JPH07130713A - Down flow etching apparatus - Google Patents
Down flow etching apparatusInfo
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- JPH07130713A JPH07130713A JP27572993A JP27572993A JPH07130713A JP H07130713 A JPH07130713 A JP H07130713A JP 27572993 A JP27572993 A JP 27572993A JP 27572993 A JP27572993 A JP 27572993A JP H07130713 A JPH07130713 A JP H07130713A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ダウンフローエッチン
グ装置に関し、より詳しくは、ラジカルにより等方性の
エッチングが可能なダウンフローエッチング装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a downflow etching apparatus, and more particularly to a downflow etching apparatus capable of radically isotropic etching.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、半導体製造におけるエッチングプ
ロセスでは、マスクパターンを忠実に再現するために、
異方性形状が得られるＲＩＥプロセスが主流であるが、
下部電極や下部配線層を被覆する絶縁膜にコンタクトホ
ールやビアホールを形成する場合、等方性のエッチング
が可能なダウンフローエッチングプロセスが用いられる
ことが多い。ダウンフローエッチングプロセスでは、等
方性のエッチングにより開口縁部でテーパ形状が得られ
るため、コンタクトホールやビアホールを被覆する上部
配線層のカバレージが改善され、上部配線層の断線が減
る。2. Description of the Related Art In recent years, in an etching process in semiconductor manufacturing, in order to faithfully reproduce a mask pattern,
The RIE process that can obtain anisotropic shapes is the mainstream,
When forming a contact hole or a via hole in an insulating film that covers a lower electrode or a lower wiring layer, a downflow etching process that allows isotropic etching is often used. In the downflow etching process, a taper shape is obtained at the opening edge portion by isotropic etching, so that the coverage of the upper wiring layer covering the contact hole and the via hole is improved and the disconnection of the upper wiring layer is reduced.
【０００３】特に、微細化により、ビアホール等のアス
ペクト比が大きくなる場合には、上部配線層のカバレー
ジが悪化するため、上記ダウンフローエッチングとＲＩ
Ｅの２ステッププロセスを行い、寸法制御とカバレージ
の両方の改善を図っている。以上のように、微細化が要
求される半導体製造においては、等方性のダウンフロー
エッチングプロセスは欠かせないものとなっている。In particular, when the aspect ratio of a via hole or the like becomes large due to miniaturization, the coverage of the upper wiring layer is deteriorated, so the downflow etching and RI are performed.
The two-step process of E is performed to improve both dimensional control and coverage. As described above, the isotropic down-flow etching process is indispensable in the semiconductor manufacturing in which miniaturization is required.
【０００４】図３に従来例のダウンフローエッチング装
置を示す。図中、１はウエハを入れて被加工物をエッチ
ングするエッチング室、２はマイクロ波を遮蔽するシャ
ワーヘッド３を介してエッチング室１と繋がっているプ
ラズマ発生室、４はエッチング室１に設けられ、エッチ
ング室１内及びプラズマ発生室２内を排気する排気口、
５はエッチング室１内に設けられたウエハステージ、６
はプラズマ発生室２にエッチングガスを導入するガス導
入口、７はマイクロ波透過窓８を介してプラズマ発生室
４に繋がっている導波管である。FIG. 3 shows a conventional downflow etching apparatus. In the figure, 1 is an etching chamber for inserting a wafer to etch a workpiece, 2 is a plasma generating chamber connected to the etching chamber 1 via a shower head 3 for shielding microwaves, and 4 is provided in the etching chamber 1. An exhaust port for exhausting the inside of the etching chamber 1 and the inside of the plasma generation chamber 2,
5 is a wafer stage provided in the etching chamber 1, and 6 is a wafer stage.
Is a gas inlet for introducing an etching gas into the plasma generating chamber 2, and 7 is a waveguide connected to the plasma generating chamber 4 through the microwave transmission window 8.
【０００５】このようなダウンフローエッチング装置で
は、エッチングガスをプラズマ発生室２内に導入してマ
イクロ波を印加すると、プラズマ発生室２内のエッチン
グガスはプラズマ化する。このとき、マイクロ波を遮蔽
するシャワーヘッド３のシールド作用によりマイクロ波
の到達領域はプラズマ発生室２内に限定されるため、荷
電粒子はシャワーヘッド３の下流のエッチング室１には
殆ど存在しない。また、プラズマ発生室２で発生した荷
電粒子やラジカルのうち、寿命の長いラジカルのみが下
流のエッチング室１に輸送される。このため、ラジカル
のみがエッチングに寄与する。In such a down-flow etching apparatus, when an etching gas is introduced into the plasma generating chamber 2 and a microwave is applied, the etching gas in the plasma generating chamber 2 becomes plasma. At this time, since the microwave reaching area is limited to the inside of the plasma generation chamber 2 by the shielding action of the shower head 3 that shields microwaves, the charged particles hardly exist in the etching chamber 1 downstream of the shower head 3. Further, among the charged particles and radicals generated in the plasma generation chamber 2, only radicals having a long life are transported to the etching chamber 1 on the downstream side. Therefore, only radicals contribute to etching.
