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JP3362333B2 - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

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Publication number
JP3362333B2
JP3362333B2 JP26132697A JP26132697A JP3362333B2 JP 3362333 B2 JP3362333 B2 JP 3362333B2 JP 26132697 A JP26132697 A JP 26132697A JP 26132697 A JP26132697 A JP 26132697A JP 3362333 B2 JP3362333 B2 JP 3362333B2
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JP
Japan
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magnetic field
wafer
etching
dry etching
low
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勝 伊澤
新一 田地
賢悦 横川
清二 山本
伸幸 根岸
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の微細
加工に用いるドライエッチング装置及びドライエッチン
グ方法に関し、特に酸化ケイ素膜の高精度ドライエッチ
ング加工を実現するドライエッチング装置及びドライエ
ッチング方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching apparatus and a dry etching method used for microfabrication of a semiconductor device, and more particularly to a dry etching apparatus and a dry etching method for realizing highly accurate dry etching processing of a silicon oxide film.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置においては、ウエハ上に形成
されたトランジスタとメタル配線間およびメタル配線間
を電気的に接続するために、トランジスタ構造上および
配線間に形成された絶縁膜(SiOを主成分とする薄
膜、以後、酸化膜と呼ぶ)に、ドライエッチング方法で
コンタクトホールを形成し、コンタクトホール内に電気
伝導体を充填する。ドライエッチングでは、エッチング
ガスを真空容器に導入し、このガスに高周波バイアスも
しくはμ波を印加プラズマを発生させ、プラズマ中で生
成した活性種およびイオンによって酸化膜を選択的にエ
ッチングし、コンタクトホールを形成する。このエッチ
ングに際して、ホールパターンを転写したレジスト薄膜
が酸化膜上に形成されている。このコンタクトホール加
工では、レジスト膜、コンタクトホールの下部にある配
線層、およびトランジスタを形成しているシリコンに対
し選択的に酸化膜をエッチングする必要がある。この
他、ウエハ上に形成された電界効果トランジスタのゲー
ト電極を、配線層間と異なった材質の第2の絶縁膜で覆
い、ソースおよびドレイン領域と配線層を接続するドラ
イエッチング方法においては、エッチング中、ホール内
に前記第2の絶縁膜が現れるため、第2の絶縁膜に対す
る選択性も必要となる。このコンタクト加工のことをセ
ルフアラインコンタクト(SAC)加工といい、第2の
絶縁膜として、窒化ケイ素膜が用いられる。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device, in order to electrically connect a transistor formed on a wafer to metal wiring and between metal wiring, an insulating film (SiO 2 A contact hole is formed in a thin film as a main component (hereinafter referred to as an oxide film) by a dry etching method, and the contact hole is filled with an electric conductor. In dry etching, an etching gas is introduced into a vacuum container, a high frequency bias or μ wave is applied to this gas to generate plasma, and the oxide film is selectively etched by active species and ions generated in the plasma to form a contact hole. Form. At the time of this etching, a resist thin film to which the hole pattern is transferred is formed on the oxide film. In this contact hole processing, it is necessary to selectively etch the oxide film with respect to the resist film, the wiring layer below the contact hole, and the silicon forming the transistor. In addition, in the dry etching method in which the gate electrode of the field effect transistor formed on the wafer is covered with a second insulating film made of a material different from that of the wiring layers and the source and drain regions and the wiring layer are connected, Since the second insulating film appears in the holes, selectivity for the second insulating film is also required. This contact processing is called self-aligned contact (SAC) processing, and a silicon nitride film is used as the second insulating film.

【0003】上記コンタクトホールの加工は、エッチン
グ装置内にCF,CHF,C等のフロロカー
ボンガスおよびArガスを導入し、4Paから10Pa
のガス圧力条件で高周波プラズマ放電して、ウエハに
1.5から2.0kVのVpp電圧が印加される条件でエッ
チングを行っている。配線層間の酸化膜が厚く、コンタ
クトホールのアスペクト比(深さ/直径)が高い場合に
は、ホール開口性を高めるため酸素ガスの添加、SAC
加工においては、窒化膜に対する選択性を高めるためC
Oガスの添加等が行われてきた。
[0003] Processing of the contact hole, introducing CF 4, CHF 3, fluorocarbon gas and Ar gas such as C 4 F 8 in the etching apparatus, 10 Pa from 4Pa
High-frequency plasma discharge is performed under the gas pressure condition of 1), and etching is performed under the condition that a Vpp voltage of 1.5 to 2.0 kV is applied to the wafer. When the oxide film between the wiring layers is thick and the aspect ratio (depth / diameter) of the contact hole is high, oxygen gas is added to improve hole opening property, and SAC is used.
In processing, in order to increase the selectivity for the nitride film, C
The addition of O gas has been performed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
エッチング装置では、ガス圧力,プラズマ発生に必要な
高周波パワー等のエッチング条件を決めると、プラズマ
密度および電子温度が決まってしまうため、ガス解離に
よるFとCFおよびイオンの生成量が固定されてしま
う。プラズマ中では、CFの他、CF,CF,C
等が存在するが、本明細書では、C,CF,CF等を
CFラジカルで代表し、CFラジカルをCFで、
FラジカルをFで表記する。このためFとCFの生成
量を一定にしたまま、イオン生成量を変えたり、イオン
生成量一定の条件で、FとCFの入射量を変えること
が難しかった。例えば、平行平板型のエッチング装置の
場合、プラズマ生成用の高周波バイアスのパワーを高く
するとプラズマ密度が高くなるためイオン生成量が増加
し、同時に、プラズマによる解離が進むためCFに対
するFの生成量も変わってしまう。
However, in the conventional etching apparatus, when the etching conditions such as the gas pressure and the high frequency power required for plasma generation are determined, the plasma density and the electron temperature are determined. And the amount of CF 2 and ions produced is fixed. In plasma, in addition to CF 2 , CF, CF 3 , C 2
Although the like exists, in the present specification, C, CF, and CF 2 or the like is represented by CF 2 radical, the CF 2 radicals in CF 2,
The F radical is denoted by F. For this reason, it was difficult to change the amount of ions generated while keeping the amounts of F and CF 2 generated constant, or to change the amounts of incident F and CF 2 under the conditions where the amount of ions generated was constant. For example, in the case of a parallel plate type etching apparatus, the higher the high frequency bias power for plasma generation increased ion generation amount for the plasma density is increased, at the same time, the amount of F with respect to CF 2 for dissociation by a plasma progresses Will also change.

【0005】このような従来のエッチング装置では、次
のような問題が生じる。アスペクト比が高いコンタクト
加工する場合、レジスト選択比が高い条件では、コンタ
クトホール底面でフッ素ラジカルFが少なくなるため、
CF系のラジカルによりポリマーが形成され、ホールの
途中でエッチングが停止してしまう。逆にエッチングが
停止しない条件では、酸素ガスの添加やフッ素過剰にな
り、酸素やフッ素により、レジストマスクがエッチング
されるため、レジストに対する選択比が十分に得られな
くなってしまう。従来の技術では、プラズマ中のガス解
離が固定され、この問題に対応できなかった。
In such a conventional etching apparatus, the following problems occur. When contact processing with a high aspect ratio is performed, fluorine radicals F are reduced on the bottom surface of the contact hole under conditions where the resist selection ratio is high.
A polymer is formed by CF-based radicals, and etching stops in the middle of the hole. On the contrary, under the condition that the etching is not stopped, oxygen gas is added or fluorine is excessive, and the resist mask is etched by oxygen or fluorine, so that a sufficient selection ratio with respect to the resist cannot be obtained. In the conventional technique, gas dissociation in plasma is fixed, and this problem cannot be addressed.

【0006】この他、ガス圧力が高い条件(4Pa以
上)でアスペクト比の高いコンタクトホールをエッチン
グする場合、ガス分子との衝突により、ウエハに対し傾
め方向から入射するイオンがあるため、酸化膜の一部が
横方向にエッチングされてしまい垂直加工することが難
しくなる。ガス分子との衝突は、ガス圧力を低くするこ
とにより、低減できるが、従来の装置では、ガス圧力を
低くするとプラズマ密度と電子温度が変わってしまうた
め、Fの比率が増えレジストや窒化膜に対する十分な選
択比が得られず、低ガス圧力化の障害となっていた。
In addition, when a contact hole having a high aspect ratio is etched under a condition of high gas pressure (4 Pa or more), collision with gas molecules causes ions to be incident on the wafer in a tilting direction. Is partially etched laterally, which makes vertical processing difficult. The collision with gas molecules can be reduced by lowering the gas pressure, but in the conventional device, the plasma density and electron temperature change when the gas pressure is lowered, so the ratio of F increases and the ratio of F to the resist or nitride film increases. A sufficient selection ratio could not be obtained, which was an obstacle to lowering the gas pressure.

【0007】上記酸化膜のエッチングにおいては、半導
体装置の微細化に伴い、加工精度,窒化膜に対する選択
比(対窒化膜選択比)およびレジストに対する選択比等
の向上、および、半導体装置の平坦化や配線の多層化に
伴い、深さ/ホール径比率(アスペクト比)の高いコン
タクトホールの加工が必要となってきた。
In the etching of the oxide film, as the semiconductor device becomes finer, the processing accuracy, the selection ratio to the nitride film (selection ratio to the nitride film) and the selection ratio to the resist are improved, and the semiconductor device is flattened. With the increase in the number of wiring layers and wiring, it has become necessary to process contact holes having a high depth / hole diameter ratio (aspect ratio).

【0008】本発明が解決しようとする課題は、プラズ
マ中でのCF2に対するFおよびイオンの生成量を制御
し、アスペクト比の高いコンタクトホールや窒化ケイ素
膜に対して高い選択比が要求される酸化膜の加工を実現
することである。
The problem to be solved by the present invention is to control the generation amount of F and ions with respect to CF2 in plasma, and to oxidize a contact hole having a high aspect ratio or a silicon nitride film which requires a high selection ratio. It is to realize the processing of the film.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】電子温度の異なる2以上
のプラズマ領域を形成することによって、プラズマ中で
のCF に対するFおよびイオンの生成量を独立に制御
することができる
[Means for Solving the Problems] Two or more having different electron temperatures
In the plasma by forming a plasma region of
Independent control of F and ion production for CF 2
You can do it .

【0010】フロロカーボンガスを用いた酸化膜エッチ
ングにおいて、CFに対するFの生成量は、プラズマ
温度に依存し、イオンの生成量はプラズマ生成に導入し
たパワーに比例して決まる。Cの場合、C
からFの生成の閾エネルギー6eV程度であるのに対
し、CFの生成は12eV程度である。このため、電
子温度が低い場合(1−4eV)、Fが生成しやすくF
/CF生成比は大きくなる。電子温度が5−20eV
では、CFの生成が促進されるため、F/CF生成
比は低電子温度の場合に比べ小さくなる。そこで、2種
類の電子温度を用いると、高電子温度領域でFとCF
を生成させ、低温度領域でFを生成させることが可能に
なる。この2つの電子温度領域の大きさを可変させるこ
とにより、F/CF比を制御する。これらの電子温度
の差は1eV以上、好ましくは5eV以上あると良い。
In oxide film etching using fluorocarbon gas, the amount of F produced with respect to CF 2 depends on the plasma temperature, and the amount of ions produced is determined in proportion to the power introduced for plasma production. For C 4 F 8, C 4 F 8
To F has a threshold energy of about 6 eV, whereas CF 2 has a threshold energy of about 12 eV. Therefore, when the electron temperature is low (1-4 eV), F is easily generated and F
The / CF 2 production ratio becomes large. Electron temperature is 5-20eV
Then, since the production of CF 2 is promoted, the F / CF 2 production ratio becomes smaller than that at the low electron temperature. Therefore, when two kinds of electron temperatures are used, F and CF 2 in the high electron temperature region
And F in the low temperature region. The F / CF 2 ratio is controlled by changing the sizes of these two electron temperature regions. The difference between these electron temperatures is 1 eV or more, preferably 5 eV or more.

【0011】プラズマ中でのCFに対するFおよびイ
オンの生成量を独立に制御すべきであることは以下の理
由による。導入したフロロカーボンガスが、プラズマ中
でCFラジカルとFラジカルおよびイオンに解離しウ
エハに入射する。酸化膜のエッチングは、CFおよび
Fが付着した面にイオンが入射することにより、エッチ
ングが進行する。これに対し、レジストや窒化ケイ素膜
は、主にFとイオンによってエッチングされ、CF
表面でポリマーを形成するため、レジストや窒化ケイ素
膜上では耐エッチング膜として作用する。このため、C
に比べイオンやFの入射量が少ない条件でエッチン
グすると、レジストや窒化ケイ素膜に対して高い選択比
を得ることができる。しかしながら、イオン入射量を少
なくすると、酸化膜のエッチング速度が遅くなり、Fの
入射量が少なくなると、アスペクト比の高いホールでは
エッチングが停止してしまうという問題が発生する。こ
のように、酸化膜のエッチングプロセスは、おおむねC
,F,イオンの入射によって決まり、特にCF
射量に対するイオンの入射量およびF入射量に依存す
る。したがって、プラズマ中でのCFに対するFおよ
びイオンの生成量を独立に制御できると、プロセス条件
が広がり、結果としてより微細で深い酸化膜の加工が可
能になる。
The production amount of F and ions with respect to CF 2 in plasma should be controlled independently for the following reasons. The introduced fluorocarbon gas is dissociated into CF 2 radicals, F radicals and ions in plasma, and is incident on the wafer. The etching of the oxide film proceeds by the ions entering the surface to which CF 2 and F are attached. On the other hand, the resist and the silicon nitride film are mainly etched by F and ions, and CF 2 forms a polymer on the surface, and thus acts as an etching resistant film on the resist and the silicon nitride film. Therefore, C
When etching is performed under the condition that the amount of incident ions or F is smaller than that of F 2 , a high selection ratio can be obtained with respect to a resist or a silicon nitride film. However, when the amount of incident ions is reduced, the etching rate of the oxide film is slowed, and when the amount of incident F is reduced, there is a problem that etching is stopped in holes having a high aspect ratio. In this way, the etching process of the oxide film is roughly C
It depends on the incidence of F 2 , F, and ions, and particularly depends on the incident amount of ions and the incident amount of F with respect to the incident amount of CF 2 . Therefore, if the production amounts of F and ions with respect to CF 2 in plasma can be controlled independently, the process conditions are broadened, and as a result, finer and deeper oxide films can be processed.

