JPH01103837A - Dry etching - Google Patents
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の利用分野］
本発明は、ドライエッチング方法に係り、特に、被エッ
チング材を高速度、高選択比かつマスク材寸法に忠実に
、エッチングする方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a dry etching method, and particularly to a method for etching a material to be etched at high speed, with a high selectivity, and faithfully to the dimensions of a mask material.
［従来の技術］ ドライエッチングの高速度化、高選択比の向上。[Conventional technology] Higher dry etching speed and higher selectivity.
および高異方性エッチングについては各々例えば、プロ
シーディング・オブ・１８８６ ドライプロセス・シン
ポジウム（Ｐｒｏｃ、 Ｄｒｙ ＰｒｏｃｅｓｓＳｙｍ
ｐ、 ｐ、４２ （１９８６） ） 、 （Ｐｒｏｃ
、 ＤｒｙＰｒｏｃｅｓｓ Ｓｙｍｐ、 ｐ、８３
（１９８６） ） 、および（Ｐｒｏｃ、 Ｄｒｙ Ｐ
ｒｏｃｅｓｓ Ｓｙｍｐ ｐ、１２１（１９８４））な
ど、数多く報告されている。また、高いエッチング速度
、高い選択比および高異方性という上記３つの特長の内
２つの特長を達成できるドライエッチング方法も、たと
えば特開昭６０−１５８６２７に開示されている低温ド
ライエッチング法等が提案されている。and highly anisotropic etching, respectively, for example in the Proceedings of the 1886 Dry Process Symposium (Proc, Dry Process Symposium).
p, p, 42 (1986) ), (Proc.
, DryProcess Symp, p, 83
(1986) ), and (Proc, Dry P
rocess Symp p, 121 (1984)). In addition, there are also dry etching methods that can achieve two of the above three features of high etching rate, high selectivity, and high anisotropy, such as the low-temperature dry etching method disclosed in JP-A-60-158627. Proposed.
［発明が解決しようとする課題］
しかし、上記従来のエッチング方法は、高い選択比、高
速度および高異方性という二つの特長を同時に達成でき
る方法ではなく、どの場合においても３つの特長のうち
いずれか１つを達成させることができなかった。たとえ
ばエッチング速度が０．５μｍ／ｌｌ１ｉｎと高速度で
あり、かつ、サイドエッチングがエッチングの深さの１
／１００以下であるという高い異方性エッチングは実現
できても、′選択性が低く、エッチングマスク材との選
択比（エッチング速度比）が５以下にすぎなかった。[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional etching method described above is not a method that can simultaneously achieve the two features of high selectivity, high speed, and high anisotropy, and in any case, only one of the three features can be achieved. I was unable to accomplish any one of them. For example, the etching rate is as high as 0.5 μm/11 inch, and the side etching is 1 inch deep.
Even if high anisotropic etching of /100 or less could be achieved, the selectivity was low and the selectivity (etching rate ratio) with respect to the etching mask material was only 5 or less.
そのため、加工中にマスク材が消失してしまうので、マ
スク材として、耐エッチング性のすぐれた膜、たとえば
、ＳｉＯ□膜を使わざるを得す、製造プロセスが著しく
複雑になる等の問題があった。Therefore, since the mask material disappears during processing, there are problems such as having to use a film with excellent etching resistance, such as a SiO□ film, as the mask material, and making the manufacturing process extremely complicated. Ta.
一方、レジストマスクとの選択比が１０以上と大きく、
エッチング速度も０．５μｍ以上と大きくすると、サイ
ドエッチングが大きくなり、マスク材寸法に対する被加
工材の寸法シフトが０．１〜０．２μｍ以上となり、実
際のＬＳＩ製造において不良の大きな原因となった。さ
らに、異方性と選択比の両者がすぐれた場合であっても
、エッチング速度が０．１μｍ／ｗｉｎ程度にすぎず、
例えば深い溝をシリコン基板に形成する場合などには、
極めて長時間必要となるという問題があった。On the other hand, the selection ratio with the resist mask is as high as 10 or more.
