JPH0982686A - Plasma processing apparatus and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Plasma processing apparatus and method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン膜と高融
点金属膜との積層膜のエッチング方法に特徴があるプラ
ズマ処理装置および半導体装置の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus and a semiconductor device manufacturing method characterized by a method of etching a laminated film of a silicon film and a refractory metal film.
【0002】[0002]
【従来の技術】コンピュ−タ−や通信機器等の重要部分
には、多数のトランジスタや抵抗等を電気回路を達成す
るようにむすびつけ、1チップ上に集積化して形成した
大規模集積回路(LSI)が多用されている。このた
め、機器全体の性能は、LSI単体の性能と大きく結び
付いている。LSI単体の性能向上は、集積度を高める
こと、つまり、素子の微細化により実現できる。2. Description of the Related Art Large-scale integrated circuits (LSIs) formed by connecting a large number of transistors, resistors, etc. to an electric circuit in important parts of a computer, communication equipment, etc. ) Is often used. For this reason, the performance of the entire device is greatly related to the performance of the LSI alone. The performance of the LSI alone can be improved by increasing the degree of integration, that is, by miniaturizing the elements.
【0003】しかし、近年の素子の微細化による半導体
集積回路の高集積化に伴い、ゲート電極等の電極やゲー
ト配線等の配線のRC遅延によって、素子の動作速度が
律速されるという問題が顕在化してきた。However, with the high integration of semiconductor integrated circuits due to the miniaturization of elements in recent years, there is a problem that the operation speed of the element is limited by RC delay of electrodes such as gate electrodes and wiring such as gate wiring. It has turned into.
【0004】この種の遅延は電極や配線の低抵抗化によ
り抑制できる。例えば、MOSトランジスタ等のゲート
電極の場合であれば、金属シリサイド膜と多結晶シリコ
ン膜との2層構造のポリサイドゲートの採用により抑制
できる。This type of delay can be suppressed by reducing the resistance of the electrodes and wiring. For example, in the case of a gate electrode of a MOS transistor or the like, it can be suppressed by adopting a polycide gate having a two-layer structure of a metal silicide film and a polycrystalline silicon film.
【0005】ところで、0.25μm世代以降では、ポ
リサイドゲートよりも低抵抗のゲート電極が求められ、
最近、高融点金属膜と多結晶シリコン膜との積層構造の
ポリメタルゲートが注目されている。By the way, after the 0.25 μm generation, a gate electrode having a resistance lower than that of the polycide gate is required,
Recently, attention has been paid to a polymetal gate having a laminated structure of a refractory metal film and a polycrystalline silicon film.
【0006】高融点金属としてタングステン(W)を用
いれば、タングステンの比抵抗はタングステンシリサイ
ド(WSix )に比べ約1桁小さいので、RC遅延時間
の大幅な短縮が可能である。[0006] The use of tungsten (W) as a high melting point metal, the resistivity of tungsten because about one order of magnitude smaller than the tungsten silicide (WSi x), it is possible to significantly reduce the RC delay time.
【0007】さらに、0.25μm世代以降において
は、ゲート抵抗の低減技術に加えて、高精度なパターン
形成技術も必須となる。すなわち、ポリメタルゲートを
作成するには、高融点金属膜および多結晶シリコン膜を
異方性エッチングでき、かつ下地の多結晶シリコン膜に
対して高融点金属膜を選択的にエッチングできるエッチ
ング技術が必須となる。Further, in the 0.25 μm generation and beyond, in addition to the technique for reducing the gate resistance, a highly precise pattern forming technique is essential. That is, in order to form a polymetal gate, an etching technique capable of anisotropically etching the refractory metal film and the polycrystalline silicon film and selectively etching the refractory metal film with respect to the underlying polycrystalline silicon film is used. Mandatory.
【0008】しかしながら、従来のエッチング技術で
は、多結晶シリコン膜に対して高融点金属膜を選択的に
エッチングすることは困難である。このため、高融点金
属膜をエッチングする段階で、多結晶シリコン膜を越え
てその下のエッチングする必要がないシリコン基板まで
エッチングされるという問題が生じる。However, with the conventional etching technique, it is difficult to selectively etch the refractory metal film with respect to the polycrystalline silicon film. For this reason, in the step of etching the refractory metal film, there arises a problem that the polycrystalline silicon film is traversed up to the silicon substrate which is not necessary to be etched.
【0009】このような問題は微細化により薄膜化が進
んだ多結晶シリコン膜と高融点金属膜との積層膜におい
ては特に顕著になり、したがって、従来のエッチング技
術では2.25μm世代以降の微細なゲートパターンの
形成は非常に困難である。Such a problem becomes particularly noticeable in a laminated film of a polycrystalline silicon film and a refractory metal film, which have become thinner due to miniaturization, and therefore, in the conventional etching technique, a fine pattern of 2.25 μm generation or later is used. It is very difficult to form a unique gate pattern.
【0010】なお、関連する技術として、シリコン酸化
膜上のモリブデン膜またはモリブデンシリサイド膜(M
oSi2 膜)を選択的にエッチングするために、四塩化
炭素(CCl4 )と酸素との混合ガスを用いる技術が知
られている(J.Elctrochem.Soc.,131,232
5(1984))。しかし、多結晶シリコン膜に対して
高融点金属膜を選択的にエッチングすることについては
触れていない。また、この他にもエッチング方法として
提案されたものはあるが、エッチング装置内の材料構成
まで触れたものはない。As a related technique, a molybdenum film or a molybdenum silicide film (M
A technique using a mixed gas of carbon tetrachloride (CCl 4 ) and oxygen in order to selectively etch (oSi 2 film) is known (J. Elctrochem. Soc., 131, 232).
5 (1984)). However, it does not mention that the refractory metal film is selectively etched with respect to the polycrystalline silicon film. In addition, although other etching methods have been proposed, none mentions the material structure in the etching apparatus.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来のエ
ッチング技術では、多結晶シリコン膜に対して高融点金
属膜を選択的にエッチングすることは困難であるため、
微細化により多結晶シリコン膜と高融点金属膜との積層
膜の薄膜化が進むと、高融点金属膜をエッチングする段
階で、多結晶シリコン膜を越えてその下のエッチングす
る必要がないシリコン基板までエッチングされるという
問題があった。As described above, it is difficult to selectively etch the refractory metal film with respect to the polycrystalline silicon film by the conventional etching technique.
As the laminated film of the polycrystalline silicon film and the refractory metal film is made thinner due to the miniaturization, it is not necessary to go over the polycrystalline silicon film and etch the silicon substrate below it at the stage of etching the refractory metal film. There was a problem that it was etched.
【0012】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、微細化が進んでも多結
晶シリコン膜などのシリコン膜に対して高融点金属膜を
容易に選択的にエッチングできるプラズマ処理装置およ
び半導体装置の製造方法を提供することにある。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object thereof is to easily select a refractory metal film with respect to a silicon film such as a polycrystalline silicon film even if miniaturization progresses. It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus and a semiconductor device manufacturing method that can be etched.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るプラズマ処理装置(請求項1)は、シ
リコン膜、高融点金属膜が順次積層してなる積層膜を有
する基板を収容し、プラズマを用いて前記積層膜の異方
性エッチングを行なうところの処理容器と、この処理容
器内に、前記プラズマとなる弗素および塩素の少なくと
も一方を含むハロゲン含有ガスならびに酸素含有ガスを
含むプラズマ源ガスを導入する手段と、前記処理容器内
に設けられ、前記基板を載置する載置台と、前記処理容
器内に前記基板の周辺に設けられ、前記異方性エッチン
グ中における前記ハロゲン含有ガスと前記酸素含有ガス
との混合ガスに対する前記酸素含有ガスの体積%を所定
の範囲に維持する材料から形成された周辺部材とを備え
ていることを特徴とする。In order to achieve the above object, a plasma processing apparatus according to the present invention (claim 1) includes a substrate having a laminated film in which a silicon film and a refractory metal film are sequentially laminated. A processing container that accommodates and performs anisotropic etching of the laminated film using plasma, and a halogen-containing gas containing at least one of fluorine and chlorine that becomes the plasma and an oxygen-containing gas are included in the processing container. Means for introducing a plasma source gas, a mounting table provided in the processing container for mounting the substrate, and a halogen base during the anisotropic etching provided on the periphery of the substrate in the processing container. And a peripheral member formed of a material that maintains a volume% of the oxygen-containing gas with respect to a mixed gas of the gas and the oxygen-containing gas within a predetermined range. To.
【0014】また、本発明に係る他のプラズマ処理装置
(請求項2)は、上記プラズマ処理装置(請求項1)に
おいて、前記基板を載置する載置台が、前記所定の範囲
に維持する材料から形成されることを特徴とする。Further, another plasma processing apparatus (Claim 2) according to the present invention is the plasma processing apparatus (Claim 1), in which the mounting table on which the substrate is mounted is maintained within the predetermined range. It is characterized by being formed from.
【0015】また、本発明に係る他のプラズマ処理装置
(請求項3)は、上記プラズマ処理装置(請求項1)に
おいて、前記所定の範囲が、前記酸素含有ガスをO2 ガ
スに換算した場合に、50〜80体積%であることを特
徴とする。Further, another plasma processing apparatus (Claim 3) according to the present invention is the plasma processing apparatus (Claim 1), wherein the predetermined range is the oxygen-containing gas converted to O 2 gas. And 50 to 80% by volume.
【0016】また、本発明に係る他のプラズマ処理装置
(請求項4)は、上記プラズマ処理装置(請求項1)に
おいて、前記材料がシリコン、アルミニウムおよび高融
点金属の中から選ばれる一つの材料または二つ以上の材
料の化合物であることを特徴とする。Another plasma processing apparatus (claim 4) according to the present invention is the plasma processing apparatus (claim 1), wherein the material is one material selected from silicon, aluminum and refractory metals. Alternatively, it is a compound of two or more materials.
