JP2002184764A - Plasma processing apparatus - Google Patents

Plasma processing apparatus

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JP2002184764A
JP2002184764A JP2000383175A JP2000383175A JP2002184764A JP 2002184764 A JP2002184764 A JP 2002184764A JP 2000383175 A JP2000383175 A JP 2000383175A JP 2000383175 A JP2000383175 A JP 2000383175A JP 2002184764 A JP2002184764 A JP 2002184764A
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JP
Japan
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gas
plasma
processed
plasma processing
processing apparatus
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Pending
Application number
JP2000383175A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshinori Momoi
義典 桃井
Katanobu Yokogawa
賢悦 横川
Masaru Izawa
勝 伊澤
Nobuyuki Negishi
伸幸 根岸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To overcome such a problem that in a conventional plasma processing apparatus, the in-plane distributions of active species and by-product gas which contribute to plasma processing are not necessarily uniform since exhausting is conducted only in the periphery of a work piece. SOLUTION: A plasma processing apparatus comprises a gas blowing-out means having a plurality of gas blowout ports 18 in the surface opposite with the work piece 8. By blowing out at least two kinds of mixed gases of different flow rates from different gas blowout ports, the work piece can be uniformly plasma-processed. Gas intake ports formed in the surface opposite with the work piece also contribute to the uniform plasma processing of the work piece.

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、半導体ウエハやL
CD基板などの被処理体にプラズマにより微細加工等の
処理を施すプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method for performing processing such as fine processing on an object to be processed such as a CD substrate using plasma.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造工程においては、半導体ウェ
ハやLCD基板などの被処理体に所望の微細加工を施す
ため、処理室内に導入された反応性ガスを電磁波により
プラズマ化するプラズマエッチング装置が広く利用され
ている。
2. Description of the Related Art In a semiconductor manufacturing process, in order to subject a target object such as a semiconductor wafer or an LCD substrate to a desired fine processing, a plasma etching apparatus for converting a reactive gas introduced into a processing chamber into a plasma by an electromagnetic wave is widely used. It's being used.

【0003】図7に、UHFを用いた平行平板型ECR
プラズマエッチング装置の断面図を示す(特開平9−3
21031号公報参照)。エッチング処理室1は内部
に、平面アンテナ2、および処理台9が設置されてい
る。平面アンテナ2には、高周波電源11において生成
したUHF帯電磁波、たとえば450MHzが整合器1
3を通して導かれ、処理室内のガスをプラズマ化する。
この時、ソレノイドコイル17により磁場を発生させ、
高効率放電を発生させることも可能となっている。
FIG. 7 shows a parallel plate type ECR using UHF.
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a plasma etching apparatus (Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-3).
No. 21031). Inside the etching processing chamber 1, a planar antenna 2 and a processing table 9 are installed. The UHF band electromagnetic wave generated by the high-frequency power supply 11, for example, 450 MHz, is
3 through which the gas in the processing chamber is turned into plasma.
At this time, a magnetic field is generated by the solenoid coil 17,
It is also possible to generate highly efficient discharge.

【0004】平面アンテナ2には、高周波電源11とは
異なる周波数の高周波、たとえば13.56MHzを高
周波電源12から高周波フィルター14を介して導入
し、バイアスを印加できる。平面アンテナ2へのバイア
スにより、シャワープレート10表面の表面反応により
プラズマを改質することができる。この表面反応を最適
化するため、平面アンテナ2は温度調整手段を持つ。さ
らにシャワープレート10の材料を選択することができ
る。たとえば、Siを選択することができる。
A high frequency having a frequency different from that of the high frequency power supply 11, for example, 13.56 MHz, is introduced from the high frequency power supply 12 through the high frequency filter 14 to the planar antenna 2, and a bias can be applied thereto. By applying a bias to the planar antenna 2, the plasma can be modified by a surface reaction on the surface of the shower plate 10. In order to optimize this surface reaction, the planar antenna 2 has a temperature adjusting means. Further, the material of the shower plate 10 can be selected. For example, Si can be selected.

【0005】被処理体8は、処理台9に設けられた、静
電チャックにより処理台9に固定される。処理台9は、
さらに、被処理体の温度を調整するための温度調節手段
を持つとともに、高周波電源15から整合器16を通し
て導入される高周波、たとえば800kHzにより被処
理体に高周波バイアスを印加させることが可能となって
いる。
The object 8 is fixed to the processing table 9 by an electrostatic chuck provided on the processing table 9. The processing table 9
Further, it has a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the object to be processed, and can apply a high frequency bias to the object to be processed by a high frequency, for example, 800 kHz, introduced from the high frequency power supply 15 through the matching unit 16. I have.