【０００６】次に、上記ダウンフローエッチング装置を
用いてSiO2膜を選択的にエッチングし、ビアホールを形
成する方法について説明する。エッチングガスとしてＣ
Ｆ4ガスを用いる。まず、下部配線層を被覆するSiO2膜
からなる層間絶縁膜と、層間絶縁膜上の選択エッチング
用のレジストマスクとが形成されたウエハをウエハステ
ージに載置して、エッチング室１及びプラズマ発生室２
内を減圧する。Next, a method of forming a via hole by selectively etching the SiO 2 film using the downflow etching apparatus will be described. C as etching gas
F 4 gas is used. First, a wafer on which an interlayer insulating film made of a SiO 2 film covering a lower wiring layer and a resist mask for selective etching on the interlayer insulating film are formed is placed on a wafer stage, and an etching chamber 1 and plasma generation are performed. Room 2
Decompress the inside.
【０００７】続いて、ＣＦ4 ガスをプラズマ発生室２に
導入し、マイクロ波を印加する。これにより、ＣＦ4 ガ
スはＦラジカルとＦイオンと電子に解離し、プラズマ化
する。プラズマはプラズマ発生室２のみで放電するた
め、電気的に中性のＦラジカルのみがシャワーヘッド５
を通過して下流のエッチング室１に流れてくる。このＦ
ラジカルによりレジストパターンをマスクとしてSiO2膜
が等方的にエッチングされ、除去されてテーパ形状を有
するビアホールが形成される。この後、ＲＩＥエッチン
グを行うと、カバレージが改善され、寸法精度のよいビ
アホールが形成される。Then, CF 4 gas is introduced into the plasma generation chamber 2 and microwaves are applied. As a result, the CF 4 gas is dissociated into F radicals, F ions, and electrons, and turned into plasma. Since the plasma is discharged only in the plasma generation chamber 2, only the electrically neutral F radicals are discharged.
And flows into the etching chamber 1 downstream. This F
The SiO 2 film is isotropically etched by the radicals using the resist pattern as a mask, and is removed to form a via hole having a tapered shape. After that, if RIE etching is performed, the coverage is improved and a via hole with high dimensional accuracy is formed.
【０００８】なお、上記ダウンフローエッチングにおい
て、エッチングガスとしてＣＦ4 ガスに微量のＯ2 ガス
を混合する場合も多い。Ｏ2 ガスの添加により、Ｆ原子
の解離率が高まり、プラズマの生成が増える。また、上
記以外のエッチングガスとして、ＣＦ4 ガスの場合より
速いエッチング速度が得られる、ＮＦ3 ガスを用いるこ
ともあるが、総量規制やコスト高になることから、あま
り実用的でない。In the down-flow etching, a small amount of O 2 gas is often mixed with CF 4 gas as an etching gas. The addition of O 2 gas increases the dissociation rate of F atoms and increases plasma generation. In addition, as an etching gas other than the above, NF 3 gas, which can obtain a higher etching rate than that of CF 4 gas, may be used, but it is not very practical because the total amount is regulated and the cost becomes high.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＣＦ4 系ガス
（ＣＦ4 ＋Ｏ2 の混合ガス、又はＣＦ4 ガス）は堆積性
を有するため、ＣＦ4 系ガスを用いたダウンフローエッ
チングでは、エッチング室１の内壁に反応生成物９が付
着しやすい。生産ラインに用いられたダウンフローエッ
チング装置では数日で反応生成物９が堆積してしまう。However, since the CF 4 gas (mixed gas of CF 4 + O 2 or CF 4 gas) has a depositing property, the downflow etching using the CF 4 gas causes an etching chamber. The reaction product 9 easily adheres to the inner wall of 1. In the downflow etching apparatus used in the production line, the reaction product 9 will be deposited in a few days.
【００１０】この反応生成物９が現れると、エッチング
レートが不安定になり、かつ低下するという問題があ
る。この原因は、エッチング種のＦラジカルが既成の反
応生成物と再結合して消費されたり、新たな反応生成物
を生成するのに消費されたりするためと考えられてい
る。この反応生成物９を取り除くために、定期的にエッ
チング装置を分解し、エッチング室１の内壁を研磨した
り、洗浄したりするという保守作業を行っている。しか
し、これらの作業はコスト高や生産効率の減少を招くと
いう問題がある。When this reaction product 9 appears, there is a problem that the etching rate becomes unstable and decreases. It is considered that this is because F radicals as etching species are recombined with the existing reaction product and consumed, or consumed to generate a new reaction product. In order to remove this reaction product 9, the etching apparatus is periodically disassembled, and the maintenance work of polishing or cleaning the inner wall of the etching chamber 1 is performed. However, there is a problem that these operations lead to high cost and reduction in production efficiency.