【0012】しかしながら、2つの電子温度領域でとも
に、Fが生成することから、全体にFが過剰な条件でF
/CFを制御することになる。Fを選択的に除外する
には、水素原子を含むガス(H,CH,CH
等)を添加しFをHラジカルと反応させ除外することが
できる。この他、内壁材との反応でFを消費させること
ができる。具体的には、エッチング装置内壁面にSi
板,SiC板等のFと反応する材料を設置し、F消費を
促進するため前記板に高周波バイアスを印加することに
よりFを除外する。この他、CFが壁に付着して形成
されたポリマーとFを反応させてFを除外することがで
きる。ウエハと内壁部の距離を近づけると、プラズマの
体積に対する内壁面の面積が大きくなるため、エッチン
グ装置内のプラズマで生成したFが内壁部に入射する割
合が高くなる。すなわち、ウエハと内壁部を接近させる
ことによりFは効率的にポリマーと反応し除外される。
具体的には、ウエハとエッチング装置のウエハ対向面と
の距離を短くすることが上げられる。これらの方法と2
種類の電子温度をもつプラズマを用いることにより、F
/CF比を広い範囲で制御することが可能になる。
However, since F is generated in both of the two electron temperature regions, F is excessively large under the condition that F is excessive as a whole.
/ CF 2 will be controlled. To selectively exclude F, a gas containing hydrogen atoms (H 2 , CH 2 F 2 , CH 4
Etc.) and F is reacted with H radicals to be excluded. Besides, F can be consumed by the reaction with the inner wall material. Specifically, Si is formed on the inner wall surface of the etching apparatus.
A material that reacts with F, such as a plate or a SiC plate, is installed, and F is excluded by applying a high frequency bias to the plate to promote F consumption. In addition, F can be excluded by reacting F with a polymer formed by CF 2 adhering to the wall. When the distance between the wafer and the inner wall portion is reduced, the area of the inner wall surface with respect to the volume of the plasma increases, so that the ratio of F generated by the plasma in the etching apparatus to the inner wall portion increases. That is, when the wafer and the inner wall are brought close to each other, F efficiently reacts with the polymer and is eliminated.
Specifically, it is possible to shorten the distance between the wafer and the wafer facing surface of the etching apparatus. These methods and 2
By using a plasma with different electron temperatures, F
It becomes possible to control the / CF 2 ratio in a wide range.

【0013】これに対し、イオンの生成量は、プラズマ
中の電子密度によって決まり、電子密度は入力する高周
波のパワーにほぼ比例する。F/CFの解離はガス分
子と電子衝突によって生成するため、高周波のパワーに
依存するが、2つの電子温度領域を可変させることによ
り、イオン生成量とは、独立にF/CFの生成比率を
制御することができる。
On the other hand, the amount of generated ions is determined by the electron density in the plasma, and the electron density is almost proportional to the input high frequency power. Since F / CF 2 dissociation is generated by electron collision with gas molecules, it depends on the power of the high frequency, but by changing the two electron temperature regions, the generation of F / CF 2 is independent of the ion production amount. The ratio can be controlled.

【0014】2種類の電子温度領域を生成する具体的な
方法として、図1に示すようにエレクトロンサイクロト
ロン共鳴(ECR)を用いたエッチング装置の場合、E
CR領域で電子温度が高く(高電子温度領域103)、そ
れ以外の部分では、低電子温度領域102を形成する。
ECR領域は、外部から印加する磁場の磁場勾配を大き
くするとECR領域は狭くなる。したがって、ECR領
域の磁場勾配の制御により、F/CF生成比を可変す
ることが可能になる。図2に示すように、磁場勾配が小
さい条件では、高電子温度領域が広がるので、F/CF
生成比は小さくなり、磁場勾配を大きくすると、高電
子温度領域が狭くなるので、F/CF生成比を大きく
することができる。この他、ECR領域は導入する高周
波の周波数におおむね反比例する。例えば、周波数を
2.45GHzから450MHzにするとECR領域は
約5倍に広がる。したがって、導入する高周波の周波数
を低くすることによって高電子温度領域を広くし、F/
CF生成比を小さくすることができる。
As a concrete method for generating two kinds of electron temperature regions, in the case of an etching apparatus using electron cyclotron resonance (ECR) as shown in FIG.
The electron temperature is high in the CR region (high electron temperature region 103), and the low electron temperature region 102 is formed in the other portions.
The ECR region becomes narrower as the magnetic field gradient of the magnetic field applied from the outside is increased. Therefore, the F / CF 2 production ratio can be varied by controlling the magnetic field gradient in the ECR region. As shown in FIG. 2, under the condition that the magnetic field gradient is small, the high electron temperature region widens, so F / CF
As the 2 production ratio becomes smaller and the magnetic field gradient becomes larger, the high electron temperature region becomes narrower, so that the F / CF 2 production ratio can be made larger. In addition to this, the ECR region is roughly inversely proportional to the frequency of the introduced high frequency. For example, when the frequency is changed from 2.45 GHz to 450 MHz, the ECR area is expanded about 5 times. Therefore, the high electron temperature region is widened by lowering the frequency of the high frequency to be introduced, and F /
The CF 2 production ratio can be reduced.

【0015】ECR領域101を固定した場合、ウエハ
6とウエハ対向面103の距離を変えると低電子温度領
域102の大きさを変えることができる。図2に示すよ
うにウエハ6とウエハ対向面103の距離を短くすると
低電子温度領域102は狭くなるため、F/CF生成
比を小さくすることができる。
When the ECR region 101 is fixed, the size of the low electron temperature region 102 can be changed by changing the distance between the wafer 6 and the wafer facing surface 103. As shown in FIG. 2, when the distance between the wafer 6 and the wafer facing surface 103 is shortened, the low electron temperature region 102 is narrowed, so that the F / CF 2 generation ratio can be reduced.

【0016】図3は、ウエハとウエハ対向面の距離の制
御による2種類の電子温度領域の形成とF/CF 生成
比の関係を示す図である。図において、301は高電子
温度領域を、そして302はエッチング装置のウエハ対
向面とウエハ間の距離と、F/CF 生成比の関係を示
す曲線であり、高電子温度領域301をはずれたウエハ
対向面とウエハ間の距離40〜150mmにおいて、F
/CF 生成の効果が著しいことが判る。
FIG . 3 shows the control of the distance between the wafer and the surface facing the wafer.
Formation of two types of electron temperature regions and F / CF 2 generation
It is a figure which shows the relationship of ratio. In the figure, 301 is a high electron
Temperature region, and 302 indicates a wafer pair of the etching apparatus.
Shows the relationship between the distance between the facing surface and the wafer and the F / CF 2 production ratio.
Curve that is out of the high electron temperature region 301
When the distance between the facing surface and the wafer is 40 to 150 mm, F
It can be seen that the effect of / CF 2 generation is remarkable.

【0017】以上のようにECRエッチング装置の場
合、磁場勾配、導入する高周波の周波数、ウエハとウエ
ハ対向面の距離を制御することにより、イオンの生成量
と独立にF/CFの生成比を制御することができる。
As described above, in the case of the ECR etching apparatus, by controlling the magnetic field gradient, the frequency of the high frequency to be introduced, and the distance between the wafer and the wafer facing surface, the F / CF 2 production ratio can be set independently of the amount of ions produced. Can be controlled.

【0018】本発明は、具体的には次に掲げる方法を提
供する。
The present invention specifically provides the following methods.
To serve.

【0019】本発明は、エッチング処理室に高周波及び
磁場を発生させてプラズマを生成して半導体装置を製造
するためのウエハに対してエッチング処理するドライエ
ッチング方法において、前記エッチング処理室に配設さ
れ、電磁波を放射するアンテナと前記ウエハとの間隔を
20mm以上150mm以下に設定し、前記エッチング
処理室の圧力を1Paから4Paの範囲の低ガス圧力に
設定し、前記高周波を300MHz以上600MHz以
下に設定し、磁場勾配を4Gcm ―1 から50Gcm
―1 の低勾配に設定し、磁場勾配/磁場強度の値を0.
1cm −1 から0.01cm −1 の範囲に設定し、前記
アンテナと前記ウエハとの間に、垂直方向に第1の高温
電子温度領域と第2の低温電子温度領域を生成し、前記
ウエハをドライエッチングするドライエッチング方法を
提供する。
According to the present invention, a semiconductor device is manufactured by generating a high frequency and a magnetic field in an etching processing chamber to generate plasma.
In the dry etching method for etching the wafer for the disposed etching chamber, to set the distance between the antenna and the wafer for radiating electromagnetic waves into 20mm or 150mm or less, the etching
Reduce the pressure in the processing chamber to a low gas pressure in the range of 1 Pa to 4 Pa
The high frequency is set to 300 MHz or more and 600 MHz or less, and the magnetic field gradient is 4 Gcm -1 to 50 Gcm.
Set a low gradient of -1 and set the value of magnetic field gradient / magnetic field strength to 0.
The temperature is set in the range of 1 cm −1 to 0.01 cm −1 , and a first high temperature electron temperature region and a second low temperature electron temperature region are generated in the vertical direction between the antenna and the wafer. A dry etching method for dry etching the wafer is provided.

【0020】本発明は、CとFが存在するエッチング処
理室に、高周波および磁場を発生させてプラズマを生成
して半導体装置を製造するためのウエハに対してエッチ
ング処理するドライエッチング方法において、前記エッ
チング処理室の圧力を1Paから4Paの範囲の低ガス
圧力に設定し、前記エッチング処理室に配設され、電磁
波を放射するアンテナと前記ウエハとの間隔を20mm
以上150mm以下に設定し、前記高周波を300MH
z以上600MHz以下に設定し、磁場勾配を4Gcm
―1 から50Gcm ―1 の低勾配に設定し、磁場勾配/
磁場強度の値を0.1cm −1 から0.01cm −1
範囲に設定し、前記磁場勾配により、前記アンテナと前
記ウエハとの間に、垂直方向に第1の高温電子温度領域
と第2の低温電子温度領域を生成し、前記プラズマ中の
CF2ラジカルに対するFラジカル及びイオンについ
て、それぞれの量を独立に生成し、前記ウエハをドライ
エッチングするドライエッチング方法を提供する。
The present invention is a dry process for etching a wafer for producing a semiconductor device by generating a high frequency and a magnetic field to generate plasma in an etching process chamber in which C and F are present. in the etching method, the edge
Low gas pressure in the ching process chamber in the range of 1 Pa to 4 Pa
The pressure is set, the distance between the antenna, which is placed in the etching chamber and emits electromagnetic waves, and the wafer is 20 mm.
Above 150mm and below, the high frequency is 300MH
The magnetic field gradient is set to 4 Gcm or more by setting z to 600 MHz or less.
-1 to 50 Gcm -1 Set to a low gradient, magnetic field gradient /
The value of the magnetic field intensity from 0.1 cm -1 of 0.01 cm -1
The first magnetic field gradient is set to a range, and a first high temperature electron temperature region and a second low temperature electron temperature region are generated in the vertical direction between the antenna and the wafer by the magnetic field gradient, and F for CF2 radicals in the plasma is generated. A dry etching method is provided in which the respective amounts of radicals and ions are independently generated and the wafer is dry-etched.

【0021】本発明は、CとFが存在するエッチング処
理室に、高周波および磁場を発生させてプラズマを生成
して絶縁膜が形成された半導体装置を製造するためのウ
エハに対してエッチング処理するドライエッチング方法
において、前記エッチング処理室の圧力を1Paから4
Paの範囲の低ガス圧力に設定し、前記エッチング処理
室に配設され、電磁波を放射するアンテナと前記ウエハ
との間隔を20mm以上150mm以下に設定し、前記
高周波を300MHz以上600MHz以下に設定し、
磁場勾配を4Gcm ―1 から50Gcm ―1 の低勾配に
設定し、磁場勾配/磁場強度の値を0.1cm −1 から
0.01cm −1 の範囲に設定し、前記アンテナと前記
ウエハとの間に、垂直方向に第1の高温電子温度領域と
第2の低温電子温度領域を生成し、前記絶縁膜のエッチ
ングプロセスに対応して、前記プラズマ中のCF2ラジ
カルに対するFラジカル及びイオンについて、それぞれ
の生成量を独立に制御しながら、前記絶縁膜をドライエ
ッチングするドライエッチング方法を提供する。
The present invention is a method for manufacturing a semiconductor device in which an insulating film is formed by generating a high frequency and a magnetic field to generate plasma in an etching processing chamber in which C and F are present.
In the dry etching method of performing an etching treatment on the roof, the pressure in the etching treatment chamber is changed from 1 Pa to 4 Pa.
The pressure is set to a low gas pressure within the range of Pa, the distance between the antenna disposed in the etching chamber and emitting the electromagnetic wave and the wafer is set to 20 mm or more and 150 mm or less, and the high frequency is set to 300 MHz or more and 600 MHz or less. ,
The magnetic field gradient 4Gcm -1 to a low gradient of 50Gcm -1
Set the value of magnetic field gradient / magnetic field strength from 0.1 cm -1
The first high temperature electron temperature region and the second low temperature electron temperature region are generated in the vertical direction between the antenna and the wafer in the range of 0.01 cm −1 , and the insulating film etching process is performed. Correspondingly, there is provided a dry etching method for dry etching the insulating film while independently controlling the production amount of F radicals and ions with respect to CF2 radicals in the plasma.