【0017】本発明に係る半導体装置の製造方法(請求
項5)は、基板上にシリコン膜、高融点金属膜を順次形
成する工程と、前記基板を処理容器内に導入した後、前
記処理室内で弗素および塩素の少なくとも一方を含むハ
ロゲン含有ガスならびに酸素含有ガスを含むプラズマ源
ガスをプラズマ化して、前記積層膜を異方性エッチング
し、かつこの異方性エッチング中における前記ハロゲン
含有ガスと前記酸素含有ガスとの混合ガスに対する前記
酸素含有ガスの体積%を、前記酸素含有ガスをO2 ガス
に換算した場合に、50〜80体積%に維持する工程と
を有することを特徴とする。A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention (claim 5) includes a step of sequentially forming a silicon film and a refractory metal film on a substrate, and the step of introducing the substrate into a processing container, and thereafter, the processing chamber. By plasmaizing a plasma source gas containing a halogen-containing gas containing at least one of fluorine and chlorine and an oxygen-containing gas to anisotropically etch the laminated film, and the halogen-containing gas in the anisotropic etching And a step of maintaining the volume% of the oxygen-containing gas with respect to the mixed gas with the oxygen-containing gas at 50 to 80 volume% when the oxygen-containing gas is converted into O 2 gas.
【0018】また、本発明に係る他の半導体装置の製造
方法(請求項6)は、上記半導体装置の製造方法(請求
項5)において、前記基板の周辺には周辺部材を設け、
該周辺部材の材料として、シリコン、アルミニウムおよ
び高融点金属の中から選ばれる一つの材料または二つ以
上の材料の化合物を用いることを特徴とする。Another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention (claim 6) is the same as the method of manufacturing a semiconductor device (claim 5), wherein a peripheral member is provided around the substrate,
As a material of the peripheral member, one material selected from silicon, aluminum and refractory metals or a compound of two or more materials is used.
【0019】さらに、上記プラズマ処理装置および半導
体装置の製造方法において、前記材料は、シリコン、ア
ルミニウムおよび高融点金属の酸化物、窒化物または炭
化物であっても良い。Further, in the above plasma processing apparatus and semiconductor device manufacturing method, the material may be oxide, nitride or carbide of silicon, aluminum and refractory metal.
【0020】弗素ガスおよび塩素ガスの少なくとも一方
のガスとしては、例えば、SF6 ガス、CF4 ガス、C
l2 ガス、CCl4 ガスや、これらの混合ガスを用いる
と良い。At least one of the fluorine gas and the chlorine gas is, for example, SF 6 gas, CF 4 gas or C gas.
It is preferable to use l 2 gas, CCl 4 gas, or a mixed gas thereof.
【0021】また、酸素ガスは、O2 ガスの以外にも、
例えば、一酸化窒素(NO)ガス、亜酸化窒素(NO
2 )ガス、オゾン(O3 )ガス等の形で供給しても良
い。このとき、上記O2 ガス以外のガスの場合、酸素
(O2 )ガスに換算した場合に、前記所定の範囲が50
〜80体積%となるようにする。The oxygen gas is not limited to O 2 gas,
For example, nitric oxide (NO) gas, nitrous oxide (NO
2 ) It may be supplied in the form of gas, ozone (O 3 ) gas or the like. At this time, in the case of a gas other than the O 2 gas, the predetermined range is 50 when converted to oxygen (O 2 ) gas.
˜80% by volume.
【0022】また、前記高融点金属膜としては、タング
ステンやモリブデンあるいはこれら金属の窒化物や炭化
物でも良い。 [作用]本発明は、以下のような知見および実験結果の
もとになされたものである。The refractory metal film may be made of tungsten, molybdenum, or a nitride or carbide of these metals. [Operation] The present invention was made based on the following findings and experimental results.
【0023】反応性ガス(プラズマ源ガス)としてハロ
ゲンガスと酸素ガスとの混合ガスを用いて多結晶シリコ
ン膜をプラズマエッチング(異方性エッチング)する場
合、多結晶シリコン膜の表面が酸化されるとともに、反
応性ガス中に含まれたハロゲンガスにより生成されたエ
ッチング生成物(ハロゲンガスとして塩素ガスを用いた
場合には例えばSiClx )が反応性ガス中に含まれた
酸素と反応して、シリコン酸化物が生成される。When plasma etching (anisotropic etching) is performed on a polycrystalline silicon film using a mixed gas of a halogen gas and an oxygen gas as a reactive gas (plasma source gas), the surface of the polycrystalline silicon film is oxidized. At the same time, an etching product (for example, SiCl x when chlorine gas is used as the halogen gas) generated by the halogen gas contained in the reactive gas reacts with oxygen contained in the reactive gas, Silicon oxide is produced.
【0024】このようなシリコン酸化物は、多結晶シリ
コン膜上に堆積して、多結晶シリコン膜のエッチングを
抑制するため、多結晶シリコン膜のエッチング速度は急
激に低下する。Since such silicon oxide is deposited on the polycrystalline silicon film and suppresses the etching of the polycrystalline silicon film, the etching rate of the polycrystalline silicon film sharply decreases.
【0025】一方、同じ反応性性ガスを用いてタングス
テンやモリブデン等からなる膜(高融点金属膜)をエッ
チングした場合、これらの金属ハロゲン酸化物がエッチ
ング生成物として生成されるが、これら金属ハロゲン酸
化物は蒸気圧が高いため、多結晶シリコン膜の場合とは
異なり、高融点金属膜上に堆積することはない。On the other hand, when a film made of tungsten, molybdenum or the like (high melting point metal film) is etched using the same reactive gas, these metal halogen oxides are produced as etching products. Since the oxide has a high vapor pressure, it does not deposit on the refractory metal film unlike the case of the polycrystalline silicon film.
【0026】したがって、多結晶シリコン膜上に高融点
金属膜が形成されてなる積層膜の異方性エッチングにお
いて、上記反応性ガスを用いてプラズマエッチングを行
なうことにより、理論的には高融点金属膜を多結晶シリ
コン膜に対して選択的にエッチングすることが可能とな
る。Therefore, theoretically, in anisotropic etching of a laminated film formed by forming a refractory metal film on a polycrystalline silicon film, plasma etching is performed using the above-mentioned reactive gas, whereby the refractory metal film is theoretically formed. The film can be etched selectively with respect to the polycrystalline silicon film.
【0027】しかしながら、上記知見に基づいて実際に
多結晶シリコン膜と高融点金属膜との積層膜の選択エッ
チングを行なったところ、多結晶シリコン膜のエッチン
グ速度が低下して選択比が取れる条件は、反応性ガスと
してフッ素もしくは塩素ガスまたはこれら二つのガスと
酸素ガスとの混合ガスを用い、かつエッチング中におけ
る上記混合ガスに対する酸素ガスの体積%が所定の範囲
つまり50〜80体積%の範囲の場合に限られることが
分かった。However, when the selective etching of the laminated film of the polycrystalline silicon film and the refractory metal film was actually carried out based on the above findings, the etching rate of the polycrystalline silicon film was lowered and the conditions for obtaining the selection ratio were: A fluorine or chlorine gas or a mixed gas of these two gases and an oxygen gas is used as the reactive gas, and the volume% of the oxygen gas with respect to the mixed gas during etching is within a predetermined range, that is, 50 to 80 volume%. It turned out to be limited to cases.
【0028】したがって、エッチング装置内にハロゲン
ガスや酸素を消費する部材が存在すると、上記体積%が
所定の範囲からずれ易くなるため、多結晶シリコン膜の
選択エッチングは困難になる。特に、酸素を消費する材
料からなる部材が存在する場合に困難になる。Therefore, if there is a member that consumes halogen gas or oxygen in the etching apparatus, the above volume% is likely to deviate from the predetermined range, making selective etching of the polycrystalline silicon film difficult. In particular, it becomes difficult when there is a member made of a material that consumes oxygen.
【0029】そこで、本発明に係るプラズマ処理装置で
は、ハロゲンガスや酸素を消費する部材として、特に消
費の激しい部材である載置台およびその周辺部材(例え
ば周辺リング)を選び、その材料として上記所定の範囲
がエッチング中に維持される材料を用いている。なお、
基板を載置する載置台もその一部が装置内に露出する場
合には、露出部もしくは全体を上記した材料で構成する
ことが好ましい。したがって、本発明に係る半導体製造
装置を用いることにより、多結晶シリコン膜等のシリコ
ン膜に対して高融点金属膜を容易に選択的にエッチング
できるようになる。Therefore, in the plasma processing apparatus according to the present invention, the mounting table and its peripheral members (for example, peripheral ring), which are particularly consuming members, are selected as the members that consume the halogen gas and oxygen, and the above-mentioned predetermined materials are selected as the materials. Range is used during the etching. In addition,
When a part of the mounting table on which the substrate is mounted is exposed in the apparatus, it is preferable that the exposed portion or the whole is made of the above-mentioned material. Therefore, by using the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, the refractory metal film can be easily and selectively etched with respect to the silicon film such as the polycrystalline silicon film.
【0030】一方、高融点金属膜のエッチング形状を垂
直形状にするには、反応性ガスの圧力および流量が低い
ほど良い。その理由を平行平板型のエッチング装置を用
いた場合を例にあげて説明すると以下の通りである。On the other hand, in order to make the etching shape of the refractory metal film vertical, the lower the pressure and flow rate of the reactive gas, the better. The reason for this will be described below by taking the case of using a parallel plate type etching apparatus as an example.