When the etching speed is increased to 0.5 μm or more, side etching increases, and the dimensional shift of the workpiece material relative to the mask material dimension becomes 0.1 to 0.2 μm or more, which is a major cause of defects in actual LSI manufacturing. . Furthermore, even when both anisotropy and selectivity are excellent, the etching rate is only about 0.1 μm/win,
For example, when forming deep grooves in a silicon substrate,
There was a problem in that it required an extremely long time.
本発明の目的は、上記従来の問題を解決し、高いエッチ
ング速度、高い選択比および高い異方性［課題を解決す
るための手段］
上記目的を達成するため、本発明は、ＣおよびＳｉを構
成元素として含まない非堆積性のエッチングガスを、従
来知られていた異方性エッチングにおける圧力よりも高
い圧力で使用し、被エッチ物に印加されるバイアス電圧
とパワーを、所定の範囲内の値にするとともに、被エッ
チ物の温度を、良好なエッチングの異方性が得られ、か
つ、エラテングのマスクのエッチング速度が２０℃にお
けるエッチング速度の１７２になる温度以下にして、エ
ッチングを行なうものである。An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and achieve high etching rate, high selectivity, and high anisotropy [Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention A non-depositional etching gas that does not contain any constituent elements is used at a pressure higher than that used in conventionally known anisotropic etching, and the bias voltage and power applied to the object to be etched are controlled within a predetermined range. At the same time, the temperature of the object to be etched is set to a temperature below which good etching anisotropy is obtained and the etching rate of the etching mask is 172 of the etching rate at 20°C. It is.
［作用］
反応容器内のガス圧力を、異方性エラチンを得るために
通常用いられる圧力よりも高くするとともに、エッチン
グガスとして、ＣやＳＬを構成光速として含まない非堆
瞥淀ス（エッチングの過程績したＣやＳｉなどを含む堆
扉歇除去に、イオンやラジカルが消費されることがなく
、かつ、ガス圧力が高いので、ＣやＳｉを含む堆積性の
ガスを用いた場合よりもエッチング速度は著るしく向上
し、たとえば、ＳＦＧでＳｉをエッチングする場合、０
．５μｍ／分以上のエッチング速度が得られる。[Function] The gas pressure in the reaction vessel is made higher than the pressure normally used to obtain anisotropic elatin, and the etching gas is a non-deposited stagnation gas (etching gas) that does not contain C or SL as a constituent light velocity. Since ions and radicals are not consumed and the gas pressure is high to remove the deposited insulators containing C and Si, etc., the etching process is more effective than when using a depositing gas containing C and Si. The speed is significantly improved, for example when etching Si with SFG, 0
．． Etching rates of 5 μm/min or more can be obtained.
また、上記のように、異方性エッチングを行なう際にお
ける圧力よりもガス圧力を高くするとともに、被エッチ
物に印加されるバイアス電圧およびパワーを所定の範囲
（第１表参照）内の値にすることによって、極めて高い
エッチング選択性が得られる。さらにエッチング時にお
ける被エッチ物の温度を、良好な異方性エッチング（サ
イドエッチが深さ方向エッチの１／１００以下）が行な
われ、かつ、マスクのエッチング速度が、２０℃におけ
るエッチング速度の１７２以下になる温度（第１表参照
）に設定することによって、高い異方性が得られるとと
もに、エッチングの選択性そさらに向上する。In addition, as mentioned above, the gas pressure is set higher than the pressure used when performing anisotropic etching, and the bias voltage and power applied to the object to be etched are set within a predetermined range (see Table 1). By doing so, extremely high etching selectivity can be obtained. Furthermore, the temperature of the object to be etched during etching is set such that good anisotropic etching (side etching is 1/100 or less of depth etching) is performed, and the etching rate of the mask is 172% of the etching rate at 20°C. By setting the temperature below (see Table 1), high anisotropy can be obtained and etching selectivity can be further improved.
本発明におけるエッチング条件を第１表に示す。Etching conditions in the present invention are shown in Table 1.
第１表
第１表に示したように、エッチング条件を選択すること
により、たとえば、第２表に示したような良好な結果が
得られる。Table 1 By selecting the etching conditions as shown in Table 1, for example, good results as shown in Table 2 can be obtained.