【００１１】本発明は、係る従来例の問題点に鑑みて創
作されたものであり、生産効率を落とさずに、エッチン
グ室の内壁に付着する反応生成物を除去することが可能
な手段を備えたダウンフローエッチング装置の提供を目
的とするものである。The present invention was created in view of the problems of the conventional example, and is provided with a means capable of removing the reaction product adhering to the inner wall of the etching chamber without lowering the production efficiency. Another object of the present invention is to provide a downflow etching apparatus.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記課題は、第１に、エ
ッチングガスとしてのＣＦ4 ガス又はＣＦ4 を含むガス
がマイクロ波によりプラズマ化されるプラズマ発生部
と、ガスが通過する穴の開いたマイクロ波遮蔽板を介し
て前記プラズマ発生部の下流に位置し、前記マイクロ波
遮蔽板を前記プラズマが通過することにより前記プラズ
マのうちラジカルのみが流れ込んで、該ラジカルにより
被エッチング体がエッチングされるエッチング部と、前
記エッチング部を囲む壁に付着した反応生成物を除去す
るための酸素プラズマを発生させる酸素プラズマ発生手
段とを有するダウンフローエッチング装置によって達成
され、第２に、前記酸素プラズマ発生手段は、ＲＦ放電
又はマイクロ波放電により酸素ガスをプラズマ化するも
のであることを特徴とする第１の発明に記載のダウンフ
ローエッチング装置によって達成され、第３に、前記酸
素ガスのＲＦ放電は、前記エッチング部に酸素ガスが導
入された状態で、前記被エッチング体を載置する載置台
と前記エッチング部を囲む壁の間に接続されたＲＦ電源
により起こさせることを特徴とする第２の発明に記載の
ダウンフローエッチング装置によって達成され、第４
に、前記酸素ガスのマイクロ波放電は、前記エッチング
部に酸素ガスが導入された状態で、マイクロ波を導く手
段により前記エッチング部に導かれたマイクロ波により
起こさせることを特徴とする第２の発明に記載のダウン
フローエッチング装置によって達成される。In order to solve the above-mentioned problems, firstly, a CF 4 gas as an etching gas or a gas containing CF 4 is converted into a plasma by a microwave, and a hole through which the gas passes. Located downstream of the plasma generation unit via the microwave shielding plate, and only the radicals of the plasma flow in when the plasma passes through the microwave shielding plate, and the object to be etched is etched by the radicals. And an oxygen plasma generating means for generating oxygen plasma for removing a reaction product attached to a wall surrounding the etching portion, and secondly, the oxygen plasma generation means. The means is one for converting oxygen gas into plasma by RF discharge or microwave discharge. A third aspect of the present invention is achieved by the downflow etching apparatus according to the first aspect of the present invention. Thirdly, the RF discharge of the oxygen gas is performed by placing the object to be etched in a state where the oxygen gas is introduced into the etching portion. The downflow etching apparatus according to the second invention is characterized in that it is caused by an RF power source connected between a mounting table and a wall surrounding the etching section.
In the second aspect, the microwave discharge of the oxygen gas is caused by the microwave guided to the etching section by the microwave guiding means while the oxygen gas is introduced into the etching section. This is achieved by the downflow etching apparatus described in the invention.
【００１３】[0013]
【作用】本願発明者の調査によれば、ダウンフローエッ
チング装置のエッチング室内壁に付着した反応生成物を
ＩＲ法により分析した結果、Ｃ−Ｆ結合（ＣＦ3 、ＣＦ
2 、ＣＦなど）を含む重合膜であることが分かった。ま
た、反応生成物は、プラズマ発生室内壁には付着してお
らず、エッチング室内壁にのみ付着していることがわか
った。これは、反応生成物の付着の有無はプラズマの存
在と関係しており、プラズマの届かないエッチング室で
は荷電粒子の物理的衝突による反応生成物の脱離が期待
できないからだと考えられる。According to the research conducted by the inventor of the present application, downflow etching is performed.
The reaction products adhering to the inner wall of the etching chamber
As a result of analysis by IR method, C—F bond (CF3, CF
2, CF, etc.). Well
In addition, the reaction products do not adhere to the inner wall of the plasma generation chamber.
No, it can be seen that it adheres only to the inner wall of the etching chamber.
It was. This means that the presence or absence of plasma of reaction products
In an etching room where plasma is out of reach
Is expected to desorb reaction products due to physical collision of charged particles
It is thought that it is not possible.
【００１４】以上のことを勘案して、エッチング室内壁
に付着する反応生成物を除去する方法を検討した結果、
酸素プラズマ照射が有効であることが分かった。そこ
で、本発明のダウンフローエッチング装置においては、
マイクロ波遮蔽板を介在させることにより、プラズマ発
生部で発生したプラズマのうちラジカルのみを下流のエ
ッチング部に流し、該ラジカルにより等方性のエッチン
グを行うことが可能なダウンフローエッチング装置の構
成に加えて、エッチング部を囲む壁に付着した反応生成
物を除去するための酸素プラズマ発生手段を有する。In consideration of the above, as a result of studying the method of removing the reaction product adhering to the inner wall of the etching chamber,
It has been found that oxygen plasma irradiation is effective. Therefore, in the downflow etching apparatus of the present invention,
By interposing the microwave shielding plate, only the radicals of the plasma generated in the plasma generation unit are made to flow to the downstream etching unit, and the downflow etching apparatus is configured to perform isotropic etching by the radicals. In addition, it has an oxygen plasma generating means for removing reaction products attached to the wall surrounding the etching portion.