【0022】本発明は、CとFが存在するエッチング処
理室に、高周波および磁場を発生させてプラズマを生成
して半導体装置を製造するためのウエハに対してエッチ
ング処理するドライエッチング方法において、前記エッ
チング処理室の圧力を1Paから4Paの範囲の低ガス
圧力に設定し、前記エッチング処理室に配設され、電磁
波を放射するアンテナと、前記ウエハとの間隔を20m
m以上150mm以下に設定し、前記高周波を300M
Hz以上600MHz以下に設定し、エッチング処理中
磁場勾配を4Gcm ―1 から50Gcm ―1 の低勾配
に設定し、磁場勾配/磁場強度の値を0.1cm −1
ら0.01cm −1 の範囲に制御し、前記アンテナと前
記ウエハとの間に、垂直方向に第1の高温電子温度領域
と第2の低温電子温度領域を生成し、前記第1の高温
子温度領域の大きさを可変させて、イオン生成量とは独
立にCF2/Fラジカルの生成比率を制御して、前記ウ
エハをドライエッチングするドライエッチング方法を提
供する。
The present invention is a dry process for etching a wafer for producing a semiconductor device by generating a high frequency and a magnetic field to generate plasma in an etching process chamber in which C and F are present. in the etching method, the edge
Low gas pressure in the ching process chamber in the range of 1 Pa to 4 Pa
The pressure is set, and the distance between the antenna, which is placed in the etching chamber and emits electromagnetic waves, and the wafer is 20 m.
m to 150 mm, and the high frequency is 300M
Hz to 600 MHz or less, and the magnetic field gradient during the etching process is as low as 4 Gcm -1 to 50 Gcm -1 .
Set, or 0.1 cm -1 the value of the magnetic field gradient / field strength
Was controlled in the range of Luo 0.01 cm -1, between the antenna and the wafer, the first hot electronic temperature region and a second low electron temperature region generated in the vertical direction, the first hot collector There is provided a dry etching method for dry etching the wafer by varying the size of the child temperature region and controlling the production ratio of CF2 / F radicals independently of the ion production amount.

【0023】 本発明は更に前記プラズマはエレクトロン
サイクロトロン共鳴によって生成し、前記磁場勾配を、
磁場勾配/磁場強度の値が0.1m−1から0.01c
−1の範囲で制御するドライエッチング方法を提供す
る。
In the present invention, the plasma is generated by electron cyclotron resonance, and the magnetic field gradient is
The value of magnetic field gradient / magnetic field strength is from 0.1 m −1 to 0.01 c
Provided is a dry etching method which controls in the range of m −1 .

【0024】本発明は、エッチング処理室に、高周波お
よび磁場を発生させてプラズマを生成して半導体装置を
製造するためのウエハに対してエッチング処理するドラ
イエッチング方法において、前記エッチング処理室の圧
力を1Paから4Paの範囲の低ガス圧力に設定し、
記エッチング処理室に配設され、電磁波を放射するアン
テナと、前記ウエハとの間隔を20mm以上150mm
以下に設定し、前記高周波を300MHz以上600M
Hz以下に設定し、磁場勾配を4Gcm ―1 から50G
cm ―1 の低勾配に設定し、磁場勾配/磁場強度の値を
0.1cm −1 から0.01cm −1 の範囲に制御し、
前記アンテナと前記ウエハとの間に、垂直方向に第1の
高温電子温度領域と第2の低温電子温度領域を生成し、
前記ウエハのコンタクトホールに対するエッチング時間
の経過と共に前記ウエハ付近での電子温度を変化させる
ドライエッチング方法を提供する。
According to the present invention, a high frequency and a magnetic field are generated in an etching processing chamber to generate a plasma and a semiconductor device is installed.
In a dry etching method of etching a wafer for manufacturing, the pressure of the etching chamber is
The force is set to a low gas pressure in the range of 1 Pa to 4 Pa , and the distance between the antenna disposed in the etching chamber and emitting electromagnetic waves and the wafer is 20 mm or more and 150 mm.
Set the following to the high frequency above 300MHz and 600M
Set the magnetic field gradient to 4 Gcm -1 to 50 G with the frequency set to Hz or less.
Set a low gradient of cm- 1 and set the value of magnetic field gradient / magnetic field strength.
Control in the range of 0.1 cm −1 to 0.01 cm −1 ,
A vertical first line is provided between the antenna and the wafer.
Generate a high temperature electron temperature region and a second low temperature electron temperature region,
A dry etching method is provided in which the electron temperature near the wafer is changed with the elapse of etching time for the contact hole of the wafer.

【0025】本発明は、エッチング処理室に、高周波お
よび磁場を発生させてプラズマを生成して半導体装置を
製造するためのウエハに対してエッチング処理するドラ
イエッチング方法において、前記エッチング処理室の圧
力を1Paから4Paの範囲の低ガス圧力に設定し、
記ウエハの対向面と前記ウエハとの間隔を20mm以上
150mm以下に設定し、前記高周波を300MHz以
上600MHz以下に設定し、磁場勾配を4Gcm ―1
から50Gcm ―1 の低勾配に設定し、磁場勾配/磁場
強度の値を0.1cm −1 から0.01cm −1 の範囲
に設定し、前記ウエハの対向面と前記ウエハとの間に、
垂直方向に第1の高温電子温度領域と第2の低温電子温
度領域を生成し、前記ウエハをドライエッチングするド
ライエッチング方法を提供する。
According to the present invention, a high frequency and a magnetic field are generated in the etching processing chamber to generate plasma, and a semiconductor device is installed.
In a dry etching method of etching a wafer for manufacturing, the pressure of the etching chamber is
The force is set to a low gas pressure in the range of 1 Pa to 4 Pa , the distance between the facing surface of the wafer and the wafer is set to 20 mm to 150 mm, the high frequency is set to 300 MHz to 600 MHz, and the magnetic field gradient is 4 Gcm. -1
To 50 Gcm -1 low gradient, magnetic field gradient / magnetic field
Strength values in the range of 0.1 cm -1 to 0.01 cm -1
Set, between the wafer and the facing surface of the wafer,
A dry etching method is provided in which a first high temperature electron temperature region and a second low temperature electron temperature region are generated in a vertical direction to dry etch the wafer.

【0026】本発明は、CとFが存在するエッチング処
理室に、高周波および磁場を発生させてプラズマを生成
して半導体装置を製造するためのウエハに対してエッチ
ング処理するドライエッチング方法において、前記エッ
チング処理室の圧力を1Paから4Paの範囲の低ガス
圧力に設定し、前記ウエハの対向面と前記ウエハとの間
隔を20mm以上150mm以下に設定し、前記高周波
を300MHz以上600MHz以下に設定し、磁場勾
配を4Gcm ―1 から50Gcm ―1 の低勾配に設定
し、磁場勾配/磁場強度の値を0.1cm −1 から0.
01cm −1 の範囲に設定し、前記ウエハの対向面と前
記ウエハとの間に、垂直方向に第1の高温電子温度領域
と第2の低温電子温度領域を生成し、前記プラズマ中の
CFラジカルに対するFラジカル及びイオンについて
それぞれの量を独立に生成し、前記ウエハをドライエッ
チングするドライエッチング方法を提供する。
The present invention is a dry process for etching a wafer for producing a semiconductor device by generating a high frequency and a magnetic field to generate plasma in an etching process chamber in which C and F are present. in the etching method, the edge
Low gas pressure in the ching process chamber in the range of 1 Pa to 4 Pa
The pressure is set, the distance between the facing surface of the wafer and the wafer is set to 20 mm or more and 150 mm or less, the high frequency is set to 300 MHz or more and 600 MHz or less, and the magnetic field gradient is set.
Set a low gradient of 4Gcm- 1 to 50Gcm- 1
Then, the value of the magnetic field gradient / magnetic field strength is changed from 0.1 cm −1 to 0.
01 cm −1, a first high temperature electron temperature region and a second low temperature electron temperature region are generated in the vertical direction between the facing surface of the wafer and the wafer, and CF 2 in the plasma is There is provided a dry etching method for independently etching F wafers and ions to radicals and dry etching the wafer.

【0027】本発明は、CとFが存在するエッチング処
理室に、高周波および磁場を発生させてプラズマを生成
して絶縁膜が形成された半導体装置を製造するためのウ
エハに対してエッチング処理するドライエッチング方法
において、前記エッチング処理室の圧力を1Paから4
Paの範囲の低ガス圧力に設定し、前記ウエハの対向面
と前記ウエハとの間隔を20mm以上150mm以下に
設定し、前記高周波を300MHz以上600MHz以
下に設定し、磁場勾配を4Gcm ―1 から50Gcm
―1 の低勾配に設定し、磁場勾配/磁場強度の値を0.
1cm −1 から0.01cm −1 の範囲に設定し、前記
ウエハの対向面と前記ウエハとの間に、垂直方向に第1
高温電子温度領域と第2の低温電子温度領域を生成
し、絶縁膜のエッチングプロセスに対応して、前記プラ
ズマ中のCFラジカルに対するFラジカル及びイオン
についてそれぞれの量を独立に制御し、前記絶縁膜をド
ライエッチングするドライエッチング方法を提供する。
The present invention is a method for manufacturing a semiconductor device in which an insulating film is formed by generating a high frequency and a magnetic field to generate plasma in an etching processing chamber in which C and F are present.
In the dry etching method of performing an etching treatment on the roof, the pressure in the etching treatment chamber is changed from 1 Pa to 4 Pa.
The pressure is set to a low gas pressure in the range of Pa, the distance between the facing surface of the wafer and the wafer is set to 20 mm to 150 mm, the high frequency is set to 300 MHz to 600 MHz, and the magnetic field gradient is 4 Gcm -1 to 50 Gcm.
Set a low gradient of -1 and set the value of magnetic field gradient / magnetic field strength to 0.
It is set in the range of 1 cm −1 to 0.01 cm −1 , and a first vertical direction is provided between the facing surface of the wafer and the wafer.
To generate a high temperature electron temperature region and a second low temperature electron temperature region, and independently control the respective amounts of F radicals and ions with respect to CF 2 radicals in the plasma according to the insulating film etching process. A dry etching method for dry etching an insulating film is provided.

【0028】本発明は、CとFが存在するエッチング処
理室に、高周波および磁場を発生させてプラズマを生成
して絶縁膜が形成された半導体装置を製造するためのウ
エハに対してエッチング処理するドライエッチング方法
において、前記エッチング処理室の圧力を1Paから4
Paの範囲の低ガス圧力に設定し、前記ウエハの対向面
と前記ウエハとの間隔を20mm以上150mm以下に
設定し、前記高周波を300MHz以上600MHz以
下に設定し、磁場勾配を4Gcm ―1 から50Gcm
―1 の低勾配に設定し、磁場勾配/磁場強度の値を0.
1cm −1 から0.01cm −1 の範囲に制御し、前記
ウエハの対向面と前記ウエハとの間に、垂直方向に第1
高温電子温度領域と第2の低温電子温度領域を生成
し、前記磁場勾配の制御によって、前記第1の高温電子
温度領域の大きさを変化させて、前記プラズマ中のイオ
ン生成量とは独立にCF2/Fラジカルの生成比率を制
御するドライエッチング方法を提供する。
The present invention is a method for manufacturing a semiconductor device in which an insulating film is formed by generating a high frequency and a magnetic field to generate plasma in an etching processing chamber in which C and F are present.
In the dry etching method of performing an etching treatment on the roof, the pressure in the etching treatment chamber is changed from 1 Pa to 4 Pa.
The pressure is set to a low gas pressure in the range of Pa, the distance between the facing surface of the wafer and the wafer is set to 20 mm to 150 mm, the high frequency is set to 300 MHz to 600 MHz, and the magnetic field gradient is 4 Gcm -1 to 50 Gcm.
Set a low gradient of -1 and set the value of magnetic field gradient / magnetic field strength to 0.
It is controlled in the range of 1 cm −1 to 0.01 cm −1 , and the first vertical direction is provided between the facing surface of the wafer and the wafer.
A high temperature electron temperature region and a second low temperature electron temperature region are generated, and the size of the first high temperature electron temperature region is changed by the control of the magnetic field gradient to be independent of the amount of ions generated in the plasma. And a dry etching method for controlling the production ratio of CF2 / F radicals.

【0029】本発明は、CとFが存在するエッチング処
理室に、高周波および磁場を発生させてプラズマを生成
して絶縁膜が形成された半導体装置を製造するためのウ
エハに対してエッチング処理するドライエッチング方法
において、前記エッチング処理室の圧力を1Paから4
Paの範囲の低ガス圧力に設定し、前記ウエハの対向面
と前記ウエハとの間隔を20mm以上150mm以下に
設定し、前記高周波を300MHz以上600MHz以
下に設定し、磁場勾配を4Gcm ―1 から50Gcm
―1 の低勾配に設定し、磁場勾配/磁場強度の値を0.
1cm −1 から0.01cm −1 の範囲に制御し、前記
ウエハの対向面と前記ウエハとの間に、垂直方向に第1
高温電子温度領域と第2の低温電子温度領域を生成
し、前記ウエハのコンタクトホールに対するエッチング
時間の経過と共に前記ウエハ付近での電子温度を変化さ
せるドライエッチング方法を提供する。
The present invention is a method for manufacturing a semiconductor device in which an insulating film is formed by generating a high frequency and a magnetic field to generate plasma in an etching processing chamber in which C and F are present.
In the dry etching method of performing an etching treatment on the roof, the pressure in the etching treatment chamber is changed from 1 Pa to 4 Pa.
The pressure is set to a low gas pressure in the range of Pa, the distance between the facing surface of the wafer and the wafer is set to 20 mm to 150 mm, the high frequency is set to 300 MHz to 600 MHz, and the magnetic field gradient is 4 Gcm -1 to 50 Gcm.
Set a low gradient of -1 and set the value of magnetic field gradient / magnetic field strength to 0.
It is controlled in the range of 1 cm −1 to 0.01 cm −1 , and the first vertical direction is provided between the facing surface of the wafer and the wafer.
The generated hot electrons temperature region and a second low electron temperature region, provides a dry etching method of changing the electron temperature in the vicinity of the wafer over the etching time for the contact hole of the wafer.