第２表
第２表は、ＳＦ、によってＳｉをエッチした場合の結果
であるが、他の場合についても、第２表に示したように
、エッチング速度、エッチング選択性および異方性のい
ずれにおいても、良好な結果を得ることができた。
・
［発明の実施例］
実施例１゜
第１図は、単結晶シリコンをＳＦ、ガスプラズ７一
マを用い、入力電力４５０Ｗ、ガス圧力６５ｍＴ ｏｒ
ｒ、の条件で反応性イオンエッチングした時のシリコン
深さ方向エッチング速度（曲線１）序レジストマスクの
エッチング速度（曲線２）と規格化したサイドエッチン
グ量の基板温度による変化（破線３）を示したものであ
る。Table 2 Table 2 shows the results when Si was etched by SF, but as shown in Table 2, the results for other cases are also shown in terms of etching rate, etching selectivity, and anisotropy. Also, good results were obtained.
・ [Embodiments of the Invention] Example 1゜Figure 1 shows monocrystalline silicon using SF, gas plasma 71 mm, input power 450 W, gas pressure 65 mT or
The graph shows the etching rate of silicon in the depth direction (curve 1), the etching rate of the resist mask (curve 2), and the change in normalized side etching amount due to substrate temperature (dotted line 3) when performing reactive ion etching under the conditions of r. It is something that
規格化したサイドエッチング量とは、マスク端からのサ
イドエッチングの幅をエッチングされた深さで割ったも
のである。本実施例では、上記エッチング条件で、基板
温度を一９０℃以下にするとマスク（ホトレジスト膜）
のエッチング速度が＋２０℃の値の１７２以下となり、
かつサイドエッチング量が１０−２以下となった。この
時、セルフバイアスの値は一１００Ｖであり、選択比を
１０以上にするには−１０〜−１００■のセルフバイア
スに設定すればよいことが認められた。シリコンの深さ
方向のエッチング速度は一８０℃以下では、５０００人
／ｗｉｎ程度と２０℃での値と大差はなく、
ガス圧力６０ｍＴｏｒｒ以上において、高速度
でエッチングできた。The standardized side etching amount is the side etching width from the edge of the mask divided by the etched depth. In this example, under the above etching conditions, when the substrate temperature is below -90°C, the mask (photoresist film)
The etching rate of is less than 172 of the value at +20℃,
Moreover, the side etching amount was 10-2 or less. At this time, the value of the self-bias was -100V, and it was recognized that in order to increase the selection ratio to 10 or more, the self-bias should be set to -10 to -100V. The etching rate of silicon in the depth direction is about 5,000 people/win at temperatures below -80°C, which is not much different from the value at 20°C.
Etching was possible at high speed at a gas pressure of 60 mTorr or more.
板温度を一９０℃以下にし、ガス圧力を６０ｍＴ ｏｒ
ｒ以上に設定し、かつバイアスを−１００〜−１０Ｖと
することにより高速度で高選択比（１０以上）であり、
かつ高異方性のエッチングが実現された。ＳＦ、、のガ
ス圧力と入力電力を変化させるとエッチング速度が変わ
る。しかし、第１表に示した上記範囲内でエッチングを
行なえば、高速度、高選択比および高い異方性という三
つの特長がいずれも達成できることが確認された。The plate temperature was set to below -90°C, and the gas pressure was set to 60mT or less.
By setting r or more and setting the bias to -100 to -10V, high speed and high selectivity (10 or more) can be achieved.
Moreover, highly anisotropic etching was realized. The etching rate changes by changing the gas pressure and input power of SF. However, it was confirmed that if etching is performed within the above range shown in Table 1, all three features of high speed, high selectivity, and high anisotropy can be achieved.
実施例２゜
本実施例は、マイクロ波プラズマエッチングおよびマグ
ネトロンプラズマエッチングに本発明を適用した例であ
る。Example 2 This example is an example in which the present invention is applied to microwave plasma etching and magnetron plasma etching.
ＳＦＧをエッチングガスとして用いｐｏｌｙ Ｓｉ膜を
エッチングする際に、被エッチ物の温度を＋２０℃から
一１４０℃の範囲で種々に変えて、ガス圧力とエッチン
グ速度の関係、ガス圧力とサイドエッチの関係およびガ
ス圧力と選択比の関係をマイクロ波プラズマエッチング
法によって求めた結果を、それぞれ、第２図、第３図お
よび第４図に示した。マイクロ波のパワーは２００Ｗ、
被エッチ物のバイアスは−５０〜−１０ｖとした。When etching a poly Si film using SFG as an etching gas, the temperature of the object to be etched was varied in the range of +20°C to -140°C, and the relationship between gas pressure and etching rate, and the relationship between gas pressure and side etching were investigated. The results of determining the relationship between gas pressure and selectivity by microwave plasma etching are shown in FIGS. 2, 3, and 4, respectively. The power of the microwave is 200W,
The bias of the object to be etched was set to -50 to -10V.