【００１５】例えば、酸素プラズマ発生手段がＲＦ放電
によるものである場合、エッチング部に酸素ガスが導入
された状態で、被エッチング体を載置する載置台とエッ
チング部を囲む壁の間に接続されたＲＦ電源により放電
を起こさせ、エッチング部に酸素プラズマを生成する。
また、別の例によれば、酸素プラズマ発生手段がマイク
ロ波放電によるものである場合、エッチング部に酸素ガ
スが導入された状態で、マイクロ波を導く手段によりエ
ッチング部に導かれたマイクロ波により放電を起こさせ
る。For example, when the oxygen plasma generating means is based on RF discharge, it is connected between a mounting table on which the object to be etched is placed and a wall surrounding the etching portion while oxygen gas is introduced into the etching portion. A discharge is generated by the RF power source, and oxygen plasma is generated in the etching portion.
According to another example, when the oxygen plasma generating means is based on microwave discharge, by the microwave guided to the etching part by the microwave guiding means in a state where oxygen gas is introduced into the etching part. Cause a discharge.
【００１６】従って、ラジカルによりダウンフローエッ
チングを行う前又は後に、エッチング部に酸素プラズマ
を生成して、反応生成物を該酸素プラズマに曝すことが
できる。これにより、荷電粒子（酸素イオンや電子）の
衝突により、或いは酸素ラジカルとの反応により、反応
生成物をエッチング部内壁から離脱させ、エッチング部
外に排気することができる。Therefore, oxygen plasma can be generated in the etching portion before or after performing the downflow etching by the radicals, and the reaction product can be exposed to the oxygen plasma. As a result, the reaction product can be separated from the inner wall of the etching portion by the collision of charged particles (oxygen ions or electrons) or by the reaction with oxygen radicals, and can be exhausted to the outside of the etching portion.
【００１７】このため、エッチング装置を分解し、エッ
チング部の内壁を研磨したり、洗浄したりしなくてもよ
い。従って、生産効率を落とさずに、エッチング部内壁
に付着する反応生成物を除去することができる。Therefore, it is not necessary to disassemble the etching device and polish or clean the inner wall of the etching portion. Therefore, the reaction product attached to the inner wall of the etching portion can be removed without lowering the production efficiency.
【００１８】[0018]
【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。 （１）本発明の実施例に係るダウンフローエッチング装
置の説明 （ａ）第１の実施例 図１は、本発明の第１の実施例に係るダウンフローエッ
チング装置の構成を示す側面図である。図中、１１はウ
エハを入れて被加工物をエッチングするためのエッチン
グ室で、接地されている。１２はマイクロ波を遮蔽する
シャワーヘッド１３を介してエッチング室１１と繋がっ
ているプラズマ発生室、１４はエッチング室１１に設け
られ、エッチング室１１内及びプラズマ発生室１２内を
排気する排気口、１５はエッチング室１１内に設けら
れ、ウエハを載置するウエハステージ、１６はダウンフ
ローエッチング時にはエッチングガスを導入し、反応生
成物を除去する際には酸素ガスをプラズマ発生室１２に
導入するためのガス導入口、１７はマイクロ波透過窓１
８を介してプラズマ発生室１２に繋がっている導波管で
ある。Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. (1) Description of Downflow Etching Apparatus According to Embodiment of the Present Invention (a) First Embodiment FIG. 1 is a side view showing the configuration of a downflow etching apparatus according to the first embodiment of the present invention. . In the figure, reference numeral 11 denotes an etching chamber for putting a wafer and etching a workpiece, which is grounded. Reference numeral 12 is a plasma generation chamber that is connected to the etching chamber 11 via a shower head 13 that shields microwaves, 14 is an exhaust port that is provided in the etching chamber 11, and that exhausts the inside of the etching chamber 11 and the plasma generation chamber 12, Is provided in the etching chamber 11 and is a wafer stage on which a wafer is mounted. Reference numeral 16 is for introducing etching gas during down-flow etching and for introducing oxygen gas into the plasma generation chamber 12 when removing reaction products. Gas inlet, 17 is microwave transmission window 1
The waveguide is connected to the plasma generation chamber 12 via 8.
【００１９】また、２０は周波数13.56MHzのRF電力を供
給するRF電源で、一方の電極がウエハステージ１５に接
続され、他方の電極は接地されている。エッチング室１
１内の内壁に付着した反応生成物１９を除去する際に、
ＲＦ電源２０からエッチング室１１とウエハステージ１
５間にRF電力を印加し、エッチング室１１に導入された
酸素ガスをプラズマ化する。Reference numeral 20 denotes an RF power source for supplying RF power of 13.56 MHz frequency, one electrode of which is connected to the wafer stage 15 and the other electrode is grounded. Etching room 1
When removing the reaction product 19 attached to the inner wall of 1,
RF power source 20 to etching chamber 11 and wafer stage 1
RF power is applied between 5 to turn the oxygen gas introduced into the etching chamber 11 into plasma.