【0031】圧力が高いほど、被処理基板に入射するイ
オンのエネルギーは低くなり、イオンによる垂直方向の
エッチングは弱くなる。一方、圧力が高いほど、プラズ
マ中で弗素や塩素のラジカルが多量に生成される。この
種のラジカルは等方的なエッチングに寄与する。したが
って、圧力が高いほど、垂直方向のエッチング成分より
も水平方向のエッチング成分が増える結果となり、エッ
チング形状は逆テーパ気味となる。The higher the pressure, the lower the energy of the ions incident on the substrate to be processed, and the weaker the vertical etching by the ions. On the other hand, the higher the pressure, the more radicals of fluorine and chlorine are generated in the plasma. This type of radical contributes to isotropic etching. Therefore, the higher the pressure is, the more the etching component in the horizontal direction is increased compared to the etching component in the vertical direction, and the etching shape is slightly tapered.
【0032】また、流量が多いほど、エッチング装置内
(真空容器内)の生成物の滞在時間が短くなり、反応生
成物に比べて相対的に未反応のラジカル量が増えてしま
い、逆テーパ気味のエッチング形状となってしまう。Further, as the flow rate increases, the residence time of the product in the etching apparatus (vacuum container) becomes shorter, and the amount of unreacted radicals relatively increases as compared with the reaction product, resulting in a reverse taper. It becomes the etching shape.
【0033】このように垂直なエッチング形状を得るた
めには、低圧力かつ低流量の条件でエッチングを行なう
ことが望ましいが、このような条件の場合、エッチング
装置内のハロゲンガスおよび酸素ガスの量は少なくなる
ので、エッチング装置内にこれらガスを消費する材料か
らなる部材が存在すると、上記体積%を所定の範囲に維
持するのが困難になる。In order to obtain such a vertical etching shape, it is desirable to carry out etching under a low pressure and a low flow rate. Under such conditions, the amounts of halogen gas and oxygen gas in the etching apparatus are reduced. Therefore, if there is a member made of a material that consumes these gases in the etching apparatus, it becomes difficult to maintain the volume% within a predetermined range.
【0034】しかし、本発明に係るプラズマ処理装置で
は、上述したように、ハロゲンガスや酸素の消費の激し
い部材である載置台およびその周辺部材(例えば周辺リ
ング)の材料として、上記体積%が所定の範囲内に維持
される材料を用いているので、高融点金属膜を容易に垂
直形状にエッチングできるようになる。However, in the plasma processing apparatus according to the present invention, as described above, the above-mentioned volume% is predetermined as the material of the mounting table and its peripheral members (for example, peripheral ring) which are members that consume a lot of halogen gas and oxygen. Since the material maintained within the range is used, the refractory metal film can be easily etched into the vertical shape.
【0035】[0035]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施の形態(実施態様)を説明する。図1は、本発明の
一実施態様に係るプラズマエッチング装置の概略構成を
示す模式図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments (embodiments) of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention.
【0036】このプラズマエッチング装置は、大きく分
けて、エッチング室10、導入用予備室20および排出
用予備室30から構成されており、エッチング室10と
導入用予備室20および排出用予備室30との間はそれ
ぞれゲートバルブ21,31により仕切られている。This plasma etching apparatus is roughly divided into an etching chamber 10, an introduction preliminary chamber 20 and a discharge preliminary chamber 30, and an etching chamber 10, an introduction preliminary chamber 20 and a discharge preliminary chamber 30. The spaces are separated by gate valves 21 and 31, respectively.
【0037】エッチング室10を真空に保持したまま導
入用予備室20に設けられたゲートバルブ22から被エ
ッチング基板11が導入され、そして排出用予備室30
に設けられたゲートバルブ32から被エッチング基板1
1が排出されることにより、大気雰囲気の悪影響を避
け、被エッチング基板11を一枚づつ短時間でドライエ
ッチングすることが可能になっている。また、導入用予
備室20の内部、排出用予備室30の内部にはそれぞれ
載置台23,33が設置されている。The substrate 11 to be etched is introduced from the gate valve 22 provided in the introduction preliminary chamber 20 while the etching chamber 10 is kept in vacuum, and then the discharge preliminary chamber 30 is introduced.
From the gate valve 32 provided on the substrate to be etched 1
Since 1 is discharged, it is possible to avoid the adverse effect of the atmospheric atmosphere and dry-etch the substrates 11 to be etched one by one in a short time. In addition, mounting tables 23 and 33 are installed inside the introduction preliminary chamber 20 and inside the discharge preliminary chamber 30, respectively.
【0038】エッチング室10の内部には、被エッチン
グ基板11を載置する載置台を兼ねた電極12が設けら
れており、この電極12は被エッチング基板11を所望
の温度に制御するための冷却管13を備えている。ま
た、電極12は、プラズマ励起のための13.56MH
zの高周波電力を印加すべく、ブロッキングキャパシタ
14および整合装置15を介して高周波電源16に接続
されている。また、電極12の周辺には、周辺部材とし
て、被エッチング基板11に形成される電界の均一性を
向上させるためのリング状の板(周辺リング)19が配
置されている。Inside the etching chamber 10, there is provided an electrode 12 which also serves as a mounting table on which the substrate 11 to be etched is placed. The electrode 12 is cooled for controlling the substrate 11 to be etched to a desired temperature. A tube 13 is provided. Also, the electrode 12 is 13.56 MH for plasma excitation.
It is connected to a high frequency power supply 16 via a blocking capacitor 14 and a matching device 15 so as to apply a high frequency power of z. In addition, a ring-shaped plate (peripheral ring) 19 for improving the uniformity of the electric field formed on the substrate 11 to be etched is disposed as a peripheral member around the electrode 12.
【0039】ここで、従来装置の場合には周辺リング1
9は炭素により形成されているが、本実施態様では石英
製(SiO2 )のものを用いている。一方、エッチング
室10の上部には、反応性ガス供給ライン40が設けら
れており、この反応性ガス供給ライン40からエッチン
グ室10内に後述する所定の反応性ガスが導入されるよ
うになっている。上記反応性ガスは、バルブ41および
流量制御器42により所望の流量値に調整されるととも
に、エッチング室10の下部に設けられたコントロール
バルブ43によりエッチング室11内において一定圧力
に保持されるようになっている。Here, in the case of the conventional device, the peripheral ring 1
Although 9 is formed of carbon, quartz (SiO 2 ) is used in this embodiment. On the other hand, a reactive gas supply line 40 is provided above the etching chamber 10, and a predetermined reactive gas described later is introduced into the etching chamber 10 from the reactive gas supply line 40. There is. The reactive gas is adjusted to a desired flow rate value by the valve 41 and the flow rate controller 42, and is kept at a constant pressure in the etching chamber 11 by the control valve 43 provided in the lower portion of the etching chamber 10. Has become.
【0040】また、エッチング室10の内壁(上壁)は
接地されており、これにより、内壁と電極12との間に
高周波電圧を印加でき、上記反応性ガスをプラズマ化で
きるようになっている。エッチング室10の上方には、
永久磁石17が設置されており、この永久磁石17は図
示しない電磁モーターにより回転軸18のまわりで回転
運動させられる。この永久磁石17が発生する約200
ガウスの磁界によって、10-3Torr台以下の高真空
でも、高イオン密度のプラズマを発生維持することが可
能になっている。このようにして生成された高イオン密
度のプラズマから大量のイオンが被エッチング基板11
に照射され、エッチングが行なわれる。The inner wall (upper wall) of the etching chamber 10 is grounded, so that a high-frequency voltage can be applied between the inner wall and the electrode 12 and the reactive gas can be turned into plasma. . Above the etching chamber 10,
A permanent magnet 17 is installed, and the permanent magnet 17 is rotated around an axis of rotation 18 by an electromagnetic motor (not shown). This permanent magnet 17 generates about 200
The Gaussian magnetic field makes it possible to generate and maintain a high ion density plasma even in a high vacuum of 10 −3 Torr or less. A large amount of ions are generated from the high-ion-density plasma generated in this manner, and the substrate 11 to be etched 11
And is etched to perform etching.
【0041】初めに、多結晶シリコン膜に対する高融点
金属膜の選択比を向上させるための手掛かりとして、シ
リコン、タングステンおよびモリブデンのハロゲン化物
の物性データを下記表に示す。First, as a clue for improving the selection ratio of the refractory metal film to the polycrystalline silicon film, physical property data of halides of silicon, tungsten and molybdenum are shown in the following table.
【0042】[0042]
【表1】 [Table 1]
【0043】タングステンのエッチング生成物を考える
と、弗化化物(WF6 )の蒸気圧が最も高く、塩化物
(WCl5 ,WCl6 )の蒸気圧はあまり高くない。一
方、ケイ素の場合、弗化物(SiF4 )、塩化物(Si
Cl4 )はともに蒸気圧が非常に高い。Considering the etching product of tungsten, the vapor pressure of fluoride (WF 6 ) is the highest, and the vapor pressure of chloride (WCl 5 , WCl 6 ) is not so high. On the other hand, in the case of silicon, fluoride (SiF 4), chloride (Si
Both Cl 4 ) have a very high vapor pressure.
【0044】よって、純粋に六弗化硫黄(SF6 )やC
F4 等フッ素系ガスをエッチングガスに選んだ場合、多
結晶シリコン膜に対するタングステン膜選の選択比を向
上させることは難しい。また、Cl2 や四塩化炭素(C
Cl4 )等の塩素系ガスでも同様に難しいことが予想さ
れる。Therefore, pure sulfur hexafluoride (SF 6 ) or C
When a fluorine-based gas such as F 4 is selected as the etching gas, it is difficult to improve the selection ratio of the tungsten film selection with respect to the polycrystalline silicon film. Also, Cl 2 and carbon tetrachloride (C
It is expected that chlorine-based gases such as Cl 4 ) will be similarly difficult.
【0045】一方、ハロゲン酸化物に注目すると、タン
グステンのフッ素酸化物(WOF4)や塩素酸化物(W
OCl2 )など比較的蒸気圧が高い化合物が存在する。
したがって、ハロゲン酸化物をエッチング生成物として
利用すれば、シリコンに対する選択比が向上することが
予想される。On the other hand, paying attention to halogen oxides, tungsten fluorine oxide (WOF 4 ) and chlorine oxide (W
There are compounds with a relatively high vapor pressure, such as OCl 2 ).