【0030】本発明は、エッチングガスをプラズマ化
し、前記プラズマを利用して、被加工物をドライエッチ
ングするドライエッチング方法において、前記エッチン
グ処理室に配設され、電磁波を放射するアンテナと前記
ウエハとの間隔を20mm以上150mm以下に設定
し、前記エッチング処理室の圧力を1Paから4Paの
範囲の低ガス圧力に設定し、前記高周波を300MHz
以上600MHz以下に設定し、磁場勾配を4Gcm
―1 から50Gcm ―1 の低勾配に設定し、磁場勾配/
磁場強度の値を0.1cm −1 から0.01cm −1
範囲に設定し、前記アンテナと前記ウエハとの間に、垂
直方向に第1の高温電子温度領域と第2の低温電子温度
領域を生成し、前記プラズマは、第1の高温電子温度領
域と、第2の低温電子温度領域を有し、前記第1の高温
電子温度領域を可変させながら、前記被加工物であるウ
エハ上に形成されたシリコン酸化膜をドライエッチング
するドライエッチング方法を提供する。
The present invention relates to a dry etching method of converting an etching gas into plasma and utilizing the plasma to dry-etch a workpiece.
The antenna installed in the processing chamber and emitting electromagnetic waves
Set the distance from the wafer to 20 mm or more and 150 mm or less
The pressure in the etching chamber from 1 Pa to 4 Pa.
Set to a low gas pressure in the range and set the high frequency to 300 MHz.
More than 600MHz and the magnetic field gradient is 4Gcm
-1 to 50 Gcm -1 Set to a low gradient, magnetic field gradient /
The value of the magnetic field intensity from 0.1 cm -1 of 0.01 cm -1
Set to the range, and hang between the antenna and the wafer.
A first high-temperature electron temperature region and a second low-temperature electron temperature in the direct direction
A region is generated, and the plasma has a first high temperature electron temperature region and a second low temperature electron temperature region, and the workpiece is processed while changing the first high temperature electron temperature region. A dry etching method for dry etching a silicon oxide film formed on a wafer is provided.

【0031】本発明は、更に前記第1の高温電子温度領
域は、選択的にCF系のラジカルを生成する領域であ
り、前記第2の低温電子温度領域は、選択的にF系のラ
ジカルを生成する領域であるドライエッチング方法を提
供する。
In the present invention, the first high-temperature electron temperature region is a region for selectively producing CF-based radicals, and the second low-temperature electron temperature region is for selectively producing F-based radicals. A dry etching method that is a region to be generated is provided.

【0032】 本発明は、更に前記ドライエッチングは、
圧力が0.1Pa以上4Pa以下で行われるドライエッ
チング方法を提供する。
The present invention further provides the dry etching
Provided is a dry etching method performed at a pressure of 0.1 Pa or more and 4 Pa or less.

【0033】 本発明は、更に前記ドライエッチングは、
水素を含むガスを添加して行われるドライエッチング方
法を提供する。
In the present invention, the dry etching further comprises
A dry etching method performed by adding a gas containing hydrogen.

【0034】本発明は、更に前記第1の高温電子温度は
2eV以上4eV以下であり、前記第2の低温電子温度
は5eV以上であるドライエッチング方法を提供する。
The present invention further provides a dry etching method in which the first high temperature electron temperature is 2 eV or higher and 4 eV or lower and the second low temperature electron temperature is 5 eV or higher.

【0035】本発明は、処理室に磁場を印加し、エッチ
ングガスをプラズマ化し、前記プラズマを利用して、被
加工物をドライエッチングするドライエッチング方法に
おいて、前記エッチング処理室に配設され、電磁波を放
射するアンテナと前記ウエハとの間隔を20mm以上1
50mm以下に設定し、前記エッチング処理室の圧力を
1Paから4Paの範囲の低ガス圧力に設定し、前記高
周波を300MHz以上600MHz以下に設定し、磁
場勾配を4Gcm ―1 から50Gcm ―1 の低勾配に設
定し、磁場勾配/磁場強度の値を0.1cm −1 から
0.01cm −1 の範囲に設定し、前記アンテナと前記
ウエハとの間に、垂直方向に第1の高温電子温度領域と
第2の低温電子温度領域を生成し、前記磁場の磁場勾配
を変化させながら、前記被加工物をドライエッチングす
るドライエッチング方法を提供する。
The present invention, a magnetic field is applied to the processing chamber, the etching gas into plasma, by using the plasma, in the dry etching process for dry-etching a workpiece, is disposed in the etching chamber, the electromagnetic wave Let go
The distance between the radiating antenna and the wafer is 20 mm or more 1
The pressure in the etching chamber is set to 50 mm or less.
Set to a low gas pressure in the range of 1 Pa to 4 Pa,
Set the frequency above 300MHz and below 600MHz,
The field gradient is set to a low gradient of 4 Gcm -1 to 50 Gcm -1.
The value of magnetic field gradient / magnetic field strength from 0.1 cm −1
It is set in the range of 0.01 cm −1 , and the antenna and the
A first hot electron temperature region in the vertical direction between the wafer and
A dry etching method is provided in which a second low-temperature electron temperature region is generated and the magnetic field gradient of the magnetic field is changed while dry etching the workpiece.

【0036】 本発明は、更に前記被加工物は、ウエハ上
に形成されたシリコン酸化膜であるドライエッチング方
法を提供する。
The present invention further provides a dry etching method, wherein the workpiece is a silicon oxide film formed on a wafer.

【0037】 本発明は、更に前記磁場勾配は、磁場勾配
/磁場強度の値が0.1cm−1以下0.01cm−1
以上の範囲で制御されるドライエッチング方法を提供す
る。
In the present invention, the magnetic field gradient is such that the value of magnetic field gradient / magnetic field strength is 0.1 cm -1 or less and 0.01 cm -1.
A dry etching method controlled within the above range is provided.

【0038】 本発明は、更に前記ドライエッチングは、
圧力が0.1Pa以上4Pa以下で行われるドライエッ
チング方法を提供する。
In the present invention, the dry etching further comprises
Provided is a dry etching method performed at a pressure of 0.1 Pa or more and 4 Pa or less.

【0039】 本発明は、更に前記ドライエッチングは、
水素を含むガスを添加して行われるドライエッチング方
法を提供する。
In the present invention, the dry etching further comprises
A dry etching method performed by adding a gas containing hydrogen.

【0040】本発明は、更に前記第1の高温電子温度は
2eV以上4eV以下であり、前記第2の低温電子温度
は5eV以上であるドライエッチング方法を提供する。
The present invention further provides a dry etching method in which the first high temperature electron temperature is 2 eV or higher and 4 eV or lower and the second low temperature electron temperature is 5 eV or higher.

【0041】本発明は、エッチング処理室に高周波及び
磁場を発生させてプラズマを生成して半導体装置を製造
するためのウエハに対してエッチング処理するドライエ
ッチング方法において、前記エッチング処理室に配設さ
れ、電磁波を放射するアンテナと前記ウエハとの間隔を
20mm以上150mm以下に設定し、前記エッチング
処理室の圧力を1Paから4Paの範囲の低ガス圧力に
設定し、前記高周波を300MHz以上600MHz以
下に設定し、磁場勾配を4Gcm ―1 から50Gcm
―1 の低勾配に設定し、磁場勾配/磁場強度の値を0.
1cm −1 から0.01cm −1 の範囲に設定し、前記
アンテナと前記ウエハとの間に、垂直方向に第1の高温
電子温度領域と第2の低温電子温度領域を生成し、処理
室内にフロロカーボンを含むガスを導入し、前記ガスを
プラズマ化させ、前記プラズマ中のフッ素ラジカル、フ
ロロカーボンラジカル、イオンの生成量を、被加工物の
エッチング中に独立に制御して、前記被加工物をドライ
エッチングするドライエッチング方法を提供する。
The present invention provides a high frequency and high frequency etching chamber.
Semiconductor devices are manufactured by generating a magnetic field to generate plasma
Dryer for etching the wafer
In the etching method, the
The distance between the antenna that radiates electromagnetic waves and the wafer.
The etching is set to 20 mm or more and 150 mm or less.
Reduce the pressure in the processing chamber to a low gas pressure in the range of 1 Pa to 4 Pa
Set the high frequency to 300MHz or more and 600MHz or less
Set to below, magnetic field gradient from 4Gcm- 1 to 50Gcm
Set a low gradient of -1 and set the value of magnetic field gradient / magnetic field strength to 0.
It is set in the range of 1 cm −1 to 0.01 cm −1 , and
A first high temperature vertically between the antenna and the wafer.
An electron temperature region and a second low temperature electron temperature region are generated, a gas containing fluorocarbon is introduced into the processing chamber, the gas is turned into plasma, and the production amount of fluorine radicals, fluorocarbon radicals, and ions in the plasma is controlled. independently controlled during the etching of the workpiece, the workpiece providing a de dry etching how to dry etching.

【0042】 本発明は、更に前記フッ素ラジカル、フロ
ロカーボンラジカルの量を、前記被加工物のエッチング
中に、変化させるドライエッチング方法を提供する。
The present invention further provides a dry etching method in which the amounts of the fluorine radicals and fluorocarbon radicals are changed during the etching of the workpiece.

【0043】[0043]

【0044】[0044]

【0045】[0045]

【0046】[0046]

【0047】[0047]

【0048】[0048]

【0049】[0049]

【0050】[0050]

【0051】[0051]

【0052】[0052]

【0053】[0053]

【0054】[0054]

【0055】[0055]

【0056】[0056]

【0057】[0057]

【0058】[0058]

【0059】[0059]

【0060】[0060]

【0061】[0061]

【0062】[0062]

【発明の実施の形態】(実施例1) 本発明に用いるドライエッチング装置を図4に示す。こ
の装置ではエッチング処理室1にエッチングガスを導入
し、マイクロ波発生器2において900MHzから2.
45GHzの間の高周波を発生させ、この高周波を導波
管3を通し、エッチング処理室1に輸送してガスプラズ
マを発生させる。ECR領域の鉛直方向の磁場勾配がE
CR領域の磁場強度に対し、広い範囲で制御できるよう
にエッチング処理室周辺に磁場発生用のソレノイドコイ
ルを4つ設置する。これらのソレノイドコイル4によっ
て、0から875ガウスの間の磁場が処理台のほぼ真上
にくるように4つのコイル電流を制御し、エレクトロン
サイクロトロン共鳴(ECR)を用いて電子密度が10
11個/cm以上の高密度プラズマを発生させる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (Embodiment 1) FIG. 4 shows a dry etching apparatus used in the present invention. In this apparatus, an etching gas is introduced into the etching processing chamber 1 and the microwave generator 2 is operated from 900 MHz to 2.
A high frequency of 45 GHz is generated, and the high frequency is transported to the etching processing chamber 1 through the waveguide 3 to generate a gas plasma. The vertical magnetic field gradient in the ECR region is E
Four solenoid coils for magnetic field generation are installed around the etching processing chamber so that the magnetic field strength in the CR region can be controlled in a wide range. These solenoid coils 4 control the four coil currents so that the magnetic field between 0 and 875 Gauss is almost directly above the processing table, and the electron density is adjusted to 10 by using electron cyclotron resonance (ECR).
A high density plasma of 11 pieces / cm 3 or more is generated.

【0063】ECR領域の磁場勾配は、磁場勾配/磁場
強度の値が0.1cm−1から0.01cm−1の範囲で
制御する。エッチング処理室1には処理台5があり、こ
の上に被処理物6を設置して、ガスプラズマによりエッ
チング処理する。エッチングガスは、ガス流量制御装置
を通してエッチング処理室1に導入され、排気ポンプ7
によりエッチング処理室1の外に排気される。被処理物
を設置する処理台5には高周波電源12を備え、400
KHzから13.56MHz までの高周波バイアスを印
できる。処理台の位置は、処理台の対向面(ガス導入
口11)から距離が20mmから150mmの範囲で固
定することができる。
The magnetic field gradient in the ECR region is controlled in the range of the value of magnetic field gradient / magnetic field strength from 0.1 cm -1 to 0.01 cm -1 . The etching processing chamber 1 has a processing table 5, on which an object 6 to be processed is placed, and etching processing is performed by gas plasma. The etching gas is introduced into the etching processing chamber 1 through the gas flow rate control device, and the exhaust pump 7
Thus, the gas is exhausted to the outside of the etching processing chamber 1. The processing table 5 on which the object to be processed is installed is equipped with a high-frequency power source 12,
A high frequency bias from KHz to 13.56 MHz can be applied. The position of the processing table can be fixed within a range of 20 mm to 150 mm from the facing surface (gas introduction port 11) of the processing table.

【0064】この装置に、被処理物として8インチシリ
コンウエハを搬送する。このシリコンウエハ上には厚さ
2mmの酸化膜が形成されその上部にはマスクパターン
を転写したレジストマスクが形成されている。レジスト
マスクには、200nm径のホールが形成されている。
An 8-inch silicon wafer is transferred to this apparatus as an object to be processed. An oxide film having a thickness of 2 mm is formed on the silicon wafer, and a resist mask to which a mask pattern is transferred is formed on the oxide film. Holes having a diameter of 200 nm are formed in the resist mask.