第２図、第３図および第４図から明らかなように、反応
ガス圧力を４ｍＴｏｒｒ以上、被エッチ物の温度を−１
００〜−１３５℃とすれば、エッチング速度１μｍ／分
以上、サイドエッチはとんどゼロ、選択比１０以上とい
う極めてすぐれた結果が得られた。なお、マグネトロン
反応性エッチングでも、はぼ同様の結果が得られた。As is clear from FIGS. 2, 3, and 4, the reaction gas pressure is set at 4 mTorr or more, and the temperature of the object to be etched is -1.
When the temperature was set at 00 to -135° C., extremely excellent results were obtained with an etching rate of 1 μm/min or more, side etch almost zero, and a selectivity of 10 or more. Note that similar results were obtained with magnetron reactive etching.
実施例３゜
本実施例は、ＮＦ、ガスによりＳｉをマイクロ波プラズ
マエッチングとマグネトロン反応性エッチングした。基
板温度が一１２０℃以下において、ガス圧力１ｍＴｏｒ
ｒ以上、バイアス電圧−４０〜−５Ｖ、パワー２５０Ｗ
とすることによってエッチング速度が５０００人／ｍｉ
ｎ以上となり、マスク材としてホトレジストの選択比が
１０以上、規格化したサイドエッチング量が１０−２以
下となった。ＰＦ３を用いた場合では、基板温度が一９
０℃以下にする必要があった。Example 3 In this example, silicon was subjected to microwave plasma etching and magnetron reactive etching using NF and gas. When the substrate temperature is below 1120°C, the gas pressure is 1 mTorr.
r or more, bias voltage -40 to -5V, power 250W
By setting the etching speed to 5000 people/mi
n or more, the selectivity of photoresist as a mask material was 10 or more, and the standardized side etching amount was 10-2 or less. When using PF3, the substrate temperature is 19
It was necessary to keep the temperature below 0°C.
Ｆ２ガスの場合には、−９０℃以下の基板温度に設定す
ると高精度エッチングとなった。In the case of F2 gas, high precision etching was achieved when the substrate temperature was set to -90°C or lower.
いずれの場合においても、エッチング条件を第１表に示
した範囲内にすることにより、さらにすぐれた結果が得
られた。In either case, even better results were obtained by keeping the etching conditions within the range shown in Table 1.
実施例４゜
マイクロ波プラズマもしくはマグネトロン形成反応性イ
オンエッチングではＣＱ２ガスによるＳｉエッチングは
一６０℃以下の温度で、ガス圧力４ｍＴｏｒｒ以上、バ
イアス−２０〜−１００ｖという条件でエッチング速度
が０．５μｍ／ｍｉｎ以上であり、ホトレジスト値との
選択比が１０以上、かつ規格化されたサイドエッチング
量が１０−２以下となった。反応性はイオンエッチング
では、ＣＱ２ガス圧が１００ｍＴｏｒｒ近辺、入力電力
が２００ｖ以上でよい結果が得られた。この際のバイア
スは一２００ｖ以下、温度−５０℃以下とした。Ｂｒ２
ガスプラズマを用いた場合には一４０℃以下で高精度エ
ッチングができた。Example 4 In microwave plasma or magnetron formation reactive ion etching, Si etching with CQ2 gas was performed at a temperature of -60°C or less, a gas pressure of 4 mTorr or more, and a bias of -20 to -100 V, with an etching rate of 0.5 μm/ min, the selectivity with respect to the photoresist value was 10 or more, and the standardized side etching amount was 10-2 or less. Regarding reactivity, good results were obtained in ion etching when the CQ2 gas pressure was around 100 mTorr and the input power was 200 V or more. The bias at this time was -200V or less, and the temperature was -50°C or less. Br2
When gas plasma was used, highly accurate etching was possible at temperatures below -40°C.