【００２０】このようなダウンフローエッチング装置で
は、エッチング時に、エッチングガスをプラズマ発生室
１２に導入してマイクロ波を印加すると、プラズマ発生
室１２内のエッチングガスはプラズマ化する。このと
き、シャワーヘッド１５のシールド作用によりマイクロ
波の到達領域はプラズマ発生室１２内に限定されるた
め、荷電粒子は殆どシャワーヘッド１３の下流のエッチ
ング室１１には存在しない。また、プラズマ発生室１２
で生成された荷電粒子やラジカルのうち、寿命の長いラ
ジカルのみが下流のエッチング室１１に輸送される。こ
のため、ラジカルのみがエッチングに寄与し、等方性の
エッチングが可能となる。In such a down-flow etching apparatus, when etching gas is introduced into the plasma generating chamber 12 and microwaves are applied during etching, the etching gas in the plasma generating chamber 12 becomes plasma. At this time, since the microwave arrival area is limited to the inside of the plasma generation chamber 12 due to the shielding effect of the shower head 15, almost no charged particles exist in the etching chamber 11 downstream of the shower head 13. In addition, the plasma generation chamber 12
Among the charged particles and radicals generated in step 1, only the radicals having a long life are transported to the etching chamber 11 on the downstream side. For this reason, only radicals contribute to etching, and isotropic etching becomes possible.
【００２１】また、エッチング室１１の内壁に付着した
反応生成物１９を除去する際には、プラズマ発生室１２
内に酸素ガスのみを導入し、ＲＦ電源２０からエッチン
グ室１１とウエハステージ１５間にＲＦ電力を供給す
る。プラズマ発生室１２に導入された酸素ガスはそのま
ま下流のエッチング室１１に流れて、ＲＦ電力によりプ
ラズマ化される。これにより、エッチング室１１内壁の
反応生成物１９は、酸素プラズマに曝され、荷電粒子
（酸素イオンや電子）の衝突や、酸素ラジカルとの反応
により、エッチング室１１内壁から離脱する。離脱した
反応生成物は直ちにエッチング室１１外に排気される。When removing the reaction product 19 attached to the inner wall of the etching chamber 11, the plasma generating chamber 12 is removed.
Only oxygen gas is introduced into the chamber, and RF power is supplied from the RF power source 20 between the etching chamber 11 and the wafer stage 15. The oxygen gas introduced into the plasma generation chamber 12 directly flows into the etching chamber 11 on the downstream side, and is converted into plasma by RF power. As a result, the reaction product 19 on the inner wall of the etching chamber 11 is exposed to oxygen plasma, and is separated from the inner wall of the etching chamber 11 due to collision of charged particles (oxygen ions and electrons) and reaction with oxygen radicals. The separated reaction product is immediately exhausted to the outside of the etching chamber 11.
【００２２】以上のように、本発明の第１の実施例に係
るダウンフローエッチング装置においては、ラジカルの
みによりエッチング室１１内でエッチングが可能なダウ
ンフローエッチング装置の構成に加えて、エッチング室
１１とウエハステージ１５間に接続されたＲＦ電源２０
を有する。従って、エッチング時にはラジカルにより等
方性のエッチングを行い、このエッチング前又は後であ
って、反応生成物１９を除去する際に、ＲＦ電源２０か
らエッチング室１１とウエハステージ１５間にＲＦ電力
を供給してエッチング室１１に流れてくる酸素ガスをプ
ラズマ化する。これにより、エッチング室１１内壁に付
着した反応生成物１９は、酸素プラズマに曝され、荷電
粒子の衝突や、酸素ラジカルとの反応により、エッチン
グ室１１内壁から離脱し、エッチング室１１外に排気さ
れる。As described above, in the downflow etching apparatus according to the first embodiment of the present invention, in addition to the construction of the downflow etching apparatus capable of performing etching in the etching chamber 11 only by radicals, the etching chamber 11 RF power source 20 connected between the wafer and the wafer stage 15
Have. Therefore, at the time of etching, isotropic etching is performed by radicals, and RF power is supplied from the RF power source 20 between the etching chamber 11 and the wafer stage 15 before or after the etching to remove the reaction product 19. Then, the oxygen gas flowing into the etching chamber 11 is turned into plasma. As a result, the reaction product 19 attached to the inner wall of the etching chamber 11 is exposed to oxygen plasma, and is separated from the inner wall of the etching chamber 11 due to collision of charged particles and reaction with oxygen radicals, and is exhausted to the outside of the etching chamber 11. It
【００２３】従って、ダウンフローエッチング前又は後
にエッチング室１１を開放しないで、反応生成物１９を
エッチング室１１内から排除することができる。このた
め、定期的にエッチング装置を分解し、エッチング室１
１の内壁を研磨したり、洗浄したりしなくてもよい。こ
れにより、生産効率を落とさずに、エッチング室１１の
内壁に付着する反応生成物１９を除去することが可能で
ある。Therefore, the reaction product 19 can be removed from the etching chamber 11 without opening the etching chamber 11 before or after the downflow etching. For this reason, the etching apparatus is regularly disassembled and the etching chamber 1
The inner wall of 1 does not have to be polished or washed. This makes it possible to remove the reaction product 19 attached to the inner wall of the etching chamber 11 without lowering the production efficiency.