【0006】さらに、処理台9にはフォーカスリング7
が設置されている。このフォーカスリング7には高周波
電源15から発生させる高周波を分岐しバイアスを印加
することができる。処理台9の位置は、平面アンテナ2
からの距離が20mmから150mmの範囲で固定する
ことができる。ガスはガス導入口5に導入され、平面ア
ンテナ2とシャワープレート10に設けられたガス導入
路を通り、シャワープレート10に多数設けられたガス
噴出口18からエッチング処理室へ噴出される。
Further, the processing table 9 has a focus ring 7
Is installed. A high frequency generated from the high frequency power supply 15 can be branched and a bias can be applied to the focus ring 7. The position of the processing table 9 is the plane antenna 2
From 20 mm to 150 mm. The gas is introduced into the gas introduction port 5, passes through the planar antenna 2 and the gas introduction path provided in the shower plate 10, and is ejected from the gas ejection ports 18 provided in the shower plate 10 to the etching chamber.

【0007】多数設けられたガス噴出口18には、複数
のマスフローコントローラにより流量と流量比を制御さ
れた1種類の混合ガスを分岐して流している。ガス排気
は排気口19にガス排気手段を接続し行う。
One type of mixed gas whose flow rate and flow rate ratio are controlled by a plurality of mass flow controllers is branched and flows through a plurality of gas jet ports 18. Gas exhaust is performed by connecting gas exhaust means to the exhaust port 19.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】プラズマ処理装置にお
いて、被処理体に対し均一なプラズマ処理を施すために
は、導入したガスから生じ、プラズマ処理に関わるイオ
ンやラジカルなどの活性種を被処理体の処理面全体にわ
たり均一な濃度で分布させるとともに、プラズマ処理に
より生成した副生成ガスをも処理面全体にわたり均一な
濃度に保ちつつ迅速に排気する必要がある。
In a plasma processing apparatus, in order to perform uniform plasma processing on an object to be processed, active species such as ions and radicals generated from an introduced gas and involved in the plasma processing are to be processed. It is necessary to distribute the gas at a uniform concentration over the entire processing surface and quickly exhaust the by-product gas generated by the plasma processing while maintaining the uniform concentration at the entire processing surface.

【0009】しかし、従来のプラズマ装置のように、被
処理体周辺部よりのみ排気を行うだけでは、図8に示す
ように、シャワープレート中心部から噴出するガスと周
辺部から噴出するガスにおいて、シャワープレートと被
処理体間における滞在時間に差が生じ、活性種の濃度分
布が被処理体の処理面全体にわたり均一にならない。同
様に、被処理体表面や前記平面アンテナ表面で生じる副
生成ガスも均一な分布とならない。加えて、平面アンテ
ナ2と処理台19の間隔が被処理体の長さに比べ小さ
く、かつ、ガス流量が大きい場合、被処理体中心部と周
辺部でガスの圧力に差が生じる場合もある。以上より、
好ましい処理条件を達成することが困難であった。
However, if only gas is exhausted from the peripheral portion of the object to be processed, as in the conventional plasma apparatus, as shown in FIG. 8, the gas ejected from the central portion of the shower plate and the gas ejected from the peripheral portion are reduced. A difference occurs in the staying time between the shower plate and the object, and the concentration distribution of the active species is not uniform over the entire processing surface of the object. Similarly, the by-product gas generated on the surface of the object to be processed or the surface of the planar antenna does not have a uniform distribution. In addition, when the distance between the planar antenna 2 and the processing table 19 is smaller than the length of the processing target and the gas flow rate is large, a difference in gas pressure may occur between the central portion and the peripheral portion of the processing target. . From the above,
It has been difficult to achieve favorable processing conditions.

【0010】これに対し、ガス流量を増やす、ガス噴出
口を設ける位置や面積を最適化するなどして、ガスがプ
ラズマ処理に寄与する領域に滞在する時間を短くし、プ
ラズマ処理を均一化する工夫がなされてきた。しかし、
半導体製造工程における微細化や材料の多様化が進むこ
とは明白であり、さらに均一な加工性能を、より多くの
材料に対応できるように提供することが製造装置に必要
となる。それに対し、前記解決手段では不十分であり、
さらなる改善が必要である。
On the other hand, by increasing the gas flow rate and optimizing the position and area of the gas ejection port, the time during which the gas stays in the region contributing to the plasma processing is shortened, and the plasma processing is made uniform. Ingenuity has been devised. But,
It is clear that miniaturization and diversification of materials will progress in the semiconductor manufacturing process, and it is necessary for manufacturing apparatuses to provide more uniform processing performance so as to be able to handle more materials. On the other hand, the above solution is not enough,
Further improvement is needed.