Therefore, it is expected that the use of halogen oxides as an etching product will improve the selectivity to silicon.
【0046】そこで、従来のプラズマエッチング装置
(周辺リング19が炭素により形成されてるもの)を用
いて、六弗化硫黄(SF6 )ガスとO2 ガスとの混合ガ
スを用い、タングステン膜と多結晶シリコン膜との積層
膜のエッチングを行なった。エッチング条件は、高周波
印加電力0.7W/cm2 、圧力8mTorr、全流量
50SCCM、電極12の温度65℃である。なお、以
下の各実験は特別の断りが無い限り従来のプラズマエッ
チング装置を用いて行なったものである。Therefore, using a conventional plasma etching apparatus (peripheral ring 19 made of carbon), a mixed gas of sulfur hexafluoride (SF 6 ) gas and O 2 gas is used, and a tungsten film and The laminated film with the crystalline silicon film was etched. The etching conditions are a high frequency applied power of 0.7 W / cm 2 , a pressure of 8 mTorr, a total flow rate of 50 SCCM, and a temperature of the electrode 12 of 65 ° C. The following experiments were carried out using a conventional plasma etching apparatus unless otherwise specified.
【0047】図2は、上記エッチングにおいて、SF6
ガスとO2 ガスとの混合ガスの流量(体積)に対するO
2 ガスの流量(体積)の百分率(体積%)を0〜100
%までの範囲で変化させてエッチングを行なった場合の
結果を示す図である。図2(a)は、タングステン膜の
エッチング速度、多結晶シリコン膜のエッチング速度の
O2 ガス体積%依存性を示している。また、図2(b)
は、多結晶シリコン膜に対するタングステン膜の選択比
のO2 ガス体積%依存性を示している。FIG. 2 shows that SF 6 was used in the above etching.
O for the flow rate (volume) of a mixed gas of gas and O 2 gas
2 Gas flow rate (volume) percentage (volume%) 0-100
It is a figure which shows the result at the time of etching by changing in the range up to%. FIG. 2A shows the dependency of the etching rate of the tungsten film and the etching rate of the polycrystalline silicon film on the volume% of O 2 gas. In addition, FIG.
Shows the O 2 gas volume% dependency of the selection ratio of the tungsten film to the polycrystalline silicon film.
【0048】図2(a)に示すように、タングステン膜
のエッチング速度はO2 ガスの体積%にあまり依存しな
いが、多結晶シリコン膜のエッチング速度はO2 ガスの
体積%が高くなるにつれて低下し、O2 ガスの体積%が
60%以上になると、多結晶シリコン膜に対するタング
ステン膜の選択比は1程度になる。As shown in FIG. 2A, the etching rate of the tungsten film does not depend so much on the volume% of O 2 gas, but the etching rate of the polycrystalline silicon film decreases as the volume% of O 2 gas increases. However, when the volume% of O 2 gas is 60% or more, the selection ratio of the tungsten film to the polycrystalline silicon film becomes about 1.
【0049】次に塩素(Cl2 )ガスとO2 ガスとの混
合ガスを用い、タングステン膜と多結晶シリコン膜との
積層膜のエッチングを行なった。このエッチング条件
は、高周波印加電力0.7W/cm2 、圧力8mTor
r、全流量50SCCM、電極12の温度65℃であ
る。Then, a mixed film of chlorine (Cl 2 ) gas and O 2 gas was used to etch the laminated film of the tungsten film and the polycrystalline silicon film. The etching conditions are a high frequency applied power of 0.7 W / cm 2 and a pressure of 8 mTorr.
r, the total flow rate is 50 SCCM, and the temperature of the electrode 12 is 65 ° C.
【0050】図3は、上記エッチングにおいて、O2 ガ
スの体積%を0〜100%までの範囲で変化させてエッ
チングを行なった場合の結果を示す図である。図3
(a)は、タングステン膜のエッチング速度、多結晶シ
リコン膜のエッチング速度のO2ガス体積%依存性を示
している。また、図3(b)は、多結晶シリコン膜に対
するタングステン膜の選択比のO2 ガス体積%依存性を
示している。FIG. 3 is a diagram showing the results of the above etching when the volume% of O 2 gas was changed in the range of 0 to 100%. FIG.
(A) shows the O 2 gas volume% dependence of the etching rate of the tungsten film and the etching rate of the polycrystalline silicon film. Further, FIG. 3B shows the O 2 gas volume% dependency of the selection ratio of the tungsten film to the polycrystalline silicon film.
【0051】図3に示すように、タングステン膜のエッ
チング速度はO2 ガスの体積%が上昇するとともに増加
し、O2 ガスの体積%が60%で最大となる。一方、多
結晶シリコン膜のエッチング速度はO2 ガスの体積%の
上昇に従い急激に低下し、O2 ガスの体積%が60%以
上で堆積が始まっている。[0051] As shown in FIG. 3, the etching rate of the tungsten film increases with the volume% of O 2 gas is increased, the volume% of O 2 gas is not greater than 60%. On the other hand, the etching rate of the polycrystalline silicon film sharply decreases as the volume% of O 2 gas increases, and deposition starts when the volume% of O 2 gas is 60% or more.
【0052】そこで、プラズマに曝した多結晶シリコン
膜の表面を光電子分光(XPS)法により評価した結
果、酸素の存在を示すOls スペクトルが強く観察さ
れ、Si2pスペクトルはケミカルシフトしていることが
分かった。しかし、エッチングガスであるClは検出さ
れなかった。Then, the surface of the polycrystalline silicon film exposed to the plasma was evaluated by the photoelectron spectroscopy (XPS) method, and as a result, the Ols spectrum showing the presence of oxygen was strongly observed, and it was found that the Si2p spectrum was chemically shifted. It was However, Cl as the etching gas was not detected.
【0053】この結果から、多結晶シリコン膜の表面は
シリコン酸化膜(SiOx )に近い状態にあることが分
かった。これは、O2 ガスの体積%が60%以上の条件
で多結晶シリコン膜をエッチングすると、多結晶シリコ
ン膜から除去されたSiOxがエッチング表面に堆積
(付着)し、エッチングの進行が妨げられたからだと考
えられる。From this result, it was found that the surface of the polycrystalline silicon film was in a state close to the silicon oxide film (SiO x ). This is because when the polycrystalline silicon film is etched under the condition that the volume% of O 2 gas is 60% or more, SiO x removed from the polycrystalline silicon film is deposited (adhered) on the etching surface and the progress of etching is hindered. It is thought to be due to the cause.
【0054】絶縁膜の化学的気相成長(CVD)の分野
では、SiCl4 ガスとO2 ガスとの混合ガスを用い
て、SiO2 を成膜する研究が古くから行なわれてお
り、報告によれば、成膜温度900℃付近でSiO2 の
他にSi2 OCl6 やSi4 O4Cl8 が生成される。In the field of chemical vapor deposition (CVD) of an insulating film, research on forming SiO 2 by using a mixed gas of SiCl 4 gas and O 2 gas has been conducted for a long time, and is reported. According to this, Si 2 OCl 6 and Si 4 O 4 Cl 8 are generated in addition to SiO 2 at a film forming temperature of around 900 ° C.
【0055】一方、プラズマを用いたCVDでは、成膜
温度200℃で良好なSiO2 膜が形成された例があ
り、膜成分を分析した結果から、膜中にはCl等の不純
物は含まれないことが分かっている。On the other hand, in the case of CVD using plasma, there is an example in which a good SiO 2 film is formed at a film forming temperature of 200 ° C. From the results of analyzing the film components, the film contains impurities such as Cl. I know it's not.
【0056】今回のように、Cl2 /O2 の混合ガス系
においても、下に示す反応式のように多結晶シリコン膜
のエッチング生成物であるSiCl4 と酸素もしくは酸
素ラジカルが反応した可能性は高く、プラズマCVDに
類似した状況であると予測できる。As described above, even in the Cl 2 / O 2 mixed gas system, it is possible that SiCl 4 , which is the etching product of the polycrystalline silicon film, reacts with oxygen or oxygen radicals as shown in the reaction formula below. Is high and one can expect a situation similar to plasma CVD.
【0057】 SiClx +O2 (またはO* )→SiOy +Cl2 このようにして、O2 ガスの体積%が60%以上になる
と、図3(b)に示すように、多結晶シリコン膜に対す
るタングステン膜の選択比は飛躍的に上昇するようにな
る。SiCl x + O 2 (or O * ) → SiO y + Cl 2 As described above, when the volume% of O 2 gas is 60% or more, as shown in FIG. The selection ratio of the tungsten film is dramatically increased.
【0058】さらに、SF6 ガスとCl2 ガスとO2 ガ
スとの混合ガスを用い、タングステン膜と多結晶シリコ
ン膜との積層膜のエッチングを行なった。エッチング条
件は、高周波印加電力0.7W/cm2 、圧力20mT
orr、全ガス流量100SCCM、電極12の温度6
5℃である。Further, the mixed film of SF 6 gas, Cl 2 gas and O 2 gas was used to etch the laminated film of the tungsten film and the polycrystalline silicon film. The etching conditions are high frequency applied power 0.7 W / cm 2 and pressure 20 mT.
orr, total gas flow rate 100 SCCM, electrode 12 temperature 6
5 ° C.
【0059】図4は、上記エッチングにおいて、O2 ガ
スの流量を60SCCMに固定し、SF6 ガスとCl2
ガスとの混合ガスの流量に対するCl2 ガスの流量の百
分率(体積%)を0〜100%までの範囲で変化させて
エッチングを行なった結果を示す図である。FIG. 4 shows that in the above etching, the flow rate of O 2 gas was fixed at 60 SCCM, SF 6 gas and Cl 2 were used.
Cl 2 gas at a flow rate of a percentage of the flow rate of a gas mixture of gas (volume%) varied between 0 and 100 percent is a diagram showing the results of etching.