上記エッチングガスは、複数のガスたとえばＳＦ、とＣ
０，またはＮＦ、とＣΩ２等を混合させて使用すると、
より好ましい高精度加工が得られる。The etching gas includes a plurality of gases such as SF and C.
When using a mixture of 0, NF, and CΩ2, etc.,
More preferable high-precision processing can be obtained.
複数種のガスの量と比を時間的に変化させて、導入する
方法の選択比の向上に有効であった。It was effective to improve the selectivity of the introduction method by temporally changing the amounts and ratios of multiple types of gases.
実施例５゜
第５図は、ＣＱ２ガスをエッチングガスとして用い、圧
力２００ ｍ Ｔｏｒｒ、入力電力４００Ｗでバイアス
電圧を一２００ｖ以下としてＡｆｌを反応性イオンエッ
チングによってエッチングした時のＡｆｌのエッチング
速度（直線４）、およびレジスト膜のエッチング速度（
曲線５）、および、サイドエッチング量の規格化した値
（曲線６）を、エッチング処理中の基板温度に対し示し
たものである。ＡＱのエッチングが発熱性であるため、
冷却水によって冷却してエッチングを行なう場合におい
ても、基板温度が４０〜１００℃になる。本実施例では
、直線４に示したように、−２０℃〜＋８０℃において
ＡＱエッチテン速度は５５００人／ｗｉｎであり、はぼ
一定であった。これに対し、レジスト膜のエッチング速
度は、曲線５から明らかなように、−５℃に冷却した場
合のエッチング速度は水によって被エッチ物を冷却した
場合のエッチング速度の１７２以下となることがわかっ
た。Embodiment 5 Figure 5 shows the etching rate (linear 4), and the etching rate of the resist film (
Curve 5) and the normalized value of the side etching amount (curve 6) are shown with respect to the substrate temperature during the etching process. Since AQ etching is exothermic,
Even when etching is performed by cooling with cooling water, the substrate temperature is 40 to 100°C. In this example, as shown by straight line 4, the AQ etch rate was 5500 people/win from -20°C to +80°C, and was almost constant. On the other hand, as is clear from curve 5, the etching rate of the resist film when cooled to -5°C is 172 times lower than the etching rate when the object to be etched is cooled with water. Ta.
またサイドエッチング量は、−１０℃においてエッチン
グ深さの１／１００となることがわかった。It was also found that the side etching amount was 1/100 of the etching depth at -10°C.
総合すると一１０℃以下に温度を保ち、ガス圧力５０〜
２００ｍＴｏｒｒとして、ＣＱ２ガスでエッチングする
方法がＡｎの高精度エッチングに有効であった。なおバ
イアス電圧は一２００Ｖ以下とするのが好しい。Overall, the temperature should be kept below -10℃, and the gas pressure should be 50~50℃.
A method of etching with CQ2 gas at 200 mTorr was effective for highly accurate etching of An. Note that the bias voltage is preferably -200V or less.
Ｂ（１′３を使うとエッチング速度が約１／２に低下す
るが、Ｂの堆積効果によりサイドエッチング量が一５℃
で１０４となった。すなわち、ＢＣｌｔ、では−５℃で
も高精度エッチングが可能であった。If B (1'3) is used, the etching rate will drop to about 1/2, but due to the deposition effect of B, the amount of side etching will be reduced by 15°C.
It became 104. That is, with BClt, high precision etching was possible even at -5°C.
実施例６゜
マイクロ波プラズマエッチングもしくはマグネトロンプ
ラズマエッチングによってＡＱもしくはＡＱ合金をエッ
チする場合、ＢＣＱ、もしくはＣＣ２をエッチングガス
として用い、ガス圧力２ｍＴ ｏｒｒ以上、バイアス電
圧−５０Ｖ以下、温度−５℃以下という条件でエッチン
グを行なったところ、エッチング速度１μｍ／分以上、
ホトレジスト膜との選択比１０以上に、サイドエッチ１
ｏ−２以下という極めてすぐれた結果が得られた。エッ
チング速度はＲＩＥの場合の２倍以上であり、ＲＩＥを
用いた場合よりもすぐれた結果を得られることが認めら
れた。Example 6 When AQ or AQ alloy is etched by microwave plasma etching or magnetron plasma etching, BCQ or CC2 is used as an etching gas, and the gas pressure is 2 mTorr or more, the bias voltage is -50 V or less, and the temperature is -5°C or less. When etching was performed under the following conditions, the etching rate was 1 μm/min or more,
Side etch 1 with a selectivity of 10 or more with respect to the photoresist film.