【0011】本発明者らは、このような技術的立脚点に
立ち、本発明に至ったものであり、本発明の目的とする
ところは、より多種の材料において良好な形状と高速な
加工が可能であり、かつ加工特性の良好な面内均一性を
得ることが可能となるガス噴出方法とガス排気方法を備
えたプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供する
ことにある。
The present inventors have made the present invention based on such technical grounds, and the object of the present invention is to achieve a good shape and high-speed processing in a wider variety of materials. Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method including a gas ejection method and a gas exhaust method that can obtain good in-plane uniformity of processing characteristics.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明では、被処理体に
対する対向面に複数のガス噴出口を備えるガス噴出手段
を有し、ガス噴出手段により供給されるガスをプラズマ
化して被処理体に処理を施すプラズマ処理装置におい
て、少なくとも2種類の、互いに異なる流量比からなる
混合ガスを、互いに異なるガス噴出口から噴出するガス
噴出手段を有することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a gas ejection means having a plurality of gas ejection ports on a surface facing an object to be processed, and the gas supplied by the gas ejection means is turned into plasma to form a plasma on the object. A plasma processing apparatus for performing a process is characterized by having gas ejection means for ejecting at least two types of mixed gas having different flow rate ratios from different gas ejection ports.

【0013】また、本発明では、被処理体に対する対向
面に複数のガス噴出口を備えるガス噴出手段を有し、ガ
ス噴出手段により供給されるガスをプラズマ化し、被処
理体に処理を施すプラズマ処理装置において、2種類以
上の、互いに異なる流量の混合ガスを、互いに異なるガ
ス噴出口から噴出するガス噴出手段を有することを特徴
とする。
Further, according to the present invention, there is provided a gas ejection means provided with a plurality of gas ejection ports on a surface facing the object to be treated, and a gas supplied by the gas ejection means is turned into a plasma to process the object. The processing apparatus is characterized by having gas ejecting means for ejecting two or more types of mixed gas having different flow rates from different gas outlets.

【0014】また、本発明では、被処理体に対する対向
面に複数のガス噴出口を備えるガス噴出手段を備え、ガ
ス噴出手段により供給されるガスをプラズマ化し、被処
理体に処理を施すプラズマ処理装置において、被処理体
を被処理体の中心を中心として、同心円状あるいは四角
形状などのように2つ以上の領域に区分けし、該領域そ
れぞれに対向する対向面から互いに異なる流量比もしく
は流量の混合ガスを噴出するように、ガス噴出手段を構
成したことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a plasma processing apparatus comprising a gas ejection means having a plurality of gas ejection ports on a surface opposed to an object to be processed, wherein the gas supplied by the gas ejection means is turned into plasma and the object is processed. In the apparatus, the object to be processed is divided into two or more regions, such as concentric or square, with the center of the object as the center, and different flow rates or flow rates different from each other from the opposing surfaces opposing each of the regions. The gas ejection means is configured to eject the mixed gas.

【0015】このように、本発明は、先に述べた活性種
濃度分布や副生成ガス濃度分布を、異なる流量や流量比
からなる複数の混合ガスを導入することで均一化し、均
一なプラズマ処理を行うことが可能となる。
As described above, according to the present invention, the above-mentioned active species concentration distribution and by-product gas concentration distribution are made uniform by introducing a plurality of mixed gases having different flow rates and flow rate ratios. Can be performed.

【0016】さらに、本発明では、被処理体に対する対
向面に一つまたは複数のガス吸入口を設けることで、ガ
スがプラズマ処理に寄与する領域に滞在する時間を極限
まで均一化し、また、ガスの圧力分布を均一化し、プラ
ズマ処理の均一性を改善させることが可能となる。
Further, according to the present invention, by providing one or more gas inlets on the surface facing the object to be processed, the time during which the gas stays in the region contributing to the plasma processing is made as uniform as possible. , And the uniformity of the plasma processing can be improved.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】(実施例1)図1に、本発明の基
本構成図を示す。図1は、UHFを用いた平行平板型E
CRプラズマエッチング装置の断面図である。接地さ
れ、導電性材料、たとえばアルミニウムなどから成る円
筒形のエッチング処理室1は、内部に、平面アンテナ
2、絶縁体3、フォーカスリング7、被処理体8、処理
台9、シャワープレート10が設置されている。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows a basic configuration diagram of the present invention. FIG. 1 shows a parallel plate type E using UHF.
It is sectional drawing of a CR plasma etching apparatus. A cylindrical etching processing chamber 1 which is grounded and made of a conductive material, for example, aluminum or the like, has a planar antenna 2, an insulator 3, a focus ring 7, an object to be processed 8, a processing table 9 and a shower plate 10 installed therein. Have been.

【0018】平面アンテナ2は、導電性材料たとえばア
ルミニウムなどから成り、接地された処理室の外壁4と
はセラミックなどの絶縁体3で隔てられている。この平
面アンテナ2には高周波電源11において生成したUH
F帯電磁波、たとえば450MHzが整合器13を通し
て導かれ、処理室内のガスをプラズマ化する。この時、
ソレノイドコイル17により磁場を発生させ、電磁波と
磁場の相互作用により高効率放電を発生させることも可
能となっている。
The planar antenna 2 is made of a conductive material, such as aluminum, and is separated from the grounded outer wall 4 of the processing chamber by an insulator 3 such as ceramic. UH generated by the high frequency power supply 11 is
An F-band electromagnetic wave, for example, 450 MHz, is guided through the matching unit 13 and turns the gas in the processing chamber into plasma. At this time,
It is also possible to generate a magnetic field by the solenoid coil 17 and generate a highly efficient discharge by the interaction between the electromagnetic wave and the magnetic field.