【0060】図4に示すように、体積%(SF6 流量/
Cl2 流量)が50%(20/20)付近となるところ
で、多結晶シリコン膜のエッチング速度は急激に低下
し、体積%が50%以上になると、堆積が始まってい
る。これは、Cl2 ガスとO2 ガスとの混合ガスを用い
た場合と同様な現象であり、多結晶シリコン膜に対する
タングステン膜の選択比は飛躍的に向上する。As shown in FIG. 4, volume% (SF 6 flow rate /
When the (Cl 2 flow rate) is around 50% (20/20), the etching rate of the polycrystalline silicon film sharply decreases, and when the volume% reaches 50% or more, deposition starts. This is a phenomenon similar to the case where a mixed gas of Cl 2 gas and O 2 gas is used, and the selection ratio of the tungsten film to the polycrystalline silicon film is dramatically improved.
【0061】次にSF6 ガスとO2 ガスとN2 ガスとの
混合ガスを用い、タングステン膜と多結晶シリコン膜と
の積層膜のエッチングを行なった。このエッチング条件
は、高周波印加電力0.7W/cm2 、圧力10mTo
rr、電極12の温度40℃である。なお、全ガスのう
ち、ハロゲンガス(この場合はSF6 )とO2 ガスとの
混合ガスに対するO2 ガスの体積%はこれまでと同様に
保っている。Next, using a mixed gas of SF 6 gas, O 2 gas and N 2 gas, the laminated film of the tungsten film and the polycrystalline silicon film was etched. The etching conditions are high-frequency applied power of 0.7 W / cm 2 and pressure of 10 mTo.
rr, the temperature of the electrode 12 is 40 ° C. Of all the gases, the volume% of O 2 gas with respect to the mixed gas of halogen gas (SF 6 in this case) and O 2 gas was kept the same as before.
【0062】図5は、上記エッチングにおいて、SF6
ガスの流量を10SCCM、O2 ガスの流量を15SC
CMに固定し、N2 ガスの流量を0〜30SCCMの範
囲で変化させてエッチングを行なった結果を示す図であ
る。FIG. 5 shows that in the above etching, SF 6
Gas flow rate is 10 SCCM, O 2 gas flow rate is 15 SC
Fixed to CM, it is a diagram showing the results of etching the flow rate of N 2 gas was changed in a range of 0~30SCCM.
【0063】図5に示すように、N2 ガスの流量の増加
に伴ってタングステン膜および多結晶シリコン膜のエッ
チング速度はともに低下するが、その低下する割合は一
致しており、多結晶シリコン膜に対するタングステン膜
の選択比は変化しない。すなわち、窒素を加えても選択
比は影響を受けない。As shown in FIG. 5, the etching rates of the tungsten film and the polycrystalline silicon film both decrease as the flow rate of the N 2 gas increases, but the decreasing rates are the same. The selectivity of the tungsten film with respect to is unchanged. That is, the addition ratio is not affected by adding nitrogen.
【0064】この他にも、Ar等の希ガスを加えて同様
な結果が得られ、エッチング生成物に影響を与えないガ
スを、上記弗素もしくは塩素またはそれらの混合ガスと
酸素とからなる混合ガスに添加しても、選択性には影響
しないことが分かった。In addition to this, the same result can be obtained by adding a rare gas such as Ar, and a gas which does not affect the etching products is a mixed gas of the above-mentioned fluorine or chlorine or a mixed gas thereof and oxygen. It was found that even when added to, the selectivity was not affected.
【0065】以上の結果から、反応性ガス供給ライン4
0からエッチング室10内に供給する反応性ガス(プラ
ズマ源ガス)として、弗素もしくは塩素またはそれらの
混合ガスと酸素ガスとの混合ガスからなり、かつ弗素も
しくは塩素またはそれらの混合ガスと酸素ガスとの混合
ガスに対する酸素ガスの体積%が50〜80%の範囲の
ガスを導入すれば、多結晶シリコン膜に対して高融点金
属膜を選択的にエッチングできることが明らかになっ
た。From the above results, the reactive gas supply line 4
The reactive gas (plasma source gas) supplied from 0 to the etching chamber 10 is composed of a mixed gas of fluorine or chlorine or a mixed gas thereof and an oxygen gas, and contains fluorine or chlorine or a mixed gas thereof and an oxygen gas. It was revealed that the refractory metal film can be selectively etched with respect to the polycrystalline silicon film by introducing a gas having a volume ratio of oxygen gas to the mixed gas of 50 to 80%.
【0066】なお、このような現象について詳しく調査
を進めた結果、次のことに注意する必要があることが分
かった。まず、第1にエッチングマスクパターンのアス
ペクト比がその選択性に影響するということである。こ
れについて図6を用いて具体的に説明する。As a result of further investigation on such a phenomenon, it was found that the following should be noted. First, the aspect ratio of the etching mask pattern affects its selectivity. This will be specifically described with reference to FIG.
【0067】図6(a)は、多結晶シリコン膜50上に
エッチングマスクパターン51を形成した様子を示して
いる。エッチングマスクパターン51の幅は約0.8μ
mであり、高さは約1.0μmである。また、隣り合う
二つのエッチングマスクパターン51の間隔は、約0.
4〜10μmの範囲で変化させた。FIG. 6A shows a state in which an etching mask pattern 51 is formed on the polycrystalline silicon film 50. The width of the etching mask pattern 51 is about 0.8 μ.
m, and the height is about 1.0 μm. The distance between two adjacent etching mask patterns 51 is about 0.
It was changed in the range of 4 to 10 μm.
【0068】エッチングマスクパターン51に沿って多
結晶シリコン膜50をエッチングした。エッチング条件
は、高周波印加電力0.7W/cm2 、圧力20mTo
rr、ガス流量SF6 /Cl2 /O2 =10/30/6
0SCCM、電極12の温度65℃である。The polycrystalline silicon film 50 was etched along the etching mask pattern 51. The etching conditions are high-frequency applied power 0.7 W / cm 2 and pressure 20 mTo.
rr, gas flow rate SF 6 / Cl 2 / O 2 = 10/30/6
The temperature is 0 SCCM and the temperature of the electrode 12 is 65 ° C.
【0069】図6(b)は、エッチングマスクパターン
51の間隔が10μmの場合の上記エッチング後の形状
をSEMにて観察した結果を示している。図6(b)に
示すように、エッチングマスクパターン51の間隔が1
0μmの場合にはパターン間の多結晶シリコン膜50の
エッチングが停止しており、図4の実験結果と一致す
る。FIG. 6B shows the result of SEM observation of the shape after the above etching when the distance between the etching mask patterns 51 is 10 μm. As shown in FIG. 6B, the distance between the etching mask patterns 51 is 1
In the case of 0 μm, the etching of the polycrystalline silicon film 50 between the patterns is stopped, which coincides with the experimental result of FIG.
【0070】しかしながら、エッチングマスクパターン
51の間隔が約1μmあたりから、パターン間の多結晶
シリコン膜50はエッチングされるようになることが分
かった。すなわち、多結晶シリコン膜50のエッチング
速度にはパターン依存性があり、前述した選択比が基板
全面において満たされる訳ではないことが分かった。However, it was found that the polycrystalline silicon film 50 between the patterns was etched when the distance between the etching mask patterns 51 was about 1 μm. That is, it has been found that the etching rate of the polycrystalline silicon film 50 has a pattern dependency, and the above-mentioned selection ratio is not satisfied on the entire surface of the substrate.
【0071】また、図6(b)に示すように、エッチン
グマスクパターン51の側壁には、堆積物52が形成さ
れていることが分かった。このエッチングマスクパター
ン51の側壁に形成された堆積物52により、パターン
間ではエッチング面に到達し難くなり、エッチングマス
クパターンのアスペクト比が選択比に大きく影響し、エ
ッチング形状にパターン依存性が生じると考えられる。Further, as shown in FIG. 6B, it was found that deposits 52 were formed on the side walls of the etching mask pattern 51. The deposit 52 formed on the sidewall of the etching mask pattern 51 makes it difficult to reach the etching surface between the patterns, and the aspect ratio of the etching mask pattern greatly affects the selection ratio, resulting in pattern dependence of the etching shape. Conceivable.
【0072】第2に、エッチングマスクパターンとし
て、有機物のように酸素を消費する材料からなるもの、
例えばフォトレジストパターンを用いた場合には、パタ
ーン間では、以下に示すように、上述した選択性が得ら
れないことが分かった。Secondly, the etching mask pattern is made of a material that consumes oxygen such as an organic material,
For example, when a photoresist pattern is used, it has been found that the above-described selectivity cannot be obtained between the patterns, as shown below.
【0073】図7(a)は、多結晶シリコン膜60上に
シリコン酸化膜(酸素を消費し難い材料)からなるエッ
チングマスクパターン61を形成した様子を示してい
る。図7(b)は、エッチングマスクパターン61を用
いて、多結晶シリコン膜60をエッチングした場合のエ
ッチング形状を示している。エッチング条件は、高周波
印加電力0.7W/cm2 、圧力20mTorr、ガス
流量SF6 /Cl2/O2 =10/30/60SCC
M、電極12の温度65℃である。FIG. 7A shows a state in which an etching mask pattern 61 made of a silicon oxide film (a material that hardly consumes oxygen) is formed on the polycrystalline silicon film 60. FIG. 7B shows an etching shape when the polycrystalline silicon film 60 is etched using the etching mask pattern 61. The etching conditions are: high frequency applied power 0.7 W / cm 2 , pressure 20 mTorr, gas flow rate SF 6 / Cl 2 / O 2 = 10/30/60 SCC
M, the temperature of the electrode 12 is 65 ° C.
【0074】図7(b)に示すように、エッチングマス
クパターン材料としてシリコン酸化膜を用いた場合、多
結晶シリコン膜60のエッチング速度にパターン依存性
は見られず、エッチングが均一に進行する。As shown in FIG. 7B, when a silicon oxide film is used as the etching mask pattern material, the etching rate of the polycrystalline silicon film 60 has no pattern dependence and the etching proceeds uniformly.