An extremely excellent result of less than o-2 was obtained. It was found that the etching rate was more than twice that of RIE, and that better results than RIE could be obtained.
実施例７゜
タングステンのエッチング実施例について説明する。エ
ッチングガスＳＦ、ガス圧カ５ｍＴｏｒｒ。Example 7 An example of etching tungsten will be described. Etching gas SF, gas pressure 5 mTorr.
マイクロ波電力３００Ｗという条件でレジスト膜をマス
クに用いてタングステン膜をエッチングした結果、被エ
ッチ物の温度域を０℃以下にすれば良好な結果が得られ
ることがわかった。ｒｆ電力が高い方が、エッチング速
度が大きく、ガス圧力は５ ｍ Ｔｏｒｒから２０ ｍ
Ｔｏｒｒの範囲マイクロ波プラズマエッチングでは有
効であり、バイアス電圧は一４０Ｖ以下にした。マイク
ロ波プラズマやマグネトロンプラズマエッチングではガ
ス圧力を５ｍＴｏｒｒ以上とし、バイアス電圧が一４０
Ｖ以下となるようにｒｆ電力を印加し、かつ０℃以下に
することにより、１μｍ／ｍｉｎ以上のエッチ速度で選
択比が１０以上の高異方性加工力ができたでも良いこと
がわかった。As a result of etching a tungsten film using a resist film as a mask under the condition of microwave power of 300 W, it was found that good results could be obtained if the temperature range of the object to be etched was set to 0° C. or lower. The higher the rf power, the higher the etching rate, and the gas pressure is from 5 m Torr to 20 m
This is effective for microwave plasma etching in the Torr range, and the bias voltage was set to -40V or less. In microwave plasma or magnetron plasma etching, the gas pressure is set at 5 mTorr or more, and the bias voltage is set at 140 mTorr or more.
It was found that by applying RF power so as to be below V and keeping the temperature below 0°C, it was possible to create a highly anisotropic processing force with a selectivity of 10 or more at an etch rate of 1 μm/min or more. .
実施例８゜
Ｓｕｎ、、Ｓｉ３Ｎ４のエッチングでは、非堆積性のガ
スとしてはＣ３Ｆ、やＣ２Ｆ６． ＣＨＦ、等のフロロ
カーボン系ガスが使用できる。但し、ＳｉやＷに対して
はこれらのガスは堆積性ガスとして作用する。５ｉｎ２
をエッチングする場合は、ＳｉＯ□とＣＦ２が反応し、
ＳｉＦ４とＣ○（もしくはＣ０２）が生成されて揮散さ
れるため、ＳｉＯ２上にはＣや÷ＣＦｎ＋の堆積が生じ
ないからである。Example 8 In the etching of Sun, Si3N4, C3F, C2F6, etc. are used as the non-depositing gas. Fluorocarbon gas such as CHF can be used. However, these gases act as deposition gases on Si and W. 5in2
When etching, SiO□ and CF2 react,
This is because SiF4 and C○ (or C02) are generated and volatilized, so that no C or ÷CFn+ is deposited on SiO2.