【0019】平面アンテナ2には、高周波電源11とは
異なる周波数の高周波、たとえば13.56MHzを高
周波電源12から高周波フィルター14を介して導入
し、バイアスを印加できる。平面アンテナ2へのバイア
スにより、シャワープレート10表面の表面反応を利用
しプラズマ中の活性種を制御することができる。この表
面反応を最適化するため、平面アンテナ2は温度調整手
段を持つ。この温度調整は、たとえば20℃の冷媒を冷
媒入り口6から流すことで実現できる。さらに、シャワ
ープレート10の表面の材料を選択することで活性種制
御を最適化できる。たとえば、Siを選択することがで
きる。
A high frequency having a frequency different from that of the high frequency power supply 11, for example, 13.56 MHz, is introduced from the high frequency power supply 12 through the high frequency filter 14 to the planar antenna 2, and a bias can be applied thereto. By the bias to the planar antenna 2, active species in the plasma can be controlled by utilizing the surface reaction on the surface of the shower plate 10. In order to optimize this surface reaction, the planar antenna 2 has a temperature adjusting means. This temperature adjustment can be realized, for example, by flowing a refrigerant at 20 ° C. from the refrigerant inlet 6. Furthermore, by selecting the material of the surface of the shower plate 10, the control of active species can be optimized. For example, Si can be selected.

【0020】被処理体8は、処理台9に設けられた、静
電チャックにより処理台9に固定される。処理台9は、
高周波電源15から整合器16を通して導入される高周
波、たとえば800kHzにより被処理体8に高周波バ
イアスを印加させることが可能となっている。また、処
理台9は、被処理体の温度を調整するための温度調節手
段を持ち、例えば−20℃の冷媒を流すことにより被処
理体の表面反応を制御できる。
The workpiece 8 is fixed to the processing table 9 by an electrostatic chuck provided on the processing table 9. The processing table 9
It is possible to apply a high-frequency bias to the processing target 8 at a high frequency, for example, 800 kHz introduced from the high-frequency power supply 15 through the matching unit 16. Further, the processing table 9 has a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the object to be processed, and the surface reaction of the object to be processed can be controlled by flowing a refrigerant at −20 ° C., for example.

【0021】さらに、処理台9にはフォーカスリング7
が設置されている。このフォーカスリング7には高周波
電源15から発生させる高周波を分岐しバイアスを印加
することができる。処理台9の位置は、平面アンテナ2
からの距離が20mmから150mmの範囲で固定する
ことができる。本実施例では30mmとした。
Further, the processing table 9 has a focus ring 7
Is installed. A high frequency generated from a high frequency power supply 15 can be branched and a bias can be applied to the focus ring 7. The position of the processing table 9 is the plane antenna 2
From 20 mm to 150 mm. In this embodiment, the thickness is 30 mm.

【0022】ガスは、平面アンテナ2とシャワープレー
ト10に設けられたガス導入路を通り、エッチング処理
室へ噴出される。図2に平面アンテナ2とシャワープレ
ート10に設けられたガス導入路を示す。本実施例で
は、酸素ガス流量が異なる2種類の混合ガスをガス導入
口5aとガス導入口5bに供給した。ガス導入口5aと
ガス導入口5bに供給した混合ガスは異なるマスフロー
コントローラで流量を制御している。
The gas is ejected to the etching chamber through a gas introduction passage provided in the planar antenna 2 and the shower plate 10. FIG. 2 shows a gas introduction path provided in the planar antenna 2 and the shower plate 10. In this embodiment, two types of mixed gases having different oxygen gas flow rates were supplied to the gas inlet 5a and the gas inlet 5b. The flow rate of the mixed gas supplied to the gas inlet 5a and the gas inlet 5b is controlled by different mass flow controllers.

【0023】ガス導入口5aに導入されたガスは、シャ
ワープレート10に設けられた多数のガス噴出口18の
うち、シャワープレートの中心から半径50mmまでの
領域に設けられたガス噴出口から噴出される。また、ガ
ス導入口5bから導入されたガスはシャワープレート1
0に設けられたガス噴出口18のうち、半径55mmか
ら半径140mmの領域に設けられたガス噴出口から噴
出される。これら2つのガス流路はOリング20により
隔離した。ガス排気は、排気口19に排気手段を接続し
行った。本実施例ではターボ分子ポンプとドライポンプ
を使用した。
The gas introduced into the gas inlet 5a is blown out of a large number of gas outlets 18 provided in the shower plate 10 from a gas outlet provided in a region having a radius of 50 mm from the center of the shower plate. You. The gas introduced from the gas inlet 5b is supplied to the shower plate 1
Of the gas ejection ports 18 provided at 0, the gas is ejected from the gas ejection ports provided at an area of a radius of 55 mm to a radius of 140 mm. These two gas flow paths were separated by an O-ring 20. Gas exhaust was performed by connecting an exhaust means to the exhaust port 19. In this embodiment, a turbo molecular pump and a dry pump were used.