【0065】この装置に、Ar400sccm、C
10sccm、CHを5sccmガス導入口より処理室に
導入しガス圧力を2Paにする。2.45GHz ,1k
Wの高周波をマイクロ波発生器より発生させ、処理台8
00KHz,1000Wのバイアスを印加し、酸化膜を
エッチングする。処理台の位置をマイクロ波導入窓から
100mmとして、ウエハの真上6cmの位置で磁場強
度が875ガウス、その位置における磁場勾配が50ガ
ウス/cmとなるようにコイル電流を調整する。その条
件で、ECR領域の厚さは10mm程度で、電子温度は
10eV程度である。ECR領域以外の電子温度は3e
V程度になる。すなわち、約10mmの厚さの高電子領
域と約90mmの厚さの低電子領域が形成される。Fの
一部は、CHから生成されるHと反応して除外さ
れる。このため、CからのFの生成量はCF
対し2倍程度であるが、ウエハに入射するF/CF
比率は、0.6程度になると推定できる。電子密度は3
×1011個/cm程度で、イオン電流密度は5mA
/cm程度になる。この条件で、酸化膜のエッチング
速度は約700nm/min で、レジストに対する選
択比は5である。加工形状はほぼ垂直な形状が得られる
が、同じ条件でガス圧力を5Paまで高くすると、斜め
に入射するイオンのため20nmほど横方向に削れがホ
ール内に見られる。ガス圧力、4Pa以下でほぼ垂直な
加工形状になる。
Ar 400 sccm, C 4 F 8 of 10 sccm, and CH 2 F 2 of 5 sccm are introduced into the processing chamber into the processing chamber, and the gas pressure is set to 2 Pa. 2.45 GHz, 1k
Generate high frequency of W from the microwave generator and
A bias of 00 KHz and 1000 W is applied to etch the oxide film. The position of the processing table is set to 100 mm from the microwave introduction window, and the coil current is adjusted so that the magnetic field strength is 875 gauss at a position 6 cm above the wafer and the magnetic field gradient at that position is 50 gauss / cm. Under that condition, the ECR region has a thickness of about 10 mm and an electron temperature of about 10 eV. Electron temperature outside ECR region is 3e
It will be about V. That is, a high electron region having a thickness of about 10 mm and a low electron region having a thickness of about 90 mm are formed. A part of F is excluded by reacting with H generated from CH 2 F 2 . Therefore, although the amount of F from C 4 F 8 is two times with respect to CF 2, the ratio of F / CF 2 incident on the wafer can be estimated to be around 0.6. Electron density is 3
Ion current density is 5 mA at about 10 11 cells / cm 3.
/ Cm 2 or so. Under this condition, the etching rate of the oxide film is about 700 nm / min, and the selection ratio for the resist is 5. Although the processed shape is almost vertical, when the gas pressure is increased up to 5 Pa under the same conditions, a 20 nm lateral shaving is observed in the hole due to obliquely incident ions. When the gas pressure is 4 Pa or less, the processed shape becomes almost vertical.

【0066】磁場勾配を15G/cmにすると、ECR
領域の厚さは、20mm程度に広がる。この結果、ウエ
ハに入射するF/CF比は0.3程度に小さくなる。
一方、プラズマ密度は磁場勾配を変えてもほとんど変化
せず、両者の場合、イオン電流密度は5mA/cm
度になる。このため、酸化膜のエッチング速度は、ほと
んど変わらず平面部では700nm/min 程度にな
る。これに対し、Fの比率が小さくなるためレジスト選
択比は30とよくなるが、CFが過剰にあるため、酸
化膜は深さ約1mmまでエッチングされ停止する
When the magnetic field gradient is set to 15 G / cm, ECR
The thickness of the region spreads to about 20 mm. As a result, the F / CF 2 ratio incident on the wafer is reduced to about 0.3.
On the other hand, the plasma density hardly changes even if the magnetic field gradient is changed, and in both cases, the ion current density is about 5 mA / cm 2 . For this reason, the etching rate of the oxide film is almost unchanged, and is about 700 nm / min in the flat portion. In contrast, resist selectivity for the ratio of F decreases is better and 30, since the CF 2 is excessive, oxide film is stopped is etched to a depth of about 1 mm.

【0067】エッチング中に磁場勾配を、15ガウス/
cmから50G/cmに、毎分12G/cmで変化させ
ると、変えるとエッチング速度は700nm/min
程度で、エッチングは停止することなく、3分ほどで終
了する。レジストに対する選択比は20程度になり、磁
場勾配50G/cmのエッチングに比べレジスト選択比
が大きく改善される。
A magnetic field gradient of 15 Gauss /
When changing from cm to 50 G / cm at 12 G / cm / min, the etching rate is 700 nm / min.
The etching is completed in about 3 minutes without stopping. The selectivity with respect to the resist is about 20, and the resist selectivity is greatly improved as compared with etching with a magnetic field gradient of 50 G / cm.

【0068】このように磁場勾配を制御するとイオン電
流を一定に保ったまま、F/CF比を変えることがで
きる。磁場勾配を小さくすることによってレジストに対
する選択比は高くなる。しかしながら、磁場勾配をより
小さくするということは、エッチング装置内で均一な磁
場を形成することを意味し、これを同じ磁場強度で実現
するためには、エッチング装置周辺に多くのコイルを設
置する必要がある。これに対し、磁場強度を小さくする
と、磁場勾配もそれに比例して小さくなるので、容易に
磁場勾配を小さくすることができる。ECRを形成する
磁場強度は、マイクロ波の周波数によって決まるので、
磁場強度および磁場勾配を小さくするには、マイクロ波
の低周波数化が有利である。
By controlling the magnetic field gradient in this way, the F / CF 2 ratio can be changed while keeping the ion current constant. By reducing the magnetic field gradient, the selectivity to resist is increased. However, making the magnetic field gradient smaller means forming a uniform magnetic field in the etching apparatus, and in order to achieve this with the same magnetic field strength, it is necessary to install many coils around the etching apparatus. There is. On the other hand, when the magnetic field strength is reduced, the magnetic field gradient is also reduced in proportion thereto, so that the magnetic field gradient can be easily reduced. Since the magnetic field strength that forms the ECR depends on the frequency of the microwave,
To reduce the magnetic field strength and magnetic field gradient, it is advantageous to lower the microwave frequency.

【0069】(実施例2) 次に同じ装置を用いてマイクロ波の周波数を900MH
zにした場合について説明する。ウエハの真上60mm
の位置で磁場強度が320ガウス、その位置における磁
場勾配が20ガウス/cmとなるようにコイル電流を調
整する。この条件では、ECR領域の厚さは20mm程
度で、磁場勾配/磁場強度がほぼ一定の条件では、2.
45GHz の場合に比べ、ECR領域は約2倍に広が
る。このため、同じ条件でガスを導入した場合、イオン
電流密度は5mA/cm程度と2.45GHzとほぼ同じ
であるが、ウエハに入射するF/CFの比率は、0.
7 程度になると推定できる。このため、酸化膜のエッ
チング速度は約700nm/min で、レジストに対
する選択比は15になる。
(Example 2) Next, using the same apparatus, the microwave frequency was set to 900 MHz.
The case of using z will be described. 60 mm above the wafer
The coil current is adjusted so that the magnetic field strength is 320 gauss at the position and the magnetic field gradient is 20 gauss / cm at that position. Under this condition, the thickness of the ECR region is about 20 mm, and under the condition that the magnetic field gradient / magnetic field strength is almost constant, 2.
The ECR region is approximately doubled as compared with the case of 45 GHz. Therefore, when the gas is introduced under the same conditions, the ion current density is about 5 mA / cm 2 , which is almost the same as 2.45 GHz, but the ratio of F / CF 2 incident on the wafer is 0.
It can be estimated to be about 7. Therefore, the etching rate of the oxide film is about 700 nm / min, and the selection ratio to the resist is 15.

【0070】(実施例3) 次に図5の装置を用いた別の実施形態について説明す
る。この装置ではエッチング処理室1にエッチングガス
を導入し、高周波電源503において生成した300M
Hzから900MHzの間の高周波をアンテナ502か
らエッチング処理室1に導入してガスプラズマを発生さ
せる。高効率放電のために磁場発生用のソレノイドコイ
ル4をエッチング処理室周辺に3つ配置し、0から32
0ガウスの間の磁場が処理台のほぼ真上にくるように2
つのコイル電流を制御し、エレクトロンサイクロトロン
共鳴(ECR)を用いて電子密度が1011個/cm
以上の高密度プラズマを発生させる。エッチング処理室
1には処理台5があり、この上に被処理物6を設置し
て、ガスプラズマによりエッチング処理する。エッチン
グガスは、ガス流量制御装置を通してエッチング処理室
1に導入され、排気ポンプ7によりエッチング処理室1
の外に排気される。被処理物を設置する処理台5には高
周波電源12を備え、400KHzから13.56MH
z までの高周波バイアスを印加できる。処理台の位置
は、マイクロ波導入窓から距離が20mmから150m
mの範囲で固定することができる。
Example 3 Next, another embodiment using the apparatus of FIG. 5 will be described. In this device, an etching gas was introduced into the etching processing chamber 1 to generate 300 M in the high frequency power source 503.
A high frequency between Hz and 900 MHz is introduced from the antenna 502 into the etching processing chamber 1 to generate gas plasma. Three solenoid coils 4 for generating a magnetic field are arranged around the etching chamber for high-efficiency discharge.
2 so that the magnetic field between 0 gauss is almost right above the processing table.
The electron density is 1011 electrons / cm 3 by controlling two coil currents and using electron cyclotron resonance (ECR).
The above high-density plasma is generated. The etching processing chamber 1 has a processing table 5, on which an object 6 to be processed is placed, and etching processing is performed by gas plasma. The etching gas is introduced into the etching process chamber 1 through the gas flow rate control device, and the exhaust pump 7 drives the etching gas into the etching process chamber 1.
Exhausted outside. The processing table 5 on which the object to be processed is installed is equipped with a high frequency power source 12, and 400 KHz to 13.56 MH
A high frequency bias up to z can be applied. The position of the processing table is 20 mm to 150 m from the microwave introduction window.
It can be fixed within the range of m.

【0071】この装置に、被処理物として8インチシリ
コンウエハを搬送する。このシリコンウエハ上には厚さ
0.1mmの窒化ケイ素膜、その上に厚さ1.5mmの酸
化膜が形成されその上部にはマスクパターンを転写した
レジストマスクが形成されている。レジストマスクに
は、150nm径のホールが形成されている。
An 8-inch silicon wafer is transferred to this apparatus as an object to be processed. A silicon nitride film having a thickness of 0.1 mm is formed on the silicon wafer, an oxide film having a thickness of 1.5 mm is formed on the silicon nitride film, and a resist mask to which a mask pattern is transferred is formed on the silicon nitride film. A hole having a diameter of 150 nm is formed in the resist mask.

【0072】この装置に、Ar200sccm、C
10sccmをガス導入口より処理室に導入しガス圧力を1
Paにする。450MHz,1kWの高周波によりガス
プラズマを生成し、処理台に800KHz,800Wの
バイアスを印加し、酸化膜をエッチングする。処理台の
位置をアンテナ502から60mmとして、ウエハの真
上40mmの位置で磁場強度が160ガウス、その位置
における磁場勾配が4ガウス/cmとなるようにコイル
電流を調整する。この条件で、ECR領域の厚さは50
mm程度で、電子温度は8eV程度である。ECR領域
以外の電子温度は2eV程度になる。Cの解離に
より、F/CFの生成比は1.0程度になるが、ウエ
ハ対向面のポリマーとFとの反応によりFのウエハ入射
量は少なくなる。このため、ウエハに入射するF/CF
の比率は、0.5程度になると推定される。イオン電
流密度は5mA/cm程度になる。この条件で、酸化
膜のエッチング速度は約700nm/min でレジス
トに対する選択比は20、下地の窒素化膜に対する選択
比は30である。
Ar 200 sccm and 10 sccm of C 4 F 8 were introduced into the processing chamber through the gas introduction port and the gas pressure was set to 1 in this apparatus.
Set to Pa. Gas plasma is generated with a high frequency of 450 MHz and 1 kW, and a bias of 800 KHz and 800 W is applied to the processing table to etch the oxide film. The position of the processing table is set to 60 mm from the antenna 502, and the coil current is adjusted so that the magnetic field strength is 160 gauss at a position 40 mm directly above the wafer and the magnetic field gradient at that position is 4 gauss / cm. Under this condition, the thickness of the ECR region is 50
The electron temperature is about 8 eV in mm. The electron temperature outside the ECR region is about 2 eV. Although the generation ratio of F / CF 2 becomes about 1.0 due to the dissociation of C 4 F 8, the amount of F incident on the wafer decreases due to the reaction between the polymer on the wafer facing surface and F. Therefore, the F / CF incident on the wafer
The ratio of 2 is estimated to be about 0.5. The ion current density is about 5 mA / cm 2 . Under this condition, the etching rate of the oxide film is about 700 nm / min, the selection ratio to the resist is 20, and the selection ratio to the underlying nitrogenized film is 30.

【0073】この条件で、酸化膜の膜厚が3mm、コン
タクトホール径が150nmのエッチングを行うと深さ
約2mmで停止してしまう。従来技術では、このような
場合、酸素ガスを添加しエッチング停止を防止する必要
があった。酸素ガスを添加する場合、エッチング停止が
起きない条件では、レジストの選択比は、5程度に低下
する。これに対し、磁場勾配を4ガウス/cmから10
ガウス/cmに大きくし、Fの発生量増やすと、酸化
膜の膜厚が3mm、コンタクトホールの径が150nm
のエッチングでは、途中で停止することなくほぼ垂直な
加工形状が得られる。このとき、レジストに対する選択
比は10程度に小さくなるが、酸素添加に比べ大きくな
る。
Under this condition, if etching is performed with a film thickness of the oxide film of 3 mm and a contact hole diameter of 150 nm, the etching stops at a depth of about 2 mm. In the prior art, in such a case, it was necessary to add oxygen gas to prevent the etching stop. When oxygen gas is added, the selection ratio of the resist is reduced to about 5 under the condition that etching stop does not occur. On the other hand, the magnetic field gradient from 4 gauss / cm to 10
When the amount of F generated is increased to Gauss / cm, the oxide film thickness is 3 mm and the contact hole diameter is 150 nm.
In the above etching, a substantially vertical processed shape can be obtained without stopping halfway. At this time, the selection ratio for the resist is reduced to about 10, but it is higher than that for the addition of oxygen.

【0074】このように、同じガス条件でも磁場勾配を
変えF/CF比を制御することにより、異なるエッチ
ング条件に対応することが容易になるとともに、酸素ガ
ス等の添加が不要になる。
As described above, by changing the magnetic field gradient and controlling the F / CF 2 ratio even under the same gas condition, it becomes easy to deal with different etching conditions, and addition of oxygen gas or the like becomes unnecessary.