【0075】図7(c)は、多結晶シリコン膜60上に
炭素膜(酸素を消費する材料)からなるエッチングマス
クパターン62を形成した様子を示している。なお、エ
ッチングマスクパターン62のアスペクト比はエッチン
グマスクパターン61のそれと同じである。FIG. 7C shows a state in which an etching mask pattern 62 made of a carbon film (a material that consumes oxygen) is formed on the polycrystalline silicon film 60. The aspect ratio of the etching mask pattern 62 is the same as that of the etching mask pattern 61.
【0076】図7(d)は、エッチングマスクパターン
61と同じ条件で、エッチングマスクパターン62を用
いて、多結晶シリコン膜60をエッチングした場合のエ
ッチング形状を示している。FIG. 7D shows an etching shape when the polycrystalline silicon film 60 is etched using the etching mask pattern 62 under the same conditions as the etching mask pattern 61.
【0077】図7(d)に示すように、エッチングマス
クパターン材料として炭素膜を用いた場合には、エッチ
ングマスクパターン62の領域の多結晶シリコン膜60
が異常に速くエッチングされることが分かった。As shown in FIG. 7D, when a carbon film is used as the etching mask pattern material, the polycrystalline silicon film 60 in the region of the etching mask pattern 62 is used.
Was found to be etched abnormally fast.
【0078】図2、図3に示すように、O2 ガスの体積
%が減少すると、多結晶シリコン膜のエッチング速度は
急激に上昇することが判る。このため、酸素を消費する
材料をエッチングマスクパターン62に用いた場合、エ
ッチングマスクパターン62が存在する領域は、他の領
域に比べて、O2 ガスの体積%が減少するので、多結晶
シリコン膜のエッチング速度は速くなり、図7(d)に
示すようなエッチング形状にパターン依存性が生じる。As shown in FIGS. 2 and 3, it can be seen that the etching rate of the polycrystalline silicon film sharply increases as the volume% of O 2 gas decreases. Therefore, when a material that consumes oxygen is used for the etching mask pattern 62, the volume% of O 2 gas in the region where the etching mask pattern 62 is present is smaller than that in the other regions, so that the polycrystalline silicon film is formed. The etching rate becomes faster and the etching shape becomes pattern-dependent as shown in FIG.
【0079】したがって、多結晶シリコン膜に対するタ
ングステン膜の選択比を維持し、かつパターン依存性を
防止するには、エッチングマスクパターンはプラズマ雰
囲気中のO2 ガスの体積%を変えない材料を選ぶ必要が
ある。Therefore, in order to maintain the selection ratio of the tungsten film to the polycrystalline silicon film and prevent the pattern dependence, it is necessary to select a material for the etching mask pattern that does not change the volume% of O 2 gas in the plasma atmosphere. There is.
【0080】第3に、エッチング時のガス圧力および流
量を注意する必要がある。0.25μm世代以降のエッ
チング技術には、0.02μm以下の精度でパターンを
形成することが要求される。したがって、マスク寸法と
タングステン膜の寸法変換差はその精度内に抑えなけれ
ばならない。特にタングステン膜のエッチングでは、横
方向の後退、いわゆるサイドエッチングの抑制が重要で
ある。Third, it is necessary to pay attention to the gas pressure and flow rate during etching. Etching technology for the 0.25 μm generation and beyond is required to form a pattern with an accuracy of 0.02 μm or less. Therefore, the difference between the mask size and the tungsten film size conversion must be controlled within the accuracy. Particularly in the etching of the tungsten film, it is important to suppress lateral retreat, so-called side etching.
【0081】そこで、タングステン膜のサイドエッチン
グ量を調べてみた。エッチング条件は、高周波印加電力
1.0W/cm2 、流量SF6 /Cl2 /O2 =10/
10/30SCCM、電極12の温度は80℃である。Therefore, the amount of side etching of the tungsten film was examined. The etching conditions are as follows: high frequency applied power 1.0 W / cm 2 , flow rate SF 6 / Cl 2 / O 2 = 10 /
The temperature of the electrode 12 is 80 ° C.
【0082】図8は、上記エッチングにおいて、ガス圧
力10〜30mTorrの範囲で変化させてエッチング
を行なった場合の結果を示す図である。図8に示すよう
に、タングステン膜のサイドエッチング量は、圧力を上
昇させると急激に増加することが判った。FIG. 8 is a diagram showing the results of the above etching when the gas pressure was changed in the range of 10 to 30 mTorr. As shown in FIG. 8, it was found that the amount of side etching of the tungsten film sharply increased when the pressure was increased.
【0083】さらに、上記エッチングにおいて、エッチ
ング時の全ガス流量を50〜100SCCMまで変化さ
せ、サイドエッチング量と導入した全ガス流量の関係を
調べた。エッチング条件は、高周波印加電力1.0W/
cm2 、ガス圧力10mTorr、ガス流量の比率SF
6 :Cl2 :O2 =1:1:3、電極12の温度80℃
である。Further, in the above etching, the total gas flow rate during etching was changed from 50 to 100 SCCM, and the relationship between the side etching amount and the total gas flow rate introduced was investigated. The etching conditions are high frequency applied power 1.0 W /
cm 2 , gas pressure 10 mTorr, gas flow rate ratio SF
6 : Cl 2 : O 2 = 1: 1: 3, electrode 12 temperature 80 ° C.
It is.
【0084】図9に、その結果である全ガス流量とサイ
ドエッチング量との関係を示す。図9に示すように、サ
イドエッチング量は全ガス流量が低いほど抑えられ、エ
ッチング後の形状が垂直に近づく。FIG. 9 shows the resulting relationship between the total gas flow rate and the side etching amount. As shown in FIG. 9, the side etching amount is suppressed as the total gas flow rate is lower, and the shape after etching approaches a vertical shape.
【0085】これらの結果より、低ガス圧力、低流量の
エッチング条件ほどタングステン膜を垂直に加工するに
は適していることが分かった。次に低ガス圧力、低ガス
流量における多結晶シリコン膜に対するタングステン膜
の選択比を調べるため、多結晶シリコン膜のエッチング
特性を調べた。From these results, it was found that the lower the gas pressure and the lower the flow rate of the etching conditions, the better the vertical processing of the tungsten film. Next, in order to investigate the selection ratio of the tungsten film to the polycrystalline silicon film at low gas pressure and low gas flow rate, the etching characteristics of the polycrystalline silicon film were investigated.
【0086】まず、図10(a)に示すように、多結晶
シリコン膜70上にCVD法により厚さ200nmのシ
リコン窒化膜71を形成した後、全面にスピンコート法
により約1μmの膜厚でフォトレジストを塗布し、露光
・現像処理してフォトレジストパターン72を形成し
た。なお、パターンの幅は約1μmとし、パターン間の
間隔は約0.4μmとした。First, as shown in FIG. 10A, a silicon nitride film 71 having a thickness of 200 nm is formed on the polycrystalline silicon film 70 by the CVD method, and then the entire surface is spin-coated to a film thickness of about 1 μm. Photoresist was applied, exposed and developed to form a photoresist pattern 72. The width of the pattern was about 1 μm, and the interval between the patterns was about 0.4 μm.
【0087】次に図10(b)に示すように、フォトレ
ジストパターン72をエッチングマスクパターンとし
て、CF4 ガスをエッチングガスとして用いて、シリコ
ン窒化膜71をエッチングする。Next, as shown in FIG. 10B, the silicon nitride film 71 is etched using the photoresist pattern 72 as an etching mask pattern and CF 4 gas as an etching gas.
【0088】次に図10(c)に示すように、残存した
フォトレジストパターン72を硫酸と過酸化水素との混
合液を用いて除去する。次に残ったシリコン窒化膜71
をエッチングマスクパターンとして、SF6 ガスとCl
2 ガスとO2 ガスとの混合ガスをエッチングガスとして
用いて、多結晶シリコン膜70をエッチングする。エッ
チング条件は、高周波印加電力1.0W/cm2 、ガス
圧力10mTorr、流量SF6 /Cl2 /O2 =5/
5/15SCCMとし、電極12の温度80℃である。Next, as shown in FIG. 10C, the remaining photoresist pattern 72 is removed using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide. Next remaining silicon nitride film 71
As an etching mask pattern with SF 6 gas and Cl
The polycrystalline silicon film 70 is etched using a mixed gas of 2 gas and O 2 gas as an etching gas. The etching conditions are: high frequency applied power 1.0 W / cm 2 , gas pressure 10 mTorr, flow rate SF 6 / Cl 2 / O 2 = 5 /
The temperature of the electrode 12 is 80 ° C. with 5/15 SCCM.
【0089】エッチング後の形状をSEM観察した結
果、図10(d)に示すように、上述したマスクの材料
およびそのアスペクト比という条件を満足しているにも
関わらず、シリコン窒化膜71の領域において多結晶シ
リコン膜70のエッチングが異常に速く進行し、選択比
にパターン依存性が見られることが分かった。As a result of SEM observation of the shape after etching, as shown in FIG. 10D, the region of the silicon nitride film 71 is satisfied although the conditions of the material of the mask and the aspect ratio thereof are satisfied. In, it was found that the etching of the polycrystalline silicon film 70 progressed abnormally fast and the pattern dependence of the selection ratio was observed.
【0090】次にSF6 ガスとCl2 ガスとO2 ガスと
の間の流量比は変えずに、その全流量を100SCCM
に変更し(具体的にはガス流量SF6 /Cl2 /O2 =
20/20/60SCCM)、多結晶シリコン膜70の
エッチングを行なった。Next, the total flow rate was 100 SCCM without changing the flow rate ratio among SF 6 gas, Cl 2 gas and O 2 gas.