【0024】ガス導入口5aと5bに流量比が異なる混
合ガスを導入することで、活性種濃度や副生成ガス濃度
の不均一分布などにより生じるエッチング特性の不均一
分布を改善し、均一なエッチングを行うことが可能とな
る。本実施例では、酸素流量が異なる混合ガスを用い
た。これは、被処理体中心と被処理体周辺において、エ
ッチング速度選択比(p−TEOS/ホトレジスト)の
均一性が悪く、周辺部で選択比が低下することに対応し
たものである。酸素が過剰に存在すると選択比を悪化さ
せることは知られており、周辺部のみ導入ガスの酸素流
量を少なくすることで選択比の低下を改善できる。同様
に、均一性を改善させたい加工特性に対応するガスの流
量を変化させれば、ホトレジスト選択比以外の加工特性
を均一化できる。
By introducing a mixed gas having a different flow ratio into the gas inlets 5a and 5b, the non-uniform distribution of the etching characteristics caused by the non-uniform distribution of the active species concentration and the by-product gas concentration is improved, and the uniform etching is performed. Can be performed. In this example, mixed gases having different oxygen flow rates were used. This corresponds to the fact that the uniformity of the etching rate selectivity (p-TEOS / photoresist) is poor at the center of the object and the periphery of the object, and the selectivity decreases at the peripheral portion. It is known that if oxygen is present excessively, the selectivity is deteriorated. The decrease in the selectivity can be improved by reducing the oxygen flow rate of the introduced gas only in the peripheral portion. Similarly, by changing the flow rate of the gas corresponding to the processing characteristics whose uniformity is to be improved, the processing characteristics other than the photoresist selectivity can be made uniform.

【0025】図3に、本実施例(ケース1)と比較のた
め同じ流量の混合ガスを流した場合(ケース2)のp−
TEOS/ホトレジスト選択比を示す。
FIG. 3 shows the p-value when the mixed gas of the same flow rate is flown (case 2) for comparison with the present embodiment (case 1).
4 shows the TEOS / photoresist selectivity.

【0026】設定条件としては、ガス圧力:2Pa、4
50MHz電力:800W、13.56MHz電力:8
00W、800kHz電力:1800Wであり、ガス流
量(sccm:standard cc / minute)は、以下の通り
である。 ケース1) ガス導入口5a: Ar/C5F8/O2 = 400
/15/12sccm ガス導入口5b: Ar/C5F8/O2 = 400
/15/10sccm ケース2) Ar/C5F8/O2 = 40
0/15/12sccm 図3からわかるように、本発明を用いることで均一性が
改善できることがわかる。
The setting conditions are as follows: gas pressure: 2 Pa, 4 Pa
50 MHz power: 800 W, 13.56 MHz power: 8
00 W, 800 kHz power: 1800 W, and gas flow rates (sccm: standard cc / minute) are as follows. Case 1) Gas inlet 5a: Ar / C5F8 / O2 = 400
/ 15/12 sccm Gas inlet 5b: Ar / C5F8 / O2 = 400
/ 15/10 sccm Case 2) Ar / C5F8 / O2 = 40
0/15/12 sccm As can be seen from FIG. 3, it can be seen that uniformity can be improved by using the present invention.

【0027】なお、本実施例においては、流量比が異な
る混合ガスとして酸素流量が異なる混合ガスを使用した
が、本発明はこれに限定されない。本発明は、この他に
も、弗化炭素、炭化水素、炭化珪素、窒素、水素、NH
3、HF、HCl、HBr、F2、Cl2、He、アル
ゴン、ヘリウム、ネオン、キセノンなど、あらゆる種類
のガスに適用することが可能である。本実施例におい
て、流量比が異なる2種類の混合ガスを噴出させたが、
本発明はこの構成に限定されない。本発明は、流量のみ
が異なるなど、数種類の混合ガスを噴出させる構成に適
応可能である。
In this embodiment, a mixed gas having a different oxygen flow rate is used as a mixed gas having a different flow ratio, but the present invention is not limited to this. The present invention also provides, in addition to the above, carbon fluoride, hydrocarbon, silicon carbide, nitrogen, hydrogen, NH
3, It can be applied to all kinds of gases such as HF, HCl, HBr, F2, Cl2, He, argon, helium, neon, xenon and the like. In the present embodiment, two kinds of mixed gases having different flow ratios are ejected.
The present invention is not limited to this configuration. The present invention is applicable to a configuration in which several types of mixed gas are ejected, such as only a difference in flow rate.