【００２４】なお、上記実施例では、反応生成物１９を
除去するための酸素ガスを導入するガス導入口１６がプ
ラズマ発生室１２に設けられているが、エッチング室１
１に設けられてもよい。 （ｂ）第２の実施例 図２は、本発明の第２の実施例に係るダウンフローエッ
チング装置の構成を示す側面図である。第１の実施例と
異なるところは、エッチング室１１にマイクロ波を導く
導波管３１が設けられていることである。導波管３１と
エッチング室１１の間に介在するマイクロ波透過窓３２
を介してエッチング室１１にマイクロ波が導入される。
なお、図中、図１と同じ符号で示されるものは図１と同
じものを示す。In the above-described embodiment, the gas introduction port 16 for introducing the oxygen gas for removing the reaction product 19 is provided in the plasma generation chamber 12, but the etching chamber 1
1 may be provided. (B) Second Embodiment FIG. 2 is a side view showing the configuration of a downflow etching apparatus according to the second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the etching chamber 11 is provided with a waveguide 31 for guiding microwaves. Microwave transmission window 32 interposed between the waveguide 31 and the etching chamber 11
Microwaves are introduced into the etching chamber 11 via the.
In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same parts as in FIG.
【００２５】上記ダウンフローエッチング装置を用いた
場合、エッチング時にはプラズマ発生室１２にマイクロ
波を導き、プラズマ発生室１２内でエッチングガスのプ
ラズマを発生させる。このとき、シャワーヘッド１３の
シールド作用により、プラズマ発生室１２内で発生した
プラズマのうちラジカルのみがエッチング室１１に流
れ、ラジカルのみによる等方性のエッチングが行われ
る。また、反応生成物１９を除去する際には、エッチン
グ室１１にマイクロ波を導き、エッチング室１１内で酸
素プラズマを発生させる。これによりエッチング室１１
内壁の反応生成物１９は酸素プラズマに曝されて除去さ
れる。When the downflow etching apparatus is used, microwaves are introduced into the plasma generating chamber 12 during etching, and plasma of etching gas is generated in the plasma generating chamber 12. At this time, due to the shielding action of the shower head 13, only radicals of the plasma generated in the plasma generation chamber 12 flow into the etching chamber 11, and isotropic etching is performed only by the radicals. When the reaction product 19 is removed, microwaves are introduced into the etching chamber 11 to generate oxygen plasma in the etching chamber 11. As a result, the etching chamber 11
The reaction product 19 on the inner wall is exposed to oxygen plasma and removed.
【００２６】以上のように、本発明の第２の実施例に係
るダウンフローエッチング装置によれば、エッチング室
１１を開放しないで、即ち、生産効率を落とさずに、エ
ッチング室１１の内壁に付着する反応生成物１９を除去
することが可能である。 （２）本発明の実施例に係るダウンフローエッチング装
置を用いてエッチング室内壁に付着した反応生成物を除
去する方法の説明 次に、上記第１の実施例に係るダウンフローエッチング
装置を用いてSiO2膜のエッチングを行ってビアホールを
形成し、更にエッチング室１１内壁の反応生成物１９を
除去する方法について説明する。エッチングガスとして
ＣＦ4 ＋Ｏ2 の混合ガスを用いる。As described above, the downflow etching apparatus according to the second embodiment of the present invention adheres to the inner wall of the etching chamber 11 without opening the etching chamber 11, that is, without lowering the production efficiency. It is possible to remove the resulting reaction product 19. (2) Description of Method of Removing Reaction Product Adhering to Inner Wall of Etching Chamber Using Downflow Etching Apparatus According to Example of the Present Invention Next, using the downflow etching apparatus according to the first example described above A method of etching the SiO 2 film to form a via hole and further removing the reaction product 19 on the inner wall of the etching chamber 11 will be described. A mixed gas of CF 4 + O 2 is used as an etching gas.
【００２７】まず、下部配線層を被覆するSiO2膜からな
る層間絶縁膜と、層間絶縁膜上の選択エッチング用のレ
ジストマスクとが形成されたウエハ２２をウエハステー
ジ１５に載置して、エッチング室１１及びプラズマ発生
室１２内を減圧する。続いて、ＣＦ4 ＋Ｏ2 の混合ガス
をプラズマ発生室１２に導入し、圧力を１Torr程度に保
持する。次いで、周波数2.45GHz ，電力１．５ｋＷのマ
イクロ波を導く。これにより、ＣＦ4 ＋Ｏ2 の混合ガス
はＦラジカルとＦイオンと電子に解離し、プラズマ化す
る。プラズマのうちＦイオンと電子はシャワーヘッド１
３にトラップされ、電気的に中性のＦラジカルのみがシ
ャワーヘッド１３を通過してエッチング室１１に流れ
る。First, the wafer 22 on which an interlayer insulating film made of a SiO 2 film covering the lower wiring layer and a resist mask for selective etching on the interlayer insulating film are formed is placed on the wafer stage 15 and etched. The pressure inside the chamber 11 and the plasma generation chamber 12 is reduced. Then, a mixed gas of CF 4 + O 2 is introduced into the plasma generation chamber 12, and the pressure is maintained at about 1 Torr. Then, a microwave having a frequency of 2.45 GHz and a power of 1.5 kW is guided. As a result, the mixed gas of CF 4 + O 2 is dissociated into F radicals, F ions, and electrons, and turned into plasma. Shower head 1 for F ions and electrons in plasma
3 and is trapped by 3 and only the electrically neutral F radicals pass through the shower head 13 and flow into the etching chamber 11.