【0075】プラズマ形成用の高周波電源の周波数を3
00MHzから900MHzの範囲内で変えても、磁場
勾配を制御することにより、450MHzと同様な結果
が得られる。周波数を低くすると、ソレノイドコイルが
小さくなり、低磁場勾配の条件が実現しやすいことか
ら、特に、300MHzから600MHzの周波数が望
ましい。ガス圧力については、ガス圧力を5Pa程度に
高くすると横方向に酸化膜の削れが見え、0.1Pa 以
下の低ガス圧力では、CFの入射量が少なくなるた
め、高い選択比を維持したまま十分なエッチング速度を
得ることが難しくなる。したがって、ガス圧力としては
特に0.1Pa から4Paが望ましい。
The frequency of the high frequency power source for plasma formation is set to 3
Even if it is changed within the range of 00 MHz to 900 MHz, the same result as 450 MHz can be obtained by controlling the magnetic field gradient. When the frequency is lowered, the size of the solenoid coil is reduced and the condition of the low magnetic field gradient is easily realized. Therefore, the frequency of 300 MHz to 600 MHz is particularly desirable. Regarding the gas pressure, when the gas pressure is increased to about 5 Pa, the oxide film is seen to be scraped in the lateral direction, and at a low gas pressure of 0.1 Pa or less, the incident amount of CF 2 is small, so the high selection ratio is maintained. It becomes difficult to obtain a sufficient etching rate. Therefore, the gas pressure is particularly preferably 0.1 Pa to 4 Pa.

【0076】先述のアンテナに印加する高周波の周波数
が450MHz、磁場勾配が4ガウス/cmと同じエッ
チング条件で、ウエハとアンテナの距離を60mmから
100mmに変え、1.5mm の酸化ケイ素膜、コンタ
クトホールの径150nmの加工を行う。距離を長くす
ることにより、低電子温度領域が増加するとともに、ウ
エハ対向面におけるF消費の影響が小さくなるため、F
の相対的な入射量は増加する。このため、レジストや窒
素化膜に対する選択比はそれぞれ10と12と小さくな
る。ウエハとアンテナの距離が100mm以上では、選
択比の変化は見られなかった。この条件に、CH
ガスを5sccm程度加えると、レジストの選択比は20、
窒素化膜の選択比は25程度になるが、CHは堆
積性が強く内壁面に付着するためクリーニングの頻度が
増え、スループットが低下する。すなわち、ウエハとア
ンテナの距離を60mmに短くし、選択比を向上させる
方がスループットの点で有利になる。逆にウエハとアン
テナの距離を40mmまで短くすると、Fの入射量が減
り、選択比は大きくなるが、1.2mm 程度の深さでエ
ッチングが停止する。このように、ウエハとアンテナ距
離、磁場勾配の制御によりFの相対的な入射量を制御す
ることにより、ガスを添加することなく所望のエッチン
グ条件は達成できる。
The distance between the wafer and the antenna was changed from 60 mm to 100 mm under the same etching conditions that the frequency of the high frequency applied to the antenna was 450 MHz and the magnetic field gradient was 4 gauss / cm, and a 1.5 mm silicon oxide film and a contact hole were used. Is processed to a diameter of 150 nm. By increasing the distance, the low electron temperature region is increased, and the influence of F consumption on the wafer facing surface is reduced.
The relative incident amount of is increased. Therefore, the selection ratios for the resist and the nitrided film are as small as 10 and 12, respectively. No change in the selection ratio was observed when the distance between the wafer and the antenna was 100 mm or more. Under this condition, CH 2 F 2
When gas is added at about 5 sccm, the resist selectivity is 20,
The selection ratio of the nitriding film is about 25, but since CH 2 F 2 has a strong deposition property and adheres to the inner wall surface, the frequency of cleaning increases and the throughput decreases. That is, it is more advantageous in terms of throughput to shorten the distance between the wafer and the antenna to 60 mm and improve the selection ratio. On the contrary, when the distance between the wafer and the antenna is shortened to 40 mm, the incident amount of F decreases and the selection ratio increases, but etching stops at a depth of about 1.2 mm 2. Thus, by controlling the relative incident amount of F by controlling the distance between the wafer and the antenna and the magnetic field gradient, desired etching conditions can be achieved without adding gas.

【0077】次に図6の装置を用いた別の実施形態につ
いて説明する。この装置ではエッチング処理室1にエッ
チングガスを導入し、第一の高周波電源601および第
二の高周波電源602において10−100MHzの間
の高周波を発生させ、この高周波をリングアンテナ60
3,604からそれぞれエッチング処理室1に導入して
ガスプラズマを発生させる。プラズマの電子密度は10
11個/cm以上の高密度プラズマになる。エッチン
グ処理室1には処理台5があり、この上に被処理物6を
設置して、ガスプラズマによりエッチング処理する。エ
ッチングガスは、ガス流量制御装置を通してエッチング
処理室1に導入され、排気ポンプ7によりエッチング処
理室1の外に排気される。被処理物を設置する処理台5
には高周波電源12を備え、400KHzから13.5
6MHz までの高周波バイアスを印加できる。
Next, another embodiment using the apparatus of FIG. 6 will be described. In this apparatus, an etching gas is introduced into the etching processing chamber 1 to generate a high frequency between 10-100 MHz in the first high frequency power source 601 and the second high frequency power source 602, and the high frequency is generated by the ring antenna 60.
Gas plasma is generated by introducing gas plasma into the etching chamber 1 from 3, 604 respectively. The electron density of plasma is 10
It becomes a high density plasma of 11 pieces / cm 3 or more. The etching processing chamber 1 has a processing table 5, on which an object 6 to be processed is placed, and etching processing is performed by gas plasma. The etching gas is introduced into the etching processing chamber 1 through the gas flow rate control device, and is exhausted outside the etching processing chamber 1 by the exhaust pump 7. Processing table 5 for setting the object to be processed
Equipped with a high-frequency power source 12 from 400 KHz to 13.5
High frequency bias up to 6MHz can be applied.

【0078】この装置に、被処理物として8インチシリ
コンウエハを搬送する。このシリコンウエハ上には厚さ
2mmの酸化膜が形成されその上部にはマスクパターン
を転写したレジストマスクが形成されている。レジスト
マスクには、200nm径のホールが形成されている。
An 8-inch silicon wafer is transferred to this apparatus as an object to be processed. An oxide film having a thickness of 2 mm is formed on the silicon wafer, and a resist mask to which a mask pattern is transferred is formed on the oxide film. Holes having a diameter of 200 nm are formed in the resist mask.

【0079】この装置に、Ar400sccm、C
10sccmをガス導入口より処理室に導入しガス圧力を3
Paにする。13.56MHz の1500Wの高周波を
第一のリングアンテナ603に印加し、13.56MH
z の1000Wの高周波を第二のリングアンテナ60
4に印加し、ガスプラズマを発生させ、処理台に800
kHz,1200Wのバイアスを印加し、酸化膜をエッ
チングする。この条件で、第一のリングアンテナの高さ
付近の電子温度は、約10eVでウエハ付近では4eV
になる。酸化膜のエッチング速度は約700nm/mi
n でレジストに対する選択比は25程度になるが、コ
ンタクトホールの中途でエッチングの停止が見られる。
Ar 400 sccm and 10 sccm of C 4 F 8 were introduced into the processing chamber through the gas introduction port, and the gas pressure was set to 3 in this apparatus.
Set to Pa. A high frequency of 1500 W of 13.56 MHz is applied to the first ring antenna 603, and 13.56 MH
The high frequency of 1000 W of z is applied to the second ring antenna 60.
4 to generate a gas plasma, 800 on the processing table
A bias of kHz and 1200 W is applied to etch the oxide film. Under this condition, the electron temperature near the height of the first ring antenna is about 10 eV and 4 eV near the wafer.
become. The etching rate of the oxide film is about 700 nm / mi
The selection ratio of n to the resist is about 25, but the etching is stopped in the middle of the contact hole.

【0080】第二のリングアンテナ604に印加する高
周波パワーを500Wにすると、ウエハ付近の電子温度
は2eV程度に小さくなる。プラズマ密度は第一のリン
グアンテナでほぼ決まるため、イオン電流密度は変わら
ず、酸化膜のエッチング速度は700nm/min で
あるが、電子温度の低下によりレジストの選択比は10
程度に小さくなる。しかしこの条件では、エッチングの
停止は生じない。
When the high frequency power applied to the second ring antenna 604 is set to 500 W, the electron temperature near the wafer is reduced to about 2 eV. Since the plasma density is almost determined by the first ring antenna, the ion current density does not change, and the etching rate of the oxide film is 700 nm / min, but the selection ratio of the resist is 10 due to the decrease in electron temperature.
It becomes small. However, under this condition, the etching does not stop.

【0081】エッチング中に、第二のリングアンテナ6
04に印加する高周波パワーを1000Wから500W
にエッチング時間の経過とともに変えていくと、エッチ
ングの停止なく、コンタクトホールが形成され、エッチ
ング中の平均のレジストの選択比は20程度になる。
During etching, the second ring antenna 6
High frequency power applied to 04 from 1000W to 500W
When the etching time is changed, the contact hole is formed without stopping the etching, and the average resist selection ratio during etching becomes about 20.

【0082】[0082]

【発明の効果】本発明により、F/CFの生成比が任
意に制御できるため、ガス圧力,ガス流量に大きく依存
することなく、レジストや窒素化膜に対する選択比が高
い、酸化膜エッチングが可能になる。本発明を用いる
と、アスペクト比の高いコンタクトホールの加工やレジ
ストおよび窒化ケイ素膜に対して高い選択比で酸化膜の
加工ができる。1Paから4Paの低ガス圧力条件で
も、上記エッチングが可能になるため、アスペクト比の
高いコンタクトホールで垂直加工形状が得られる。
According to the present invention, since the production ratio of F / CF 2 can be arbitrarily controlled, the oxide film etching which has a high selectivity with respect to the resist and the nitriding film can be performed without largely depending on the gas pressure and the gas flow rate. It will be possible. By using the present invention, it is possible to process a contact hole having a high aspect ratio and an oxide film with a high selection ratio with respect to a resist and a silicon nitride film. Since the etching can be performed even under a low gas pressure condition of 1 Pa to 4 Pa, a vertically processed shape can be obtained with a contact hole having a high aspect ratio.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の2種類の電子温度領域の形成を示す概
念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing formation of two kinds of electron temperature regions of the present invention.

【図2】本発明の磁場勾配の制御による2種類の電子温
度領域の形成とF/CF生成比の関係を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the formation of two types of electron temperature regions and the F / CF 2 production ratio by controlling the magnetic field gradient of the present invention.

【図3】本発明のウエハとウエハ対向面の距離の制御に
よる2種類の電子温度領域の形成とF/CF生成比の
関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the formation of two types of electron temperature regions and the F / CF 2 production ratio by controlling the distance between the wafer and the surface facing the wafer according to the present invention.

【図4】本発明で用いるドライエッチング装置の断面図
である。
FIG. 4 is a sectional view of a dry etching apparatus used in the present invention.

【図5】本発明で用いる別のドライエッチング装置の断
面図である。
FIG. 5 is a sectional view of another dry etching apparatus used in the present invention.

【図6】本発明で用いる別のドライエッチング装置の断
面図である。
FIG. 6 is a sectional view of another dry etching apparatus used in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エッチング処理室、2…マイクロ波発生器、3…導
波管、4…ソレノイドコイル、5…処理台、6…被処理
台、7…排気ポンプ、8…排気バルブ、9…コンダクタ
ンスバルブ、10…ガス流量コントローラ、11,50
1…ガス導入口、12…処理台用の高周波電源、13…
石英チャンバー、101…高電子温度領域、102…低
電子温度領域、103…ウエハ対向面、201…磁場勾
配とF/CF生成比の関係を示す曲線、301…高電
子温度領域、302…エッチング装置のウエハ対向面と
ウエハ間の距離と、F/CF生成比の関係を示す曲
線、502…アンテナ、503…高周波電源、601…
第一の高周波電源、602…第二の高周波電源、603
…第一のリングアンテナ、604…第二のリングアンテ
ナ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Etching processing chamber, 2 ... Microwave generator, 3 ... Waveguide, 4 ... Solenoid coil, 5 ... Processing base, 6 ... Processing base, 7 ... Exhaust pump, 8 ... Exhaust valve, 9 ... Conductance valve, 10 ... Gas flow controller, 11, 50
1 ... Gas inlet, 12 ... High-frequency power source for processing table, 13 ...
Quartz chamber, 101 ... high electron temperature region, 102 ... low electron temperature region, 103 ... wafer facing surface 201 ... curve showing the relationship between the magnetic field gradient and F / CF 2 generation ratio, 301 ... high electron temperature region, 302 ... etching A curve showing the relationship between the distance between the wafer facing surface of the apparatus and the wafer and the F / CF 2 production ratio, 502 ... Antenna, 503 ... High frequency power supply, 601 ...
First high frequency power source, 602 ... Second high frequency power source, 603
... first ring antenna, 604 ... second ring antenna.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 清二 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 根岸 伸幸 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 平9−120957(JP,A) 特開 平6−224155(JP,A) 特開 平9−161993(JP,A) 特開 平5−198533(JP,A) 特開 平8−64585(JP,A) 特開 昭62−7131(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Seiji Yamamoto 1-280, Higashi Koikeku, Kokubunji, Tokyo Inside Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Nobuyuki Negishi, 1-280, Higashi Koikeku, Kokubunji, Tokyo Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-9-120957 (JP, A) JP-A-6-224155 (JP, A) JP-A-9-161993 (JP, A) JP-A-5-198533 (JP, A) JP-A-8-64585 (JP, A) JP-A-62-7131 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/3065

Claims (24)