ＳｉＯ□のマイクロ波プラズマエッチングでは、ＣＨＦ
３ガスを使い、ガス圧力２ｍＴｏｒｒ、入力電力４００
Ｗとすると、エッチング速度が５０００人／ｍｉｎとす
ることができ、この速度を維持した状態でサイドエッチ
ングを１０−２．レジストとの選択比を１５以上にする
には被エッチ物の温度を一６０℃以下にすればよいこと
がわかった。試料のバイアスは一１００Ｖとした。−１
００ｖより低いバイアスでは、エッチング速度が低下し
、温度域も一５０℃から一４０℃以下とやや高温となっ
た本実施例では、ガス圧力が２ｍＴｏｒｒ以上、バイア
ス電圧を一１００ｖ以下とし、かつウェハ温度を一４０
℃以下とすれば、高エッチ速度で高選択比で高異方性加
工ができた。エッチングにはＣ２Ｆ、やＣ３Ｆｓ等のフ
ロロカーボン系ガスやこれらのガスにＨｅ等を混合した
混合ガスが適する。In microwave plasma etching of SiO□, CHF
Using 3 gases, gas pressure 2mTorr, input power 400
When W is used, the etching speed can be set to 5000 people/min, and while maintaining this speed, the side etching is performed at 10-2. It has been found that in order to achieve a selectivity with respect to the resist of 15 or more, the temperature of the object to be etched should be set to -60° C. or less. The bias of the sample was -100V. -1
At a bias lower than 00 V, the etching rate decreases, and the temperature range is slightly high, from -50°C to -140°C. Temperature -40
When the temperature is below ℃, highly anisotropic processing with high etch rate and high selectivity was possible. For etching, fluorocarbon gas such as C2F or C3Fs, or a mixed gas of these gases mixed with He or the like is suitable.
Ｓｉ３Ｎ、のエッチングでは上記フロロ−カーボンの他
ＣＦ４＋０２ガスを用い、ガス圧力を１２ｍＴ ｏｒｒ
以上でバイアス電圧を一１００Ｖ以下であり、かつ−４
０℃以下の温度であることが適していた。In etching Si3N, CF4+02 gas was used in addition to the above fluorocarbon, and the gas pressure was 12 mTorr.
The bias voltage is -100V or less and -4
A temperature below 0°C was suitable.
実施例９゜
ＷＳｉ２やＣＳ １２１ Ｔ ａ Ｓ ｌ、等のシリサ
イド膜のエッチングに適するガスと温度域については、
シリコン、ポリシリコンの温度域ガス種と概ね一致した
。具体的にはＳＦ、を使用した場合には一９０℃以下、
ＣＣ２を用いた場合には、−６０℃以下に保つことが必
要である。ガス圧力についても５ｍＴｏｒｒ以上とほぼ
一致し、かつセルフバイアス値を一５０Ｖ以下とするこ
とが必要であった。Example 9 Gases and temperature ranges suitable for etching silicide films such as WSi2 and CS 121 TaSl are as follows:
The temperature range of gases roughly matched those of silicon and polysilicon. Specifically, when SF is used, the temperature is -90℃ or less,
When CC2 is used, it is necessary to maintain the temperature at -60°C or lower. The gas pressure was also required to be approximately equal to 5 mTorr or more, and the self-bias value was required to be -50V or less.
実施例１０゜
ＧａＡｓについては、ＣＱ系ガスを使用し、０℃以下に
保持し、かつガス圧力を２ ｍ Ｔｏｒｒ以上で、エッ
チングする方法が有効であった。Example 1 For 0° GaAs, an effective etching method was to use a CQ-based gas, maintain the temperature at 0° C. or lower, and set the gas pressure at 2 m Torr or higher.
ＩｎＰについてはＧ ａ Ａ ｓとほぼ同じであるがや
や高温（２〜３℃）にする必要があった。InP is almost the same as GaAs, but needs to be heated to a slightly higher temperature (2 to 3°C).
ＡＱＧａＡｓやＩｎＧａＰ等の三元混晶についても同条
件があてはまる。The same condition also applies to ternary mixed crystals such as AQGaAs and InGaP.
さらに、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｚｒ等の超電導材料については、
＋５℃以下で、高精度エッチングできることがわかった
。Furthermore, regarding superconducting materials such as Nb, Pb, and Zr,
It was found that high-precision etching can be performed at temperatures below +5°C.
上記実施例での温度範囲は平行平板型の反応性イオンエ
ッチング、マイクロ波プラズマエッチング、マグネトロ
ン放電型エッチング等プラズマやイオンを使うエッチン
グで有効である。いずれの場合にもガス圧力と波長、セ
ルフ電圧を選択する［発明の効果］
上記説明から明らかなように、本発明によれば、高速度
でありかつ高選択比であり、さらに高異方性であるドラ
イエッチングができるので、製造工程数の低減や不良発
生率の低減に極めて大きな効果がある。The temperature range in the above embodiment is effective for etching using plasma or ions, such as parallel plate type reactive ion etching, microwave plasma etching, magnetron discharge type etching, etc. In any case, the gas pressure, wavelength, and self-voltage are selected. [Effects of the Invention] As is clear from the above explanation, the present invention provides high speed and high selectivity, as well as high anisotropy. Since dry etching can be performed, it is extremely effective in reducing the number of manufacturing steps and the defect rate.
