the present invention.
Reference numeral 1 in the drawing denotes a sample chamber in the chamber, which is provided with a gas inlet 1a for introducing the mixed gas on the side surface and an exhaust outlet 1b at the bottom. A lower electrode 3 on which the wafer 2 is placed is fixed to the bottom surface of the sample chamber 1, and an upper electrode 4 which is a counter electrode parallel to the lower electrode 3 is arranged above the lower electrode 3. The upper electrode 4 and the lower electrode 3 are connected to a power source 5, and a high frequency voltage is applied between the upper electrode 4 and the lower electrode 3.
【００１１】このような構造の平行平板型エッチング装
置を用いて、酸化膜が堆積されたウエハ２にエッチング
を施す場合は、ウエハ２を下部電極３上に載置し、試料
室１内を真空状態とする。そして、上部電極４及び下部
電極３間に高周波電圧が印加され、ガス導入口１a から
試料室１内に所定流量のＣＦ4 ，ＣＨＦ3 ，Ａｒ及びＯ
2 の混合ガスを導入する。When etching the wafer 2 on which the oxide film is deposited by using the parallel plate type etching apparatus having such a structure, the wafer 2 is placed on the lower electrode 3 and the inside of the sample chamber 1 is vacuumed. State. Then, a high frequency voltage is applied between the upper electrode 4 and the lower electrode 3, and a predetermined flow rate of CF 4 , CHF 3 , Ar and O is introduced into the sample chamber 1 from the gas inlet 1a.
A mixed gas of 2 is introduced.
【００１２】上部電極４及び下部電極３により、導入さ
れた混合ガスからガスプラズマが高周波誘導され、ウエ
ハ２上の酸化膜にエッチングを施す。そして未反応ガス
及び副生成ガスは排気口１b から排出される。このと
き、導入されたＯ2 がプラズマ中で解離し、上部電極４
及び下部電極３間に存在するフロロカーボン反応基と結
合してＣ−Ｏ系ガスとなる。このＣ−Ｏ系ガスも、排気
口１b から排出される。ここで、Ａｒはプラズマの強度
を増し、安定させる目的で添加される。The upper electrode 4 and the lower electrode 3 induce a high frequency gas plasma from the introduced mixed gas to etch the oxide film on the wafer 2. Then, the unreacted gas and the by-product gas are discharged from the exhaust port 1b. At this time, the introduced O 2 is dissociated in the plasma and the upper electrode 4
And a fluorocarbon reactive group existing between the lower electrodes 3 to form a CO gas. This CO gas is also discharged from the exhaust port 1b. Here, Ar is added for the purpose of increasing the strength of plasma and stabilizing it.
【００１３】上述した本発明方法に基づいてウエハ２に
エッチングを行い、径寸法が異なるコンタクトホール夫
々についてエッチングレートを測定した。ＣＦ4 ，ＣＨ
Ｆ3，Ａｒの混合ガスを夫々25sccm, 25sccm, 600sccm
の流量で試料室１内に導入し、混合ガスに対して２流量
％，５流量％で酸素を添加した。そして、高周波電力を
0.28W/cm2 だけ供給してプラズマを発生させウエハ２に
エッチングを施した。図２はその結果を示しており、コ
ンタクトホールの径寸法によるエッチングレートの変化
を示したグラフである。縦軸はエッチングレート，横軸
はコンタクトホール径を表す。また、“○”は混合ガス
に対して２％のＯ2 を添加した場合、“●”は混合ガス
に対して５％のＯ2 を添加した場合を示し、従来例とし
てＯ2 を添加しないでエッチングを行った場合のエッチ
ングレートを“□”で示す。The wafer 2 was etched based on the above-described method of the present invention, and the etching rate was measured for each contact hole having a different diameter. CF 4 , CH
Mixed gas of F 3 and Ar is 25sccm, 25sccm, 600sccm, respectively.
Was introduced into the sample chamber 1 at a flow rate of, and oxygen was added at a flow rate of 2% and a flow rate of 5% to the mixed gas. And the high frequency power
The wafer 2 was etched by supplying only 0.28 W / cm 2 to generate plasma. FIG. 2 shows the result, and is a graph showing the change of the etching rate depending on the diameter of the contact hole. The vertical axis represents the etching rate and the horizontal axis represents the contact hole diameter. Further, "○" when supplemented with 2% of O 2 with respect to the mixed gas, "●" indicates the case of adding 5% O 2 with respect to the gas mixture, without the addition of O 2 as a conventional example The etching rate when etching is performed is shown by "□".
【００１４】グラフから明らかなように、従来例では
0.6μｍ径より小さい径のコンタクトホールで、エッチ
ングレートが著しく低下しており、 0.5μｍ径のコンタ
クトホールのエッチングレートは、 5.0μｍのエッチン
グレートの24％程度であるが、本発明方法では、２％，
５％共に、 0.5μｍ径のコンタクトホールのエッチング
レートは、 5.0μｍのエッチングレートの85％を得てい
る。このことから、本発明方法ではエッチングレートの
低下が防止されることが判る。As is apparent from the graph, in the conventional example,
The contact hole having a diameter smaller than 0.6 μm has a significantly reduced etching rate. The contact hole having a diameter of 0.5 μm has an etching rate of about 24% of the etching rate of 5.0 μm. %,
In both cases of 5%, the etching rate of the contact hole having a diameter of 0.5 μm is 85% of the etching rate of 5.0 μm. From this, it is understood that the method of the present invention prevents the etching rate from decreasing.