【００２８】このＦラジカルによりレジストパターンを
マスクとしてSiO2膜が等方的にエッチングされ、除去さ
れてテーパ形状を有するビアホールが形成される。この
とき、エッチング室１１内壁にＣ−Ｆ結合を含む重合膜
からなる反応生成物１９が付着するとする。その後、Ｒ
ＩＥエッチングを行い、微細化とカバレージの改善の両
方を満たすビアホールが形成される。The SiO 2 film is isotropically etched by the F radicals using the resist pattern as a mask and removed to form a via hole having a tapered shape. At this time, it is assumed that the reaction product 19 made of a polymer film containing a C—F bond adheres to the inner wall of the etching chamber 11. Then R
IE etching is performed to form a via hole that satisfies both miniaturization and improvement of coverage.
【００２９】次に、エッチング室１１内壁に付着した反
応生成物１９を除去する。この除去処理は上記ビアホー
ルの形成が完了した後すぐに行ってもよいし、ある程度
付着物が堆積した後に行ってもよい。まず、エッチング
室１１内及びプラズマ発生室１２内を減圧しながら、酸
素ガスのみをプラズマ発生室１２に導入し、エッチング
室１１内の圧力を１．０Torrに保持する。このとき、酸
素ガスはシャワーヘッド１３をそのまま通過し、エッチ
ング室に流れる。Next, the reaction product 19 attached to the inner wall of the etching chamber 11 is removed. This removing process may be performed immediately after the formation of the via hole is completed, or may be performed after deposits are deposited to some extent. First, while decompressing the inside of the etching chamber 11 and the inside of the plasma generation chamber 12, only oxygen gas is introduced into the plasma generation chamber 12, and the pressure inside the etching chamber 11 is maintained at 1.0 Torr. At this time, the oxygen gas passes through the shower head 13 as it is and flows into the etching chamber.
【００３０】次いで、ＲＦ電源からエッチング室１１と
ウエハステージ１５間に周波数13.45MHzのＲＦ電力３０
０Ｗを印加する。これにより、エッチング室１１内の酸
素ガスをプラズマ化して、荷電粒子（イオンや電子）
や、酸素ラジカルを発生させる。エッチング室１１内壁
の反応生成物１９は、エッチング室１１内で発生した酸
素プラズマに曝され、酸素イオンや電子の衝突により、
及び、酸素ラジカルとの反応により、エッチング室１１
内壁から離脱し、エッチング室１１外に排気される。こ
れにより、反応生成物の除去処理が完了する。Next, from the RF power source, the RF power 30 having a frequency of 13.45 MHz is provided between the etching chamber 11 and the wafer stage 15.
Apply 0 W. As a result, the oxygen gas in the etching chamber 11 is turned into plasma, and charged particles (ions and electrons) are generated.
Or generate oxygen radicals. The reaction product 19 on the inner wall of the etching chamber 11 is exposed to oxygen plasma generated in the etching chamber 11, and due to collision of oxygen ions and electrons,
Also, due to the reaction with oxygen radicals, the etching chamber 11
It is separated from the inner wall and is exhausted to the outside of the etching chamber 11. This completes the reaction product removal process.
【００３１】上記の反応生成物の除去方法によれば、ラ
ジカルによるエッチングを行った後であって、反応生成
物１９の除去処理の際に、エッチング室１１内に酸素プ
ラズマを発生させて、荷電粒子（酸素イオンや電子）の
衝突により、或いは酸素ラジカルとの反応により、反応
生成物１９をエッチング室１１内壁から離脱させ、エッ
チング室外に排気する。According to the above method for removing the reaction product, oxygen plasma is generated in the etching chamber 11 after the radical etching, and when the reaction product 19 is removed, an electric charge is generated. The reaction product 19 is separated from the inner wall of the etching chamber 11 by the collision of particles (oxygen ions or electrons) or by the reaction with oxygen radicals, and is exhausted to the outside of the etching chamber.
【００３２】従って、エッチング室１１を開放しない
で、反応生成物１９をエッチング室１１外に排除するこ
とができる。このため、定期的にエッチング装置を分解
し、エッチング室１１の内壁を研磨したり、洗浄したり
しなくてもよい。これにより、生産効率を落とさずに、
エッチング室１１の内壁に付着する反応生成物１９を除
去することが可能である。Therefore, the reaction product 19 can be removed to the outside of the etching chamber 11 without opening the etching chamber 11. For this reason, it is not necessary to disassemble the etching apparatus periodically to polish or clean the inner wall of the etching chamber 11. As a result, without reducing production efficiency,
The reaction product 19 attached to the inner wall of the etching chamber 11 can be removed.
【００３３】なお、第１の実施例のエッチング装置を本
発明の反応生成物の除去方法に適用したが、第２の実施
例のエッチング装置を適用することも可能である。ま
た、ラジカルによるエッチングを行った後に、反応生成
物を除去しているが、ラジカルによるエッチングを行う
前に、反応生成物を除去してもよい。Although the etching apparatus of the first embodiment is applied to the method for removing reaction products of the present invention, the etching apparatus of the second embodiment can also be applied. Further, although the reaction product is removed after radical etching, the reaction product may be removed before radical etching.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上のように、本発明のダウンフローエ
ッチング装置においては、プラズマ発生部で発生したプ
ラズマのうちラジカルのみをエッチング部に導入しうる
ダウンフローエッチング装置の構成に加えて、エッチン
グ部を囲む壁に付着した反応生成物を除去するための酸
素プラズマ発生手段を有している。As described above, in the downflow etching apparatus of the present invention, in addition to the structure of the downflow etching apparatus which can introduce only radicals of the plasma generated in the plasma generating section into the etching section, It has an oxygen plasma generating means for removing the reaction products attached to the wall surrounding the.