第１図は本発明の一実施例を示すグラフ、第２図乃至第
４図は本発明の他の実施例を示すグラフ、第５図は本発
明のさらに他の実施例を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing one embodiment of the present invention, FIGS. 2 to 4 are graphs showing other embodiments of the present invention, and FIG. 5 is a graph showing still another embodiment of the present invention. .
Claims (1)
てある被エッチ物をエッチング装置の反応容器内に配置
する工程と、上記被エッチ物をエッチングガスのプラズ
マと接触させて上記被エッチ物の露出された表面をエッ
チする工程を含み、上記エッチングは、上記被エッチ物
のエッチング速度が０．５μｍ／分以上、上記被エッチ
物のエッチング速度が上記マスクのエッチング速度の１
／１０以下であり、かつ、上記被エッチ物の横方向のエ
ッチング速度が深さ方向のエッチング速度の１／１００
以下となるように、上記反応容器内のガス圧力、上記被
エッチ物に印加されるバイアス電圧および上記被エッチ
物の温度を選択して行なわれるドライエッチング方法。 ２、上記エッチング装置は反応性イオンエッチング装置
であり、上記ガス圧力は６０〜１００ｍＴｏｒｒ、上記
バイアス電圧は−３０〜−１００Ｖ、上記被エッチ物の
温度は−９０〜−１３５℃である特許請求の範囲第１項
記載のドライエッチング方法。 ３、上記反応性イオンエッチング装置には、０．２〜０
．４Ｗ／ｃｍ＾２の電力が付加される、特許請求の範囲
第２項記載のドライエッチング方法。 ４、上記エッチング装置は、マイクロ波プラズマエッチ
ング装置およびマグネトロン反応性エッチング装置から
選ばれた１種であり、上記ガス圧力は４〜１０ｍＴｏｒ
ｒ、上記バイアス電圧は−１０〜−５０Ｖ、上記温度は
−１００〜 −１３５℃である特許請求の範囲第１項記載のドライエ
ッチング方法。 ５、上記エッチング装置はマイクロ波プラズマエッチン
グ装置であり、２００〜４００Ｗの電力が印加される特
許請求の範囲第４項記載のドライエッチング方法。 ６、上記エッチング装置はマグネトロン反応性エッチン
グ装置であり、０．２〜０．４Ｗの電力が印加される特
許請求の範囲第４項記載のドライエッチング方法。[Claims] 1. A step of placing an object to be etched, on the surface of which a mask having a predetermined pattern is formed, in a reaction vessel of an etching device, and bringing the object to be etched into contact with plasma of an etching gas. etching the exposed surface of the object to be etched, the etching being performed at an etching rate of 0.5 μm/min or more of the object to be etched, and an etching rate of the object to be etched that is lower than an etching rate of the mask. 1
/10 or less, and the etching rate in the lateral direction of the object to be etched is 1/100 of the etching rate in the depth direction.
A dry etching method in which the gas pressure in the reaction vessel, the bias voltage applied to the object to be etched, and the temperature of the object to be etched are selected as follows. 2. The etching device is a reactive ion etching device, the gas pressure is 60 to 100 mTorr, the bias voltage is -30 to -100V, and the temperature of the object to be etched is -90 to -135°C. The dry etching method according to scope 1. 3. The above reactive ion etching equipment has 0.2 to 0
．． The dry etching method according to claim 2, wherein a power of 4 W/cm^2 is applied. 4. The etching device is one type selected from a microwave plasma etching device and a magnetron reactive etching device, and the gas pressure is 4 to 10 mTorr.
The dry etching method according to claim 1, wherein the bias voltage is -10 to -50V and the temperature is -100 to -135C. 5. The dry etching method according to claim 4, wherein the etching device is a microwave plasma etching device, and a power of 200 to 400 W is applied. 6. The dry etching method according to claim 4, wherein the etching device is a magnetron reactive etching device, and a power of 0.2 to 0.4 W is applied.
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