(Specifically gas flow rate SF 6 / Cl 2 / O 2 =
20/20/60 SCCM) and the polycrystalline silicon film 70 was etched.
【0091】その結果、全流量100SCCMの場合、
図10(e)に示すように、図2、図3の選択比につい
ての実験結果から得られる通りのエッチング速度でもっ
て、多結晶シリコン膜70を均一にエッチングできるこ
とが分かった。As a result, when the total flow rate is 100 SCCM,
As shown in FIG. 10E, it was found that the polycrystalline silicon film 70 could be uniformly etched at the etching rate obtained from the experimental results for the selection ratios of FIGS.
【0092】このようなことが起きる原因としては、全
流量が小さいと、プラズマ中の未反応のハロゲンおよび
酸素が減少し、堆積物の生成が困難になることと、エッ
チング装置内にエッチングガスの比率(O2 体積%)を
変える要因があることの2点が考えられる。The reason why such a phenomenon occurs is that when the total flow rate is small, unreacted halogen and oxygen in the plasma are reduced, making it difficult to generate deposits and etching gas in the etching apparatus. There are two points that there are factors that change the ratio (O 2 volume%).
【0093】そこで、発明者はエッチング装置内の周辺
リングの材質に着目した。図1に示すように、エッチン
グ装置内には、被処理基板11の周囲に周辺リング19
と呼ばれるリング状の板が配置され、被処理基板11と
ともに電極12上に載置される。周辺リング19は、被
処理基板11に形成される電界の均一性を向上させるた
めに用いられる。これは周辺リング19の材質、形状お
よび厚さを変えることにより行なわれる。Therefore, the inventor has paid attention to the material of the peripheral ring in the etching apparatus. As shown in FIG. 1, in the etching apparatus, a peripheral ring 19 is provided around the substrate 11 to be processed.
A ring-shaped plate referred to as is placed and is placed on the electrode 12 together with the substrate 11 to be processed. The peripheral ring 19 is used to improve the uniformity of the electric field formed on the substrate 11 to be processed. This is done by changing the material, shape and thickness of the peripheral ring 19.
【0094】エッチング装置内でプラズマ放電が起きる
と、被処理基板11と同様に周辺リング19にも電界が
形成されるので、被処理基板11と同様に周辺リング1
9もエッチングされる。When a plasma discharge is generated in the etching apparatus, an electric field is formed in the peripheral ring 19 as well as the substrate 11 to be processed.
9 is also etched.
【0095】ここまでの実験では、周辺リング19が炭
素により形成された従来のエッチング装置を用いてエッ
チングを行なってきた。そこで、周辺リング19が石英
(SiO2 )により形成された本実施態様のエッチング
装置を用いて、多結晶シリコン膜70のエッチングを再
び行なった。In the experiments up to this point, the peripheral ring 19 has been etched by using the conventional etching apparatus in which carbon is used. Therefore, the polycrystalline silicon film 70 is etched again using the etching apparatus of this embodiment in which the peripheral ring 19 is made of quartz (SiO 2 ).
【0096】エッチングには、前述した多結晶シリコン
膜上70にシリコン窒化膜71(膜厚200nm)から
なるマスクパターンを形成した試料を用いた。エッチン
グ条件は、高周波印加電力1.0W/cm2 、ガス圧力
10mTorr、全流量50〜100SCCM、ガス流
量の比率SF6 :Cl2 :O2 =1:1:3、電極12
の温度80℃である。For the etching, a sample was used in which a mask pattern made of a silicon nitride film 71 (film thickness 200 nm) was formed on the above-mentioned polycrystalline silicon film 70. The etching conditions are: high frequency applied power of 1.0 W / cm 2 , gas pressure of 10 mTorr, total flow rate of 50 to 100 SCCM, gas flow rate ratio SF 6 : Cl 2 : O 2 = 1: 1: 3, electrode 12
The temperature is 80 ° C.
【0097】その結果、全ガス流量50SCCMにおい
ても、図10(e)に示すように多結晶シリコン膜70
のエッチング形状はシリコン窒化膜(エッチングマスク
パターン)71に関係なく、均一に進行しており、その
傾向に流量依存性は見られなかった。As a result, even at the total gas flow rate of 50 SCCM, as shown in FIG.
The etching shape of No. 1 progressed uniformly regardless of the silicon nitride film (etching mask pattern) 71, and the tendency was not dependent on the flow rate.
【0098】一連の実験結果から、周辺リング19の材
質が選択エッチングに影響することが分かった。図11
は、周辺リングが選択エッチングに与える影響を説明す
るための図である。本ガス条件では、エッチング生成物
(例えばSiCl4 )がプラズマ80中で酸素と反応
し、その反応生成物(SiO2 )がエッチング面である
多結晶シリコン膜81の表面に堆積する。この反応生成
物の堆積が多結晶シリコン膜厚81のエッチングを抑え
ており、選択エッチングの鍵を握っている。From a series of experimental results, it was found that the material of the peripheral ring 19 affects the selective etching. FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining the influence of a peripheral ring on selective etching. Under this gas condition, an etching product (for example, SiCl 4 ) reacts with oxygen in the plasma 80, and the reaction product (SiO 2 ) is deposited on the surface of the polycrystalline silicon film 81 which is an etching surface. The deposition of this reaction product suppresses the etching of the polycrystalline silicon film thickness 81 and holds the key to the selective etching.
【0099】ところが、低圧力および低ガス流量という
条件下では、エッチング装置内に存在するハロゲンおよ
び酸素の絶対量が少ない。そのため、周辺リング19が
エッチングされることにより消費される酸素の量が、プ
ラズマ中80のハロゲン(弗素、塩素)と酸素の比率に
影響を与えてしまう。However, under the conditions of low pressure and low gas flow rate, the absolute amounts of halogen and oxygen existing in the etching apparatus are small. Therefore, the amount of oxygen consumed by etching the peripheral ring 19 affects the ratio of halogen (fluorine, chlorine) and oxygen in the plasma 80.
【0100】もともと多結晶シリコン膜81の表面への
堆積の寄与が少ないエッチングマスクパターン82領域
ではエッチングが堆積を上回り、その結果としてパター
ン依存性が顕在化する。In the region of the etching mask pattern 82 where the contribution of the deposition to the surface of the polycrystalline silicon film 81 is originally small, the etching exceeds the deposition, and as a result, the pattern dependence becomes apparent.
【0101】したがって、0.25μm世代以降でも、
加工形状に優れ、かつ多結晶シリコン膜80に対して高
融点金属膜を選択的にエッチングするためには、上述し
た所定のO2 ガス体積%を有する反応性ガスを用いると
ともに、基板周辺の部品である周辺リング19の材料と
して、O2 ガス体積%を上述した所定の範囲に保つ物質
を選ぶ必要がある。Therefore, even after the 0.25 μm generation,
In order to selectively etch the refractory metal film with respect to the polycrystalline silicon film 80, which has an excellent processed shape, the reactive gas having the above-mentioned predetermined O 2 gas volume% is used and the parts around the substrate are used. As the material of the peripheral ring 19 which is, it is necessary to select a substance that keeps the O 2 gas volume% within the above-mentioned predetermined range.
【0102】なお、本実施態様では、周辺リング19の
材料として石英を使用したが、上記条件を満たす材料と
してはその他に、シリコン、アルミニウム、高融点金
属、これらの合金またはそれらの窒化物もしくは酸化物
でも良い。Although quartz is used as the material of the peripheral ring 19 in the present embodiment, other materials satisfying the above conditions may be silicon, aluminum, refractory metals, their alloys or their nitrides or oxides. It can be a thing.
【0103】さらに、炭化シリコンを用いて上述した実
験を同様に行なった結果、選択性に影響を及ぼさないこ
とが判った。炭化シリコン膜には、当然のことながら炭
素原子を含んでおり、エッチング装置内の酸素を消費す
ることが予想される。Further, as a result of conducting the above-mentioned experiment similarly using silicon carbide, it was found that the selectivity was not affected. The silicon carbide film naturally contains carbon atoms and is expected to consume oxygen in the etching apparatus.
【0104】そこで、CF4 ガスと酸素(O2 )ガスと
の混合ガスをエッチングガスに用いて、炭化シリコン膜
のエッチング特性を調べた。エッチング条件は、高周波
印加電力1.5W/cm2 、ガス圧力10mTorr、
全流量50SCCM、電極12の温度80℃である。Therefore, the etching characteristics of the silicon carbide film were examined by using a mixed gas of CF 4 gas and oxygen (O 2 ) gas as an etching gas. The etching conditions are a high frequency applied power of 1.5 W / cm 2 , a gas pressure of 10 mTorr,
The total flow rate is 50 SCCM and the temperature of the electrode 12 is 80 ° C.
【0105】図12に示すように、O2 ガスとCF4 ガ
スとの混合ガスに対するO2 ガスの体積%比を0〜10
0%の範囲で変化させると、炭化シリコン膜のエッチン
グ速度はO2 ガスの体積%が高くなるほど低下する傾向
にある この結果から、炭化シリコン膜は炭素膜の場合とは異な
り酸素を消費せず、炭化シリコン膜のエッチング生成物
としては、一酸化炭素等の酸化物が主ではなく、CFx
等の弗化物であると考えられる。このことから、炭化シ
リコン膜は酸素と反応し難く、上述したガス条件(例え
ばSF6 ガスとCl2 ガスとO2 ガスとの混合ガス)で
もエッチングされ難いと考えられる。したがって、周辺
リングの材料として、炭化シリコン以外にアルミニウ
ム、高融点金属の炭化物も用いることができる。[0105] As shown in FIG. 12, the volume% ratio of O 2 gas to the mixed gas of O 2 gas and CF 4 gas 0
When it is changed in the range of 0%, the etching rate of the silicon carbide film tends to decrease as the volume% of O 2 gas increases. From this result, the silicon carbide film does not consume oxygen unlike the case of the carbon film. The etching product of the silicon carbide film is not mainly an oxide such as carbon monoxide but CF x
Is considered to be a fluoride. From this, it is considered that the silicon carbide film is hard to react with oxygen and is hard to be etched even under the above-mentioned gas conditions (for example, mixed gas of SF 6 gas, Cl 2 gas, and O 2 gas). Therefore, as the material of the peripheral ring, besides silicon carbide, aluminum or a carbide of a refractory metal can also be used.