【００１５】また、図３は、ウエハ２上にエッチングを
施して、酸化膜下地６上に堆積されたｐ型ＳｉＯ2 膜７
及びＢＰＳＧ膜８に形成したコンタクトホール９の形状
を示す模式的断面図である。図３(a) は本発明方法によ
るコンタクトホールであり、図３(b) は従来方法により
形成されたコンタクトホールである。図３から明らかな
ように、本発明方法により形成されたコンタクトホール
の形状は、従来例よりもテーパ角が浅くなっており、深
さ方向での径寸法の縮小化が抑制されることが判る。ま
た、従来例ではｐ型ＳｉＯ2 膜７途中でエッチングが停
止しているが、本発明方法では、コンタクトホール底部
が酸化膜下地６表面に到達しており、このことからもエ
ッチングレートの低下が防止されることが判る。また、
酸素をさらに添加した場合は、酸化膜の種類によって
は、コンタクト形状の異方性が達成されなくなった。Further, in FIG. 3, the p-type SiO 2 film 7 deposited on the oxide film base 6 by etching the wafer 2 is shown.
9 is a schematic cross-sectional view showing the shape of a contact hole 9 formed in the BPSG film 8 and FIG. FIG. 3 (a) shows a contact hole formed by the method of the present invention, and FIG. 3 (b) shows a contact hole formed by the conventional method. As is clear from FIG. 3, the contact hole formed by the method of the present invention has a taper angle smaller than that of the conventional example, and it is understood that the reduction of the radial dimension in the depth direction is suppressed. . Further, in the conventional example, the etching stops in the middle of the p-type SiO 2 film 7, but in the method of the present invention, the bottom of the contact hole reaches the surface of the oxide film underlayer 6, which also causes a decrease in the etching rate. It turns out that it is prevented. Also,
When oxygen was further added, contact shape anisotropy could not be achieved depending on the type of oxide film.
【００１６】[0016]
【発明の効果】以上のように、本発明においては、２〜
５流量％の酸素を添加してエッチングを行うことによ
り、フロロカーボン系副生成物を減少させるため、エッ
チングレートの低下を防止でき、エッチング時間を短縮
する。また、コンタクトホールの深さ方向での径寸法縮
小が抑制される等、本発明は優れた効果を奏するもので
ある。As described above, according to the present invention,
By adding oxygen at a flow rate of 5% for etching, fluorocarbon-based by-products are reduced, so that the etching rate can be prevented from lowering and the etching time can be shortened. Further, the present invention has excellent effects such as reduction of the diameter dimension of the contact hole in the depth direction is suppressed.
【図１】本発明方法の実施に使用される平行平板型エッ
チング装置の模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of a parallel plate type etching apparatus used for carrying out the method of the present invention.
【図２】コンタクトホールの径寸法によるエッチングレ
ートの変化を示したグラフである。FIG. 2 is a graph showing a change in etching rate depending on a diameter of a contact hole.
【図３】コンタクトホールの形状を示す模式的断面図で
ある。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the shape of a contact hole.
１ 試料室 １a ガス導入口 １b 排気口 ２ ウエハ ３ 下部電極 ４ 上部電極 ５ 電源 ７ ｐ型ＳｉＯ2 ９ コンタクトホール1 sample chamber 1a gas inlet port 1b exhaust port 2 wafer 3 lower electrode 4 upper electrode 5 power supply 7 p-type SiO 2 9 contact hole
Claims (1)
し、発生したプラズマにより酸化膜をエッチングする方
法において、 前記ガスに対する２〜５流量％の酸素を前記試料室に導
入することを特徴とするエッチング方法。1. A method of introducing a fluorocarbon-based gas into a sample chamber and etching an oxide film by the generated plasma, wherein 2 to 5% by flow of oxygen with respect to the gas is introduced into the sample chamber. Method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31371792A JPH06163470A (en) | 1992-11-24 | 1992-11-24 | Etching method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31371792A JPH06163470A (en) | 1992-11-24 | 1992-11-24 | Etching method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06163470A true JPH06163470A (en) | 1994-06-10 |
Family
ID=18044671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31371792A Pending JPH06163470A (en) | 1992-11-24 | 1992-11-24 | Etching method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06163470A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0862206A3 (en) * | 1997-02-27 | 2000-02-23 | Micronas Intermetall GmbH | Etching of contact holes of a semiconductor device |
| WO2002049089A1 (en) * | 2000-12-14 | 2002-06-20 | Tokyo Electron Limited | Method of etching porous insulating film, dual damascene process, and semiconductor device |
-
1992
- 1992-11-24 JP JP31371792A patent/JPH06163470A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0862206A3 (en) * | 1997-02-27 | 2000-02-23 | Micronas Intermetall GmbH | Etching of contact holes of a semiconductor device |
| WO2002049089A1 (en) * | 2000-12-14 | 2002-06-20 | Tokyo Electron Limited | Method of etching porous insulating film, dual damascene process, and semiconductor device |
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