(57)【特許請求の範囲】 (57) [Claims] 【請求項1】エッチング処理室に高周波及び磁場を発生
させてプラズマを生成して半導体装置を製造するための
ウエハに対してエッチング処理するドライエッチング方
法において、 前記エッチング処理室に配設され、電磁波を放射するア
ンテナと前記ウエハとの間隔を20mm以上150mm
以下に設定し、 前記エッチング処理室の圧力を1Paから4Paの範囲
の低ガス圧力に設定し、 前記高周波を300MHz以上600MHz以下に設定
し、 磁場勾配を4Gcm―1から50Gcm―1の低勾配に
設定し、 磁場勾配/磁場強度の値を0.1cm−1から0.01
cm−1の範囲に設定し、 前記アンテナと前記ウエハとの間に、垂直方向に第1の
高温電子温度領域と第2の低温電子温度領域を生成し、 前記ウエハをドライエッチングすることを特徴とするド
ライエッチング方法。
1. A dry etching method in which a high frequency and a magnetic field are generated in an etching processing chamber to generate plasma to perform etching processing on a wafer for manufacturing a semiconductor device, wherein the etching processing chamber is provided with an electromagnetic wave. The distance between the antenna that radiates the light and the wafer is 20 mm or more and 150 mm
The following is set, the pressure of the etching processing chamber is set to a low gas pressure in the range of 1 Pa to 4 Pa, the high frequency is set to 300 MHz or more and 600 MHz or less, and the magnetic field gradient is set to a low gradient of 4 Gcm -1 to 50 Gcm -1. Set the value of the magnetic field gradient / magnetic field strength from 0.1 cm −1 to 0.01
set in the range of cm -1, between the antenna and the wafer, the first hot electronic temperature region and a second low electron temperature region generated in the vertical direction, characterized in that dry etching the wafer And a dry etching method.
【請求項2】CとFが存在するエッチング処理室に、高
周波および磁場を発生させてプラズマを生成して半導体
装置を製造するためのウエハに対してエッチング処理す
るドライエッチング方法において、 前記エッチング処理室の圧力を1Paから4Paの範囲
の低ガス圧力に設定し、 前記エッチング処理室に配設され、電磁波を放射するア
ンテナと前記ウエハとの間隔を20mm以上150mm
以下に設定し、 前記高周波を300MHz以上600MHz以下に設定
し、 磁場勾配を4Gcm―1から50Gcm―1の低勾配に
設定し、 磁場勾配/磁場強度の値を0.1cm−1から0.01
cm−1の範囲に設定し、 前記磁場勾配により、前記アンテナと前記ウエハとの間
に、垂直方向に第1の高温電子温度領域と第2の低温電
子温度領域を生成し、前記プラズマ中のCF2ラジカル
に対するFラジカル及びイオンについて、それぞれの量
を独立に生成し、 前記ウエハをドライエッチングすることを特徴とするド
ライエッチング方法。
2. A dry etching method for etching a wafer for producing a semiconductor device by generating a high frequency and a magnetic field to generate plasma in an etching treatment chamber in which C and F are present. The pressure of the chamber is set to a low gas pressure in the range of 1 Pa to 4 Pa, and the distance between the antenna arranged in the etching chamber and radiating electromagnetic waves and the wafer is 20 mm or more and 150 mm.
The high frequency is set to 300 MHz or more and 600 MHz or less, the magnetic field gradient is set to a low gradient of 4 Gcm -1 to 50 Gcm -1 , and the value of the magnetic field gradient / magnetic field strength is 0.1 cm -1 to 0.01
cm −1 , and by the magnetic field gradient, a first high temperature electron temperature region and a second low temperature electron temperature region are generated in the vertical direction between the antenna and the wafer, A dry etching method, characterized in that respective amounts of F radicals and ions with respect to CF 2 radicals are independently generated, and the wafer is dry-etched.
【請求項3】CとFが存在するエッチング処理室に、高
周波および磁場を発生させてプラズマを生成して絶縁膜
が形成された半導体装置を製造するためのウエハに対し
てエッチング処理するドライエッチング方法において、 前記エッチング処理室の圧力を1Paから4Paの範囲
の低ガス圧力に設定し、 前記エッチング処理室に配設され、電磁波を放射するア
ンテナと前記ウエハとの間隔を20mm以上150mm
以下に設定し、 前記高周波を300MHz以上600MHz以下に設定
し、 磁場勾配を4Gcm―1から50Gcm―1の低勾配に
設定し、 磁場勾配/磁場強度の値を0.1cm−1から0.01
cm−1の範囲に設定し、 前記アンテナと前記ウエハとの間に、垂直方向に第1の
高温電子温度領域と第2の低温電子温度領域を生成し、
前記絶縁膜のエッチングプロセスに対応して、前記プラ
ズマ中のCF2ラジカルに対するFラジカル及びイオン
について、それぞれの生成量を独立に制御しながら、前
記絶縁膜をドライエッチングすることを特徴とするドラ
イエッチング方法。
3. Dry etching for etching a wafer for producing a semiconductor device having an insulating film formed by generating a high frequency and a magnetic field to generate plasma in an etching processing chamber in which C and F are present. In the method, the pressure of the etching processing chamber is set to a low gas pressure in the range of 1 Pa to 4 Pa, and the distance between the wafer and the antenna that is disposed in the etching processing chamber and emits electromagnetic waves is 20 mm or more and 150 mm.
The high frequency is set to 300 MHz or more and 600 MHz or less, the magnetic field gradient is set to a low gradient of 4 Gcm -1 to 50 Gcm -1 , and the value of the magnetic field gradient / magnetic field strength is 0.1 cm -1 to 0.01
set in the range of cm -1, between the antenna and the wafer to produce a first hot electron temperature region and a second low electron temperature region in the vertical direction,
Corresponding to the etching process of the insulating film, dry etching is performed on the insulating film while independently controlling the production amounts of F radicals and ions with respect to CF2 radicals in the plasma. .
【請求項4】CとFが存在するエッチング処理室に、高
周波および磁場を発生させてプラズマを生成して半導体
装置を製造するためのウエハに対してエッチング処理す
るドライエッチング方法において、 前記エッチング処理室の圧力を1Paから4Paの範囲
の低ガス圧力に設定し、 前記エッチング処理室に配設され、電磁波を放射するア
ンテナと、前記ウエハとの間隔を20mm以上150m
m以下に設定し、 前記高周波を300MHz以上600MHz以下に設定
し、 エッチング処理中に磁場勾配を4Gcm―1から50G
cm―1の低勾配に設定し、磁場勾配/磁場強度の値を
0.1cm−1から0.01cm−1の範囲に制御し、 前記アンテナと前記ウエハとの間に、垂直方向に第1の
高温電子温度領域と第2の低温電子温度領域を生成し、
前記第1の高温電子温度領域の大きさを可変させて、イ
オン生成量とは独立にCF2/Fラジカルの生成比率を
制御して、前記ウエハをドライエッチングすることを特
徴とするドライエッチング方法。
4. A dry etching method for etching a wafer for producing a semiconductor device by generating a high frequency and a magnetic field to generate plasma in an etching treatment chamber in which C and F are present. The chamber pressure is set to a low gas pressure in the range of 1 Pa to 4 Pa, and the distance between the antenna disposed in the etching processing chamber and radiating electromagnetic waves and the wafer is 20 mm or more and 150 m.
m or less, the high frequency is set to 300 MHz or more and 600 MHz or less, and the magnetic field gradient is 4 Gcm -1 to 50 G during the etching process.
The magnetic field gradient / magnetic field strength value is controlled within a range of 0.1 cm −1 to 0.01 cm −1 by setting a low gradient of cm −1 , and a first vertical direction is provided between the antenna and the wafer. Generate a high temperature electron temperature region and a second low temperature electron temperature region of
A dry etching method characterized in that the size of the first high-temperature electron temperature region is varied to control the CF2 / F radical generation ratio independently of the amount of generated ions to dry-etch the wafer.
【請求項5】前記プラズマはエレクトロンサイクロトロ
ン共鳴によって生成し、 前記磁場勾配を、磁場勾配/磁場強度の値が0.1m−
1から0.01cm−1の範囲で制御することを特徴と
する請求項4記載のドライエッチング方法。
5. The plasma is generated by electron cyclotron resonance, and the magnetic field gradient is 0.1 m-
The dry etching method according to claim 4, wherein the dry etching method is controlled in the range of 1 to 0.01 cm -1 .
【請求項6】エッチング処理室に、高周波および磁場を
発生させてプラズマを生成して半導体装置を製造するた
めのウエハに対してエッチング処理するドライエッチン
グ方法において、 前記エッチング処理室の圧力を1Paから4Paの範囲
の低ガス圧力に設定し、 前記エッチング処理室に配設され、電磁波を放射するア
ンテナと、前記ウエハとの間隔を20mm以上150m
m以下に設定し、 前記高周波を300MHz以上600MHz以下に設定
し、 磁場勾配を4Gcm―1から50Gcm―1の低勾配に
設定し、 磁場勾配/磁場強度の値を0.1cm−1から0.01
cm−1の範囲に制御し、 前記アンテナと前記ウエハとの間に、垂直方向に第1の
高温電子温度領域と第2の低温電子温度領域を生成し、
前記ウエハのコンタクトホールに対するエッチング時間
の経過と共に前記ウエハ付近での電子温度を変化させる
ことを特徴とするドライエッチング方法。
6. A dry etching method in which a high frequency and a magnetic field are generated in the etching processing chamber to generate plasma to perform etching processing on a wafer for manufacturing a semiconductor device, wherein the pressure in the etching processing chamber is from 1 Pa. The low gas pressure in the range of 4 Pa is set, and the distance between the antenna arranged in the etching chamber and radiating electromagnetic waves and the wafer is 20 mm or more and 150 m.
m or less, the high frequency is set to 300 MHz or more and 600 MHz or less, the magnetic field gradient is set to a low gradient of 4 Gcm -1 to 50 Gcm -1 , and the value of the magnetic field gradient / magnetic field strength is 0.1 cm -1 to 0. 01
controlling to a range of cm −1 , and generating a first high temperature electron temperature region and a second low temperature electron temperature region in the vertical direction between the antenna and the wafer,
A dry etching method characterized in that the electron temperature near the wafer is changed with the lapse of etching time for the contact hole of the wafer.
【請求項7】エッチング処理室に、高周波および磁場を
発生させてプラズマを生成して半導体装置を製造するた
めのウエハに対してエッチング処理するドライエッチン
グ方法において、 前記エッチング処理室の圧力を1Paから4Paの範囲
の低ガス圧力に設定し、 前記ウエハの対向面と前記ウエハとの間隔を20mm以
上150mm以下に設定し、 前記高周波を300MHz以上600MHz以下に設定
し、 磁場勾配を4Gcm―1から50Gcm―1の低勾配に
設定し、 磁場勾配/磁場強度の値を0.1cm−1から0.01
cm−1の範囲に設定し、 前記ウエハの対向面と前記ウエハとの間に、垂直方向に
第1の高温電子温度領域と第2の低温電子温度領域を生
成し、前記ウエハをドライエッチングすることを特徴と
するドライエッチング方法。
7. A dry etching method in which a high frequency and a magnetic field are generated in an etching processing chamber to generate plasma to perform etching processing on a wafer for manufacturing a semiconductor device, wherein the pressure in the etching processing chamber is from 1 Pa. The pressure is set to a low gas pressure in the range of 4 Pa, the distance between the opposing surface of the wafer and the wafer is set to 20 mm to 150 mm, the high frequency is set to 300 MHz to 600 MHz, and the magnetic field gradient is 4 Gcm -1 to 50 Gcm. -1 is set to a low gradient, and the value of magnetic field gradient / magnetic field strength is set from 0.1 cm -1 to 0.01
set in the range of cm -1, between the counter surface and the wafer of the wafer, the first hot electronic temperature region and a second low electron temperature region generated in the vertical direction, dry etching the wafer A dry etching method characterized by the above.
【請求項8】CとFが存在するエッチング処理室に、高
周波および磁場を発生させてプラズマを生成して半導体
装置を製造するためのウエハに対してエッチング処理す
るドライエッチング方法において、 前記エッチング処理室の圧力を1Paから4Paの範囲
の低ガス圧力に設定し、 前記ウエハの対向面と前記ウエハとの間隔を20mm以
上150mm以下に設定し、 前記高周波を300MHz以上600MHz以下に設定
し、 磁場勾配を4Gcm―1から50Gcm―1の低勾配に
設定し、 磁場勾配/磁場強度の値を0.1cm−1から0.01
cm−1の範囲に設定し、 前記ウエハの対向面と前記ウエハとの間に、垂直方向に
第1の高温電子温度領域と第2の低温電子温度領域を生
成し、前記プラズマ中のCF2ラジカルに対するFラジ
カル及びイオンについてそれぞれの量を独立に生成し、 前記ウエハをドライエッチングすることを特徴とするド
ライエッチング方法。
8. A dry etching method for etching a wafer for producing a semiconductor device by generating a high frequency and a magnetic field to generate plasma in an etching treatment chamber in which C and F are present. The chamber pressure is set to a low gas pressure in the range of 1 Pa to 4 Pa, the distance between the facing surface of the wafer and the wafer is set to 20 mm to 150 mm, the high frequency is set to 300 MHz to 600 MHz, and the magnetic field gradient is set. Is set to a low gradient of 4 Gcm -1 to 50 Gcm -1 , and the value of magnetic field gradient / magnetic field strength is set from 0.1 cm -1 to 0.01
cm −1, a first high temperature electron temperature region and a second low temperature electron temperature region are generated in the vertical direction between the facing surface of the wafer and the wafer, and CF 2 radicals in the plasma are generated. A dry etching method, characterized in that respective amounts of F radicals and ions are independently generated and the wafer is dry-etched.
【請求項9】CとFが存在するエッチング処理室に、高
周波および磁場を発生させてプラズマを生成して絶縁膜
が形成された半導体装置を製造するためのウエハに対し
てエッチング処理するドライエッチング方法において、 前記エッチング処理室の圧力を1Paから4Paの範囲
の低ガス圧力に設定し、 前記ウエハの対向面と前記ウエハとの間隔を20mm以
上150mm以下に設定し、 前記高周波を300MHz以上600MHz以下に設定
し、 磁場勾配を4Gcm―1から50Gcm―1の低勾配に
設定し、 磁場勾配/磁場強度の値を0.1cm−1から0.01
cm−1の範囲に設定し、 前記ウエハの対向面と前記ウエハとの間に、垂直方向に
第1の高温電子温度領域と第2の低温電子温度領域を生
成し、絶縁膜のエッチングプロセスに対応して、前記プ
ラズマ中のCF2ラジカルに対するFラジカル及びイオ
ンについてそれぞれの量を独立に制御し、 前記絶縁膜をドライエッチングすることを特徴とするド
ライエッチング方法。