【0028】また、本実施例において、異なる混合ガス
を噴出する領域をシャワープレートの中心から半径50
mmと半径55mmから半径140mmの同心円状の2
領域に分けたが、本発明は、この構成に限定されない。
例えば、被処理体を被処理体の中心を中心とする同心円
状あるいは四角形状を境界とした2つ以上の領域に区分
けし、該領域それぞれに対向する対向面から互いに異な
る流量比もしくは流量の混合ガスを噴出するよう構成す
ることで適用可能である。
Further, in the present embodiment, the area for ejecting different mixed gases is defined by a radius of 50 mm from the center of the shower plate.
mm and a concentric circle 2 having a radius of 140 mm from 55 mm
Although divided into regions, the present invention is not limited to this configuration.
For example, the object to be processed is divided into two or more regions bounded by a concentric circle or a square centered on the center of the object to be processed, and different flow ratios or different flow rates are mixed from opposing surfaces facing the respective regions. The present invention can be applied to a configuration in which gas is ejected.

【0029】本発明は、プラズマ処理方法や処理装置に
適応させ、領域数と領域の範囲を最適化させることが可
能である。さらに、本実施例ではプラズマ処理装置とし
てプラズマエッチング装置を例に挙げたが、本発明はこ
の構成に限定されない。本発明は、処理室にガスを導入
し処理を行う各種装置や各種方法に適応可能である。
The present invention can be applied to a plasma processing method and a processing apparatus to optimize the number of regions and the range of the regions. Further, in the present embodiment, a plasma etching apparatus has been described as an example of the plasma processing apparatus, but the present invention is not limited to this configuration. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to various devices and various methods for performing processing by introducing a gas into a processing chamber.

【0030】(実施例2)本実施例では、実施例1の平
面アンテナ2に施されたガス導入路を変更し、ガス導入
路とガス吸入路を設けた。図4に、平面アンテナに設け
たガス導入路及びガス吸入路を示す。
(Embodiment 2) In this embodiment, the gas introduction path provided to the planar antenna 2 of Embodiment 1 is changed, and a gas introduction path and a gas suction path are provided. FIG. 4 shows a gas introduction path and a gas suction path provided in the planar antenna.

【0031】本実施例では、ガス導入口5bからガスを
供給し、ガス吸入口5cからガスを吸入した。ガス導入
口5bに供給した混合ガスはマスフローコントローラで
流量を制御している。ガス導入口5bに導入されたガス
は、シャワープレート10に設けられた多数のガス噴出
口18のうち、シャワープレート10の半径30mmか
ら半径140mmまでの領域に設けられたガス噴出口か
ら噴出される。また、シャワープレート10の中心から
半径25mmまでの領域に設置されたガス噴出口18か
らは、ガスが吸入され、ガス吸入口5cを通り排気され
る。ガス吸入領域とガス噴出領域はOリング20により
隔離した。
In this embodiment, gas is supplied from the gas inlet 5b, and gas is sucked from the gas inlet 5c. The flow rate of the mixed gas supplied to the gas inlet 5b is controlled by a mass flow controller. The gas introduced into the gas inlet 5b is ejected from the gas outlets provided in the region of the shower plate 10 from a radius of 30 mm to a radius of 140 mm among the many gas outlets 18 provided in the shower plate 10. . In addition, gas is sucked in from a gas outlet 18 provided in a region having a radius of 25 mm from the center of the shower plate 10, and is exhausted through the gas inlet 5c. The gas suction area and the gas ejection area were separated by an O-ring 20.

【0032】図5に排気方法を示す。処理室1は通常の
排気口である排気口19から排気設備により排気を行っ
た。本実施例ではターボ分子ポンプとドライポンプを用
いた。さらに、ガス吸入口5cをターボ分子ポンプの直
上にバイパス配管させることにより、ガス吸入口5cか
ら排気を行った。
FIG. 5 shows an exhaust method. The processing chamber 1 was evacuated from an exhaust port 19, which is a normal exhaust port, by exhaust equipment. In this embodiment, a turbo molecular pump and a dry pump are used. Further, the gas suction port 5c was evacuated from the gas suction port 5c by making a bypass pipe just above the turbo molecular pump.

【0033】被処理体周辺部からのみ排気していた従来
装置に比べ、シャワープレート中心付近から排気を行う
本実施例では、エッチング処理に寄与する活性種や副生
成ガス濃度分布をより均一化することが可能となり、さ
らに中心付近と周辺とのガス圧力差をも緩和させること
が可能となる。この結果、エッチング特性の面内均一性
を改善することが可能となる。
In this embodiment in which air is exhausted from the vicinity of the center of the shower plate, the concentration distribution of active species and by-product gas contributing to the etching process is made more uniform than in the conventional apparatus in which air is exhausted only from the peripheral portion of the object to be processed. It is also possible to reduce the gas pressure difference between the vicinity of the center and the periphery. As a result, the in-plane uniformity of the etching characteristics can be improved.

【0034】図6に、本実施例の場合(ケース3)と、
比較のためガス吸入口5cとガス導入口5bから同じ混
合ガスを流し、ガス排気口19からのみ排気を行った場
合(ケース4)のエッチング速度選択比(p−TEOS
/ホトレジスト)を示す。
FIG. 6 shows the case of this embodiment (case 3) and
For comparison, the etching rate selectivity (p-TEOS) in the case where the same mixed gas is flowed from the gas inlet 5c and the gas inlet 5b and exhaust is performed only from the gas exhaust port 19 (case 4).
/ Photoresist).