【００３５】従って、ラジカルにより等方性のエッチン
グを行う前又は後であって、反応生成物を除去する際に
エッチング部に酸素プラズマを生成して、反応生成物を
該酸素プラズマに曝すことができる。これにより、荷電
粒子（イオンや電子）の衝突や、酸素ラジカルとの反応
により、反応生成物をエッチング部内壁から離脱させ、
エッチング部外に排気することができる。Therefore, before or after performing isotropic etching with radicals, oxygen plasma may be generated in the etching portion when the reaction product is removed, and the reaction product may be exposed to the oxygen plasma. it can. As a result, the reaction products are separated from the inner wall of the etching part due to collision of charged particles (ions and electrons) and reaction with oxygen radicals,
It can be exhausted outside the etching section.
【００３６】このため、エッチング部を開放せずに、即
ち、生産効率を落とさずに、エッチング部内壁に付着す
る反応生成物を除去することができる。Therefore, the reaction product attached to the inner wall of the etching portion can be removed without opening the etching portion, that is, without lowering the production efficiency.
【図１】本発明の第１の実施例に係るダウンフローエッ
チング装置の構成について示す側面図である。FIG. 1 is a side view showing a configuration of a downflow etching apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施例に係るダウンフローエッ
チング装置の構成について示す側面図である。FIG. 2 is a side view showing a configuration of a downflow etching apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図３】従来例に係るダウンフローエッチング装置の構
成について示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing a configuration of a downflow etching apparatus according to a conventional example.
１１ エッチング室、 １２ プラズマ発生室、 １３ シャワーヘッド、 １４ 排気口、 １５ ウエハステージ、 １６ ガス導入口、 １７，３１ 導波管、 １８，３２ マイクロ波透過窓、 １９ 反応生成物、 ２０ ＲＦ電源、 ２２ ウエハ。 11 etching chamber, 12 plasma generation chamber, 13 shower head, 14 exhaust port, 15 wafer stage, 16 gas inlet port, 17,31 waveguide, 18,32 microwave transmission window, 19 reaction product, 20 RF power supply, 22 wafers.
Claims (4)
ＣＦ4 を含むガスがマイクロ波によりプラズマ化される
プラズマ発生部と、 ガスが通過しうる穴の開いたマイクロ波遮蔽板を介して
前記プラズマ発生部の下流に位置し、前記マイクロ波遮
蔽板を前記プラズマが通過することにより前記プラズマ
のうちラジカルのみが流れ込んで、該ラジカルにより被
エッチング体がエッチングされるエッチング部と、 前記エッチング部を囲む壁に付着した反応生成物を除去
するための酸素プラズマを発生させる酸素プラズマ発生
手段とを有するダウンフローエッチング装置。[Claim 1 wherein said via a plasma generator includes a gas including a CF 4 gas or CF 4 as an etching gas into a plasma by microwaves, a microwave shield plate having a hole capable of passing gas plasma generated And a wall surrounding the etching part, which is located downstream of the etching part, in which only the radicals of the plasma flow in when the plasma passes through the microwave shielding plate, and the object to be etched is etched by the radicals. Down-flow etching apparatus having an oxygen plasma generating means for generating oxygen plasma for removing reaction products attached to the.
又はマイクロ波放電により酸素ガスをプラズマ化するも
のであることを特徴とする請求項１記載のダウンフロー
エッチング装置。2. The downflow etching apparatus according to claim 1, wherein the oxygen plasma generating means converts the oxygen gas into plasma by RF discharge or microwave discharge.
ング部に酸素ガスが導入された状態で、前記被エッチン
グ体を載置する載置台と前記エッチング部を囲む壁の間
に接続されたＲＦ電源により起こさせることを特徴とす
る請求項２記載のダウンフローエッチング装置。3. The RF discharge of the oxygen gas is an RF discharge connected between a mounting table on which the object to be etched is mounted and a wall surrounding the etching part in a state where the oxygen gas is introduced into the etching part. The downflow etching apparatus according to claim 2, which is caused by a power source.
エッチング部に酸素ガスが導入された状態で、マイクロ
波を導く手段により前記エッチング部に導かれたマイク
ロ波により起こさせることを特徴とする請求項２記載の
ダウンフローエッチング装置。4. The microwave discharge of the oxygen gas is caused by the microwave guided to the etching section by a means for guiding the microwave while the oxygen gas is introduced into the etching section. The downflow etching apparatus according to claim 2.
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|---|---|---|---|
| JP27572993A JPH07130713A (en) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | Down flow etching apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP27572993A JPH07130713A (en) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | Down flow etching apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07130713A true JPH07130713A (en) | 1995-05-19 |
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ID=17559574
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| JP27572993A Withdrawn JPH07130713A (en) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | Down flow etching apparatus |
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