9. A dry etching process for etching a wafer for producing a semiconductor device in which an insulating film is formed by generating a high frequency and a magnetic field to generate plasma in an etching process chamber in which C and F are present. In the method, the pressure of the etching processing chamber is set to a low gas pressure in the range of 1 Pa to 4 Pa, the distance between the opposing surface of the wafer and the wafer is set to 20 mm or more and 150 mm or less, and the high frequency is 300 MHz or more and 600 MHz or less. And set the magnetic field gradient to a low gradient of 4 Gcm -1 to 50 Gcm -1 , and set the value of the magnetic field gradient / magnetic field strength to 0.1 cm -1 to 0.01
set in the range of cm -1, between the counter surface and the wafer of the wafer, the first hot electronic temperature region and a second low electron temperature region generated in the vertical direction, the etching process of the insulating film Correspondingly, the dry etching method is characterized in that the amounts of F radicals and ions with respect to CF2 radicals in the plasma are independently controlled, and the insulating film is dry-etched.
【請求項10】CとFが存在するエッチング処理室に、
高周波および磁場を発生させてプラズマを生成して絶縁
膜が形成された半導体装置を製造するためのウエハに対
してエッチング処理するドライエッチング方法におい
て、 前記エッチング処理室の圧力を1Paから4Paの範囲
の低ガス圧力に設定し、 前記ウエハの対向面と前記ウエハとの間隔を20mm以
上150mm以下に設定し、 前記高周波を300MHz以上600MHz以下に設定
し、 磁場勾配を4Gcm―1から50Gcm―1の低勾配に
設定し、 磁場勾配/磁場強度の値を0.1cm−1から0.01
cm−1の範囲に制御し、 前記ウエハの対向面と前記ウエハとの間に、垂直方向に
第1の高温電子温度領域と第2の低温電子温度領域を生
成し、前記磁場勾配の制御によって、前記第1の高温電
子温度領域の大きさを変化させて、前記プラズマ中のイ
オン生成量とは独立にCF2/Fラジカルの生成比率を
制御することを特徴とするドライエッチング方法。
10. An etching treatment chamber in which C and F are present,
In a dry etching method of etching a wafer for producing a semiconductor device in which a high frequency and a magnetic field are generated to generate plasma to form an insulating film, the pressure in the etching processing chamber is in the range of 1 Pa to 4 Pa. The low gas pressure is set, the distance between the wafer facing surface and the wafer is set to 20 mm or more and 150 mm or less, the high frequency is set to 300 MHz or more and 600 MHz or less, and the magnetic field gradient is low from 4 Gcm -1 to 50 Gcm -1 . The gradient is set and the value of the magnetic field gradient / magnetic field strength is set from 0.1 cm −1 to 0.01
By controlling the magnetic field gradient, a first high temperature electron temperature region and a second low temperature electron temperature region are generated in the vertical direction between the facing surface of the wafer and the wafer by controlling the range of cm −1 . The dry etching method is characterized in that the size of the first high temperature electron temperature region is changed to control the production ratio of CF2 / F radicals independently of the amount of ions produced in the plasma.
【請求項11】CとFが存在するエッチング処理室に、
高周波および磁場を発生させてプラズマを生成して絶縁
膜が形成された半導体装置を製造するためのウエハに対
してエッチング処理するドライエッチング方法におい
て、 前記エッチング処理室の圧力を1Paから4Paの範囲
の低ガス圧力に設定し、 前記ウエハの対向面と前記ウエハとの間隔を20mm以
上150mm以下に設定し、 前記高周波を300MHz以上600MHz以下に設定
し、 磁場勾配を4Gcm―1から50Gcm―1の低勾配に
設定し、 磁場勾配/磁場強度の値を0.1cm−1から0.01
cm−1の範囲に制御し、 前記ウエハの対向面と前記ウエハとの間に、垂直方向に
第1の高温電子温度領域と第2の低温電子温度領域を生
成し、前記ウエハのコンタクトホールに対するエッチン
グ時間の経過と共に前記ウエハ付近での電子温度を変化
させることを特徴とするドライエッチング方法。
11. An etching treatment chamber in which C and F are present,
In a dry etching method of etching a wafer for producing a semiconductor device in which a high frequency and a magnetic field are generated to generate plasma to form an insulating film, the pressure in the etching processing chamber is in the range of 1 Pa to 4 Pa. The low gas pressure is set, the distance between the wafer facing surface and the wafer is set to 20 mm or more and 150 mm or less, the high frequency is set to 300 MHz or more and 600 MHz or less, and the magnetic field gradient is low from 4 Gcm -1 to 50 Gcm -1 . The gradient is set and the value of the magnetic field gradient / magnetic field strength is set from 0.1 cm −1 to 0.01
The first high temperature electron temperature region and the second low temperature electron temperature region are generated in the vertical direction between the facing surface of the wafer and the wafer by controlling to a range of cm −1 , and A dry etching method characterized in that an electron temperature near the wafer is changed with the lapse of etching time.
【請求項12】エッチングガスをプラズマ化し、前記プ
ラズマを利用して、被加工物をドライエッチングするド
ライエッチング方法において、 前記エッチング処理室に配設され、電磁波を放射するア
ンテナと前記ウエハとの間隔を20mm以上150mm
以下に設定し、 前記エッチング処理室の圧力を1Paから4Paの範囲
の低ガス圧力に設定し、 前記高周波を300MHz以上600MHz以下に設定
し、 磁場勾配を4Gcm―1から50Gcm―1の低勾配に
設定し、 磁場勾配/磁場強度の値を0.1cm−1から0.01
cm−1の範囲に設定し、 前記アンテナと前記ウエハとの間に、垂直方向に第1の
高温電子温度領域と第2の低温電子温度領域を生成し、 前記プラズマは、第1の高温電子温度領域と、第2の低
温電子温度領域を有し、 前記第1の高温電子温度領域を可変させながら、前記被
加工物であるウエハ上に形成されたシリコン酸化膜をド
ライエッチングすることを特徴とするドライエッチング
方法。
12. A dry etching method in which an etching gas is converted into plasma and the plasma is utilized to dry-etch a workpiece, and a gap between an antenna arranged in the etching chamber and radiating an electromagnetic wave and the wafer. 20 mm or more and 150 mm
The following is set, the pressure of the etching processing chamber is set to a low gas pressure in the range of 1 Pa to 4 Pa, the high frequency is set to 300 MHz or more and 600 MHz or less, and the magnetic field gradient is set to a low gradient of 4 Gcm -1 to 50 Gcm -1. Set the value of the magnetic field gradient / magnetic field strength from 0.1 cm −1 to 0.01
The first high temperature electron temperature region and the second low temperature electron temperature region are generated in the vertical direction between the antenna and the wafer by setting the range of cm −1. It has a temperature region and a second low temperature electron temperature region, and dry-etches the silicon oxide film formed on the wafer as the workpiece while varying the first high temperature electron temperature region. And a dry etching method.
【請求項13】前記第1の高温電子温度領域は、選択的
にCF系のラジカルを生成する領域であり、 前記第2の低温電子温度領域は、選択的にF系のラジカ
ルを生成する領域であることを特徴とする請求項11記
載のドライエッチング方法。
13. The first high temperature electron temperature region is a region for selectively generating CF type radicals, and the second low temperature electron temperature region is a region for selectively generating F type radicals. The dry etching method according to claim 11, wherein:
【請求項14】前記ドライエッチングは、圧力が0.1
Pa以上4Pa以下で行われることを特徴とする請求項
11乃至13何れかに記載のドライエッチング方法。
14. The dry etching is performed under a pressure of 0.1.
14. The dry etching method according to claim 11, wherein the dry etching is performed at Pa or more and 4 Pa or less.
【請求項15】前記ドライエッチングは、水素を含むガ
スを添加して行われることを特徴とする請求項11乃至
14何れかに記載のドライエッチング方法。
15. The dry etching method according to claim 11, wherein the dry etching is performed by adding a gas containing hydrogen.
【請求項16】前記第1の高温電子温度は2eV以上4
eV以下であり、前記第2の低温電子温度は5eV以上
であることを特徴とする請求項11乃至15何れかに記
載のドライエッチング方法。
16. The first high temperature electron temperature is 2 eV or higher 4
16. The dry etching method according to claim 11, wherein the second low temperature electron temperature is eV or lower and the second low temperature electron temperature is 5 eV or higher.
【請求項17】処理室に磁場を印加し、エッチングガス
をプラズマ化し、前記プラズマを利用して、被加工物を
ドライエッチングするドライエッチング方法において、 前記エッチング処理室に配設され、電磁波を放射するア
ンテナと前記ウエハとの間隔を20mm以上150mm
以下に設定し、 前記エッチング処理室の圧力を1Paから4Paの範囲
の低ガス圧力に設定し、 前記高周波を300MHz以上600MHz以下に設定
し、 磁場勾配を4Gcm―1から50Gcm―1の低勾配に
設定し、 磁場勾配/磁場強度の値を0.1cm−1から0.01
cm−1の範囲に設定し、 前記アンテナと前記ウエハとの間に、垂直方向に第1の
高温電子温度領域と第2の低温電子温度領域を生成し、 前記磁場の磁場勾配を変化させながら、前記被加工物を
ドライエッチングすることを特徴とするドライエッチン
グ方法。
17. A dry etching method in which a magnetic field is applied to a processing chamber to convert an etching gas into plasma, and the plasma is used to dry-etch a workpiece, the method being provided in the etching processing chamber and radiating electromagnetic waves. The distance between the antenna and the wafer is 20 mm or more and 150 mm
The following is set, the pressure of the etching processing chamber is set to a low gas pressure in the range of 1 Pa to 4 Pa, the high frequency is set to 300 MHz or more and 600 MHz or less, and the magnetic field gradient is set to a low gradient of 4 Gcm -1 to 50 Gcm -1. Set the value of the magnetic field gradient / magnetic field strength from 0.1 cm −1 to 0.01
set in the range of cm -1, between the antenna and the wafer, the first hot electronic temperature region and a second low electron temperature region generated in the vertical direction, while changing the magnetic field gradient of the magnetic field A dry etching method, characterized in that the workpiece is dry-etched.
【請求項18】前記被加工物は、ウエハ上に形成された
シリコン酸化膜であることを特徴とする請求項17記載
のドライエッチング方法。
18. The dry etching method according to claim 17, wherein the workpiece is a silicon oxide film formed on a wafer.
【請求項19】前記磁場勾配は、磁場勾配/磁場強度の
値が0.1cm−1以下0.01cm−1以上の範囲で
制御されることを特徴とする請求項17または18記載
のドライエッチング方法。
19. The dry etching according to claim 17, wherein the magnetic field gradient is controlled such that the value of magnetic field gradient / magnetic field strength is 0.1 cm-1 or less and 0.01 cm-1 or more. Method.
【請求項20】前記ドライエッチングは、圧力が0.1
Pa以上4Pa以下で行われることを特徴とする請求項
17乃至19何れかに記載のドライエッチング方法。
20. The dry etching has a pressure of 0.1.
20. The dry etching method according to claim 17, wherein the dry etching is performed at Pa or more and 4 Pa or less.
【請求項21】前記ドライエッチングは、水素を含むガ
スを添加して行われることを特徴とする請求項17乃至
20何れかに記載のドライエッチング方法。
21. The dry etching method according to claim 17, wherein the dry etching is performed by adding a gas containing hydrogen.
【請求項22】前記第1の高温電子温度は2eV以上4
eV以下であり、前記第2の低温電子温度は5eV以上
であることを特徴とする請求項17乃至21何れかに記
載のドライエッチング方法。
22. The first high-temperature electron temperature is 2 eV or higher 4
22. The dry etching method according to claim 17, wherein the second low temperature electron temperature is eV or lower and the second low temperature electron temperature is 5 eV or higher.
【請求項23】エッチング処理室に高周波及び磁場を発
生させてプラズマを生成して半導体装置を製造するため
のウエハに対してエッチング処理するドライエッチング
方法において、 前記エッチング処理室に配設され、電磁波を放射するア
ンテナと前記ウエハとの間隔を20mm以上150mm
以下に設定し、 前記エッチング処理室の圧力を1Paから4Paの範囲
の低ガス圧力に設定し、 前記高周波を300MHz以上600MHz以下に設定
し、 磁場勾配を4Gcm―1から50Gcm―1の低勾配に
設定し、 磁場勾配/磁場強度の値を0.1cm−1から0.01
cm−1の範囲に設定し、 前記アンテナと前記ウエハとの間に、垂直方向に第1の
高温電子温度領域と第2の低温電子温度領域を生成し、 処理室内にフロロカーボンを含むガスを導入し、 前記ガスをプラズマ化させ、 前記プラズマ中のフッ素ラジカル、フロロカーボンラジ
カル、イオンの生成量を、被加工物のエッチング中に独
立に制御して、前記被加工物をドライエッチングするこ
とを特徴とするドライエッチング方法。
23. A dry etching method for etching a wafer for producing a semiconductor device by generating a high frequency and a magnetic field in the etching processing chamber to produce plasma, wherein the etching processing chamber is provided with an electromagnetic wave. The distance between the antenna that radiates the light and the wafer is 20 mm or more and 150 mm
The following is set, the pressure of the etching processing chamber is set to a low gas pressure in the range of 1 Pa to 4 Pa, the high frequency is set to 300 MHz or more and 600 MHz or less, and the magnetic field gradient is set to a low gradient of 4 Gcm -1 to 50 Gcm -1. Set the value of the magnetic field gradient / magnetic field strength from 0.1 cm −1 to 0.01
The temperature is set to a range of cm −1, a first high temperature electron temperature region and a second low temperature electron temperature region are generated in the vertical direction between the antenna and the wafer, and a gas containing fluorocarbon is introduced into the processing chamber. Then, the gas is made into plasma, and the production amount of fluorine radicals, fluorocarbon radicals, and ions in the plasma is independently controlled during etching of the workpiece, and the workpiece is dry-etched. Dry etching method.
【請求項24】前記フッ素ラジカル、フロロカーボンラ
ジカルの量を、前記被加工物のエッチング中に、変化さ
せることを特徴とする請求項23記載のドライエッチン
グ方法。
24. The dry etching method according to claim 23, wherein the amounts of the fluorine radicals and fluorocarbon radicals are changed during the etching of the workpiece.
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