【0035】設定条件としては、ガス圧力:2Pa、4
50MHz電力:800W、13.56MHz電力:8
00W、800kHz電力:1800Wであり、ガス流
量は、Ar/C5F8/O2 = 1200/20/2
2sccmである。
The setting conditions are as follows: gas pressure: 2 Pa, 4
50 MHz power: 800 W, 13.56 MHz power: 8
00W, 800 kHz power: 1800 W, gas flow rate: Ar / C5F8 / O2 = 1200/20/2
2 sccm.

【0036】図6の本実施例により、より均一なエッチ
ングが可能となったことがわかる。なお、本実施例にお
いては、ガス吸入口5cからの排気を通常の排気設備に
バイパス配管させることで行ったが、本発明はこの構成
に限定されない。本発明はこの他にも、ガス吸入口5c
に独立のターボ分子ポンプを接続するなど、排気手段で
あればあらゆる構成をとることが可能である。本実施例
において、ガス吸入とガス噴出を行う領域を、シャワー
プレートの中心から半径25mmと半径30mmから半
径140mmの2領域にわけたが、本発明はこの構成に
限定されない。
It can be seen that the present embodiment of FIG. 6 enables more uniform etching. In the present embodiment, the exhaust from the gas inlet 5c is performed by bypass piping to a normal exhaust facility, but the present invention is not limited to this configuration. The present invention also includes a gas inlet 5c.
Any configuration can be used as long as it is an exhaust means, such as connecting an independent turbo molecular pump to the pump. In the present embodiment, the area where the gas is sucked and the gas is ejected are divided into two areas with a radius of 25 mm and a radius of 30 mm to a radius of 140 mm from the center of the shower plate, but the present invention is not limited to this configuration.

【0037】本発明は、プラズマ処理方法や処理装置に
適応させ、領域数と領域の範囲を最適化させることが可
能である。さらに、本実施例ではプラズマ処理装置とし
てプラズマエッチング装置を例に挙げたが、本発明はこ
の構成に限定されない。本発明は、処理室にガスを導入
し処理を行う各種装置や各種方法に適応可能である。
The present invention can be adapted to a plasma processing method and a processing apparatus to optimize the number of regions and the range of the regions. Further, in the present embodiment, a plasma etching apparatus has been described as an example of the plasma processing apparatus, but the present invention is not limited to this configuration. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to various devices and various methods for performing processing by introducing a gas into a processing chamber.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明に基づき、プラズマ処理に用いる
ガスの流量や流量比が異なる複数の混合ガスを用いるこ
とにより、プラズマ処理に寄与する活性種及び副生成ガ
ス両方の面内濃度分布均一性を改善し、被処理体に均一
なプラズマ処理を行うことが可能となる。
According to the present invention, the in-plane concentration distribution uniformity of both active species and by-product gas contributing to plasma processing is achieved by using a plurality of mixed gases having different flow rates and flow rates of gases used for plasma processing. And uniform plasma processing can be performed on the object to be processed.

【0039】さらに、本発明によれば、被処理体対向面
にガス吸入口を設けることで、プラズマ処理に寄与する
活性種及び副生成ガス両方の面内濃度分布均一性を改善
し、加えてガス圧力の面内分布均一性をも改善可能とな
り、被処理体に均一なプラズマ処理を行うことが可能と
なる。
Further, according to the present invention, by providing a gas suction port on the surface facing the object to be processed, the uniformity of the in-plane concentration distribution of both active species and by-product gas contributing to the plasma processing is improved. The in-plane distribution uniformity of gas pressure can also be improved, and uniform plasma processing can be performed on the object.

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

【図1】本発明の実施例1の基本構成図を示す概略的な
断面図。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a basic configuration diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すプラズマエッチング装置の平面アン
テナとシャワープレート部分を示す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a planar antenna and a shower plate portion of the plasma etching apparatus shown in FIG.

【図3】実施例1において得られた選択比分布を示す
図。
FIG. 3 is a view showing a selection ratio distribution obtained in Example 1.

【図4】本発明の実施例2において構成される平面アン
テナとシャワープレート部分を示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a planar antenna and a shower plate portion configured in Embodiment 2 of the present invention.

【図5】実施例2における排気方法を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an exhaust method according to a second embodiment.

【図6】実施例2において得られた選択比分布を示す
図。
FIG. 6 is a view showing a selection ratio distribution obtained in Example 2.

【図7】従来のエッチング装置を示す概略的な断面図。FIG. 7 is a schematic sectional view showing a conventional etching apparatus.