【0106】なお、上記実施態様では、特に電極や配線
の種類を限定しなかったが、本発明は、ゲート電極等の
低抵抗が求められる電極や、ワード配線等のRC遅延が
顕著な配線に特に有効である。Although the types of electrodes and wirings are not particularly limited in the above-described embodiment, the present invention is applicable to electrodes such as gate electrodes which are required to have low resistance and wirings such as word wirings in which RC delay is remarkable. Especially effective.
【0107】また、上記実施態様では、基板周辺の部品
として周辺リングを例にあげたが、それに限定されるも
のではなく、要は基板周辺の部品でかつ従来は酸素を消
費する材料で形成されているものであれば、上記実施態
様の場合と同様に酸素を消費しない材料により形成する
ことにより同様な効果が得られる。In the above embodiment, the peripheral ring is taken as an example of the peripheral component of the substrate. However, the peripheral component is not limited to this, and the peripheral component is the peripheral component of the substrate and is conventionally made of a material that consumes oxygen. The same effect can be obtained by using a material that does not consume oxygen as in the case of the above embodiment.
【0108】[0108]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、シ
リコン膜に対して高融点金属膜を容易に選択的にエッチ
ングできるようになる。As described in detail above, according to the present invention, the refractory metal film can be easily and selectively etched with respect to the silicon film.
【図1】本発明の一実施態様に係るプラズマエッチング
装置の概略構成を示す模式図FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】弗素ガスとしてSF6 ガスを用いた場合のエッ
チング速度および選択比のO2ガス体積%依存性を示す
図FIG. 2 is a diagram showing O 2 gas volume% dependence of etching rate and selectivity when SF 6 gas is used as fluorine gas.
【図3】塩素ガスとしてCl2 ガスを用いた場合のエッ
チング速度および選択比のO2ガス体積%依存性を示す
図FIG. 3 is a diagram showing O 2 gas volume% dependence of etching rate and selectivity when Cl 2 gas is used as chlorine gas.
【図4】エッチング速度および選択比のSF6 ガス/C
l2 ガス比率依存性を示す図FIG. 4 SF 6 gas / C of etching rate and selectivity
Figure showing the l 2 gas ratio dependence
【図5】反応性ガスに窒素ガスを添加した場合の影響を
示す図FIG. 5 is a diagram showing the effect of adding nitrogen gas to the reactive gas.
【図6】エッチングマスクパターンが多結晶シリコン膜
のエッチングに与える影響を説明するための工程断面図FIG. 6 is a process cross-sectional view for explaining the influence of an etching mask pattern on etching of a polycrystalline silicon film.
【図7】エッチングマスクパターンの材質が多結晶シリ
コン膜のエッチングに与える影響を説明するための工程
断面図FIG. 7 is a process cross-sectional view for explaining the influence of the material of the etching mask pattern on the etching of the polycrystalline silicon film.
【図8】ガス圧とサイドエッチング量との関係を示す特
性図FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between gas pressure and side etching amount.
【図9】全流量とサイドエッチング量との関係を示す特
性図FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the total flow rate and the side etching amount.
【図10】低ガス圧力、低ガス流量における多結晶シリ
コン膜に対するタングステン膜の選択比を説明するため
の図FIG. 10 is a diagram for explaining a selection ratio of a tungsten film to a polycrystalline silicon film at a low gas pressure and a low gas flow rate.
【図11】周辺リングが選択エッチングに与える影響を
説明するための図FIG. 11 is a diagram for explaining the influence of a peripheral ring on selective etching.
【図12】塩素ガスとしてCl2 ガスを用いた場合のサ
イドエッチング量のO2 ガス体積%依存性を示す図FIG. 12 is a diagram showing the O 2 gas volume% dependency of the side etching amount when Cl 2 gas is used as chlorine gas.
10…エッチング室 11…被エッチング基板 12…電極(載置台) 13…冷却管 14…ブロッキングキャパシタ 15…整合装置 16…高周波電源 17…永久磁 18…回転軸 19…周辺リング 20…導入用予備室 21…ゲートバルブ 22…ゲートバルブ 23…載置台 30…排出用予備室 31…ゲートバルブ 32…ゲートバルブ 33…載置台 40…反応性ガス供給ライン 41…バルブ 42…流量制御器 50…多結晶シリコン膜 51…エッチングマスクパターン 52…堆積物 60…多結晶シリコン膜 61…エッチングマスクパターン 62…エッチングマスクパターン 70…多結晶シリコン膜 71…シリコン窒化膜 72…フォトレジストパターン 80…プラズマ 81…多結晶シリコン膜 82…エッチングマスクパターン 10 ... Etching chamber 11 ... Substrate to be etched 12 ... Electrode (mounting table) 13 ... Cooling pipe 14 ... Blocking capacitor 15 ... Matching device 16 ... High frequency power supply 17 ... Permanent magnet 18 ... Rotating shaft 19 ... Peripheral ring 20 ... Preparatory chamber for introduction 21 ... Gate valve 22 ... Gate valve 23 ... Mounting table 30 ... Exhaust chamber 31 ... Gate valve 32 ... Gate valve 33 ... Mounting table 40 ... Reactive gas supply line 41 ... Valve 42 ... Flow controller 50 ... Polycrystalline silicon Film 51 ... Etching mask pattern 52 ... Deposit 60 ... Polycrystalline silicon film 61 ... Etching mask pattern 62 ... Etching mask pattern 70 ... Polycrystalline silicon film 71 ... Silicon nitride film 72 ... Photoresist pattern 80 ... Plasma 81 ... Polycrystalline silicon Film 82 ... Etching mask pattern
Claims (6)
なる積層膜を有する基板を収容し、プラズマを用いて前
記積層膜の異方性エッチングを行なうところの処理容器
と、 この処理容器内に、前記プラズマとなる弗素および塩素
の少なくとも一方を含むハロゲン含有ガスならびに酸素
含有ガスを含むプラズマ源ガスを導入する手段と、 前記処理容器内に設けられ、前記基板を載置する載置台
と、 前記処理容器内に前記基板の周辺に設けられ、前記異方
性エッチング中における前記ハロゲン含有ガスと前記酸
素含有ガスとの混合ガスに対する前記酸素含有ガスの体
積%を所定の範囲に維持する材料から形成された周辺部
材とを具備してなることを特徴とするプラズマ処理装
置。1. A processing container for accommodating a substrate having a laminated film formed by sequentially laminating a silicon film and a refractory metal film, and performing anisotropic etching of the laminated film using plasma, and the processing container. A means for introducing a plasma source gas containing a halogen-containing gas containing at least one of fluorine and chlorine, which becomes the plasma, and an oxygen-containing gas, and a mounting table provided in the processing container for mounting the substrate. A material that is provided in the periphery of the substrate in the processing container and that keeps a volume% of the oxygen-containing gas with respect to a mixed gas of the halogen-containing gas and the oxygen-containing gas during the anisotropic etching within a predetermined range. And a peripheral member formed of the plasma processing apparatus.
範囲に維持する材料から形成されることを特徴とする請
求項1に記載のプラズマ処理装置。2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the mounting table on which the substrate is mounted is made of a material that maintains the predetermined range.
2 ガスに換算した場合に、50〜80体積%であること
を特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。3. The predetermined range is such that the oxygen-containing gas is O
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the content is 50 to 80% by volume when converted to 2 gases.
び高融点金属の中から選ばれる一つの材料または二つ以
上の材料の化合物であることを特徴とする請求項1に記
載のプラズマ処理装置。4. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the material is one material selected from silicon, aluminum and refractory metals or a compound of two or more materials.
形成する工程と、 前記基板を処理容器内に導入した後、前記処理室内で弗
素および塩素の少なくとも一方を含むハロゲン含有ガス
ならびに酸素含有ガスを含むプラズマ源ガスをプラズマ
化して、前記積層膜を異方性エッチングし、かつこの異
方性エッチング中における前記ハロゲン含有ガスと前記
酸素含有ガスとの混合ガスに対する前記酸素含有ガスの
体積%を、前記酸素含有ガスをO2 ガスに換算した場合
に、50〜80体積%に維持する工程とを有することを
特徴とする半導体装置の製造方法。5. A step of sequentially forming a silicon film and a refractory metal film on a substrate; and after introducing the substrate into a processing chamber, a halogen-containing gas containing at least one of fluorine and chlorine and oxygen in the processing chamber. A plasma source gas containing a contained gas is plasmatized to anisotropically etch the laminated film, and the volume of the oxygen-containing gas relative to the mixed gas of the halogen-containing gas and the oxygen-containing gas during the anisotropic etching. %, When the oxygen-containing gas is converted to O 2 gas, the step of maintaining 50% by volume to 80% by volume.
辺部材の材料として、シリコン、アルミニウムおよび高
融点金属の中から選ばれる一つの材料または二つ以上の
材料の化合物を用いることを特徴とする請求項5に記載
の半導体装置の製造方法。6. A peripheral member is provided around the substrate, and as the material of the peripheral member, one material selected from silicon, aluminum and refractory metals or a compound of two or more materials is used. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7238753A JPH0982686A (en) | 1995-09-18 | 1995-09-18 | Plasma processing apparatus and method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7238753A JPH0982686A (en) | 1995-09-18 | 1995-09-18 | Plasma processing apparatus and method for manufacturing semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0982686A true JPH0982686A (en) | 1997-03-28 |
Family
ID=17034757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7238753A Pending JPH0982686A (en) | 1995-09-18 | 1995-09-18 | Plasma processing apparatus and method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH0982686A (en) |
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