【図8】従来のエッチング装置におけるシャワープレー
トと被処理体の間のガス流れを示す概略図。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a gas flow between a shower plate and an object to be processed in a conventional etching apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…処理室、2…平面アンテ、3…絶縁体、4…処理室
外壁、5、5a、5b、…ガス導入口、5c…ガス吸入
口、6…冷媒入り口、7…フォーカスリング、8…被処
理体、9…処理台、10…シャワープレート、11、1
2、15…高周波電源、13、16…整合器、14…高
周波フィルター、17…コイル、18…ガス噴出口、1
9…ガス排気口、20…Oリング。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing chamber, 2 ... Plane antenna, 3 ... Insulator, 4 ... Processing chamber outer wall, 5, 5a, 5b ... Gas inlet, 5c ... Gas inlet, 6 ... Refrigerant inlet, 7 ... Focus ring, 8 ... Object to be processed, 9: processing table, 10: shower plate, 11, 1
2, 15 high-frequency power supply, 13, 16 matching unit, 14 high-frequency filter, 17 coil, 18 gas outlet, 1
9 ... gas exhaust port, 20 ... O-ring.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊澤 勝 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目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ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Fターム(参考) 5F004 AA01 AA05 BA14 BB11 BB32 BC02 BC03 CA02 DA00 DA04 DA20 DA22 DA23 DA26 DB23 DB26  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masaru Izawa 1-280 Higashi Koigabo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory of Hitachi, Ltd. (72) Nobuyuki Negishi 1-280 Higashi Koigabo, Kokubunji-shi, Tokyo Hitachi, Ltd Central Research Laboratory F-term (reference) 5F004 AA01 AA05 BA14 BB11 BB32 BC02 BC03 CA02 DA00 DA04 DA20 DA22 DA23 DA26 DB23 DB26

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被処理体に対する対向面に複数のガス噴出
口を備えるガス噴出手段を有し、該ガス噴出手段により
供給されるガスをプラズマ化して、前記被処理体に処理
を施すプラズマ処理装置において、前記ガス噴出手段
が、2種類以上の、互いに異なる流量比からなる混合ガ
スを互いに異なる前記ガス噴出口から噴出するよう構成
されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
1. A plasma processing apparatus comprising: gas ejecting means provided with a plurality of gas ejection ports on a surface facing an object to be processed, wherein the gas supplied by the gas ejecting means is turned into plasma to process the object. In the apparatus, the gas ejection means is configured to eject two or more types of mixed gas having different flow rate ratios from the different gas ejection ports.
【請求項2】被処理体に対する対向面に複数のガス噴出
口を備えるガス噴出手段を有し、該ガス噴出手段により
供給されるガスをプラズマ化して、前記被処理体に処理
を施すプラズマ処理装置において、前記ガス噴出手段
が、2種類以上の、互いに異なる流量の混合ガスを互い
に異なる前記ガス噴出口から噴出するよう構成されてい
ることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. A plasma processing apparatus comprising: gas ejecting means provided with a plurality of gas ejection ports on a surface facing an object to be processed, wherein the gas supplied by the gas ejecting means is turned into plasma to process the object. In the apparatus, the gas ejecting means is configured to eject two or more types of mixed gas having different flow rates from the different gas ejection ports.
【請求項3】被処理体に対する対向面に複数のガス噴出
口を備えるガス噴出手段を有し、該ガス噴出手段により
供給されるガスをプラズマ化して、前記被処理体に処理
を施すプラズマ処理装置において、前記被処理体に対す
る対向面に一つまたは複数のガス吸入口を有してなるこ
とを特徴とするプラズマ処理装置。
3. A plasma processing apparatus comprising: gas ejecting means provided with a plurality of gas ejection ports on a surface facing an object to be processed, wherein the gas supplied by the gas ejecting means is turned into plasma to process the object. In the apparatus, one or more gas inlets are provided on a surface facing the object to be processed.
【請求項4】前記被処理体に対する対向面に一つまたは
複数のガス吸入口を有してなることを特徴とする請求項
1又は2記載のプラズマ処理装置。
4. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein one or more gas inlets are provided on a surface facing the object to be processed.
【請求項5】被処理体に対する対向面に複数のガス噴出
口を備えるガス噴出手段を有し、該ガス噴出手段により
供給されるガスをプラズマ化して、前記被処理体に処理
を施すプラズマ処理装置において、前記被処理体を前記
被処理体の中心を中心とする同心円を境界とした2つ以
上の領域に区分けし、該領域それぞれに対向する対向面
から互いに異なる流量比の混合ガスが噴出するように、
前記ガス噴出手段を構成したことを特徴とするプラズマ
処理装置。
5. A plasma process, comprising: gas ejecting means provided with a plurality of gas ejection ports on a surface facing an object to be processed, wherein the gas supplied by the gas ejecting means is turned into plasma to process the object. In the apparatus, the object to be processed is divided into two or more regions bounded by a concentric circle centered on the center of the object to be processed, and mixed gases having different flow ratios are ejected from opposing surfaces opposing each of the regions. As
A plasma processing apparatus comprising the gas ejection means.
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