JP2002280357A - Plasma etching apparatus and etching method - Google Patents
Plasma etching apparatus and etching methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置等の製
造に用いられるプラズマエッチング装置およびエッチン
グ方法に関し、特に、エッチングガスがシャワーヘッド
を介してチャンバ内に導入されるプラズマエッチング装
置であって、プラズマ分布の制御が可能であるプラズマ
エッチング装置と、それを用いたエッチング方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma etching apparatus and an etching method used for manufacturing a semiconductor device and the like, and more particularly to a plasma etching apparatus in which an etching gas is introduced into a chamber via a shower head. The present invention relates to a plasma etching apparatus capable of controlling a plasma distribution and an etching method using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体集積回路の微細化・高集積化に伴
い、アスペクト比の増大や、自己整合コンタクト（ＳＡ
Ｃ；self aligned contact）の採用が進んでいる。高ア
スペクト比のコンタクトや自己整合コンタクトを形成す
る場合、例えばシリコン酸化膜を、シリコン窒化膜等に
対して十分に高い選択性でエッチングする必要がある。2. Description of the Related Art As semiconductor integrated circuits become finer and more highly integrated, the aspect ratio increases, and self-aligned contacts (SA
C; self-aligned contact) is being adopted. When forming a contact having a high aspect ratio or a self-aligned contact, for example, it is necessary to etch a silicon oxide film with a sufficiently high selectivity to a silicon nitride film or the like.
【０００３】したがって、プラズマエッチング装置につ
いても、非エッチング材料に対する高い選択性が要求さ
れる。さらに最近、低誘電率材料（Ｌｏｗ−ｋ材料）を
用いた低誘電率層間絶縁膜も形成されるようになり、プ
ラズマエッチング装置に対する要求もますます高度とな
っている。Therefore, a plasma etching apparatus is also required to have high selectivity to non-etching materials. Furthermore, recently, a low dielectric constant interlayer insulating film using a low dielectric constant material (Low-k material) has also been formed, and a demand for a plasma etching apparatus has been more and more advanced.
【０００４】エッチング特性をウェハ内で均一とするに
は、一般に、バッチ式エッチング装置よりも枚葉式プラ
ズマエッチング装置が有利である。図４に、ガス導入用
のシャワーヘッドを有する枚葉式プラズマエッチング装
置の概略図を示す。In order to make the etching characteristics uniform within a wafer, a single-wafer plasma etching apparatus is generally more advantageous than a batch etching apparatus. FIG. 4 shows a schematic view of a single-wafer plasma etching apparatus having a shower head for introducing gas.
【０００５】図４に示すように、プラズマエッチング装
置２０１のチャンバ２０２には、混合ガス導入配管２０
３からシャワーヘッド２０４を介して、エッチングガス
が導入される。シャワーヘッド２０４には多数のガス導
入孔２０５が設けられている。As shown in FIG. 4, a mixed gas introduction pipe 20 is provided in a chamber 202 of a plasma etching apparatus 201.
An etching gas is introduced from 3 through a shower head 204. The shower head 204 is provided with a large number of gas introduction holes 205.
【０００６】混合ガス導入配管２０３から導入されたエ
ッチングガスは、これらのガス導入孔２０５を通過し
て、チャンバ２０２内にシャワー状に供給される。シャ
ワーヘッド２０４は、例えばＮｉまたはＮｉコーティン
グが施されたＡｌ等を材料として形成される。ガス導入
孔２０５の直径は、例えば１ｍｍ以下である。[0006] The etching gas introduced from the mixed gas introduction pipe 203 passes through these gas introduction holes 205 and is supplied into the chamber 202 in the form of a shower. The shower head 204 is made of, for example, Ni or Al coated with Ni. The diameter of the gas introduction hole 205 is, for example, 1 mm or less.
【０００７】混合ガス導入配管２０３はガス混合部２０
６に接続している。ガス混合部２０６は、互いに異なる
ガスを供給するガス供給部２０７ａ、２０７ｂ、２０７
ｃに接続している。これらのガス供給部２０７ａ、２０
７ｂ、２０７ｃとガス混合部２０６との間には、それぞ
れバルブ２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃが設けられてい
る。[0007] The mixed gas introduction pipe 203 is connected to the gas mixing section 20.
6 is connected. The gas mixing unit 206 includes gas supply units 207a, 207b, and 207 that supply different gases.
c. These gas supply units 207a, 207
Valves 208a, 208b, and 208c are provided between the gas mixing units 206 and 7b and 207c, respectively.
【０００８】図示しないが、プラズマエッチング装置２
０１はガス供給部２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃからの
ガスの供給を自動的に行う流量制御装置（マスフローコ
ントローラ）を有する。バルブ２０８ａ、２０８ｂ、２
０８ｃはマスフローコントローラの一部を構成する。マ
スフローコントローラはバルブ２０８ａ、２０８ｂ、２
０８ｃ以外に、センサや電気回路等を含む。Although not shown, the plasma etching apparatus 2
Reference numeral 01 has a flow control device (mass flow controller) that automatically supplies gas from the gas supply units 207a, 207b, and 207c. Valves 208a, 208b, 2
08c constitutes a part of the mass flow controller. The mass flow controllers are valves 208a, 208b, 2
08c, sensors and electric circuits.
【０００９】同様に、ガス混合部２０６とシャワーヘッ
ド２０４との間の混合ガス導入配管２０３にもバルブ２
０９が設けられており、バルブ２０９も自動制御されて
いる。シャワーヘッド２０４には高周波電源２１０から
高周波電圧が印加され、シャワーヘッド２０４は上部電
極として作用する。図示しないが、チャンバ２０２の外
周には磁気コイルが配置されている。Similarly, the mixed gas introduction pipe 203 between the gas mixing section 206 and the shower head 204 is provided with a valve 2.
09 is provided, and the valve 209 is also automatically controlled. A high-frequency voltage is applied to the shower head 204 from a high-frequency power supply 210, and the shower head 204 acts as an upper electrode. Although not shown, a magnetic coil is arranged on the outer periphery of the chamber 202.
【００１０】ウェハ２１１は、シャワーヘッド２０４と
平行に配置された下部電極２１２上に載置される。ウェ
ハ２１１は、例えば静電吸着により下部電極２１２上に
固定される。チャンバ２０２内は、真空ポンプ２１３に
よって排気される。チャンバ２０２と真空ポンプ２１３
との間の排気配管２１４には、バルブ２１５が設けられ
ている。[0010] The wafer 211 is placed on a lower electrode 212 arranged in parallel with the shower head 204. The wafer 211 is fixed on the lower electrode 212 by, for example, electrostatic attraction. The inside of the chamber 202 is evacuated by a vacuum pump 213. Chamber 202 and vacuum pump 213
A valve 215 is provided in the exhaust pipe 214 between the two.
【００１１】また、図示しないが、例えばチャンバ２０
２の壁面には、チャンバ２０２内の温度を一定の温度に
制御するための温度制御機構が設けられている。図５
は、図４に示すシャワーヘッド２０４の下面図（ウェハ
２１１に対向する側から見た図）である。図５に示すよ
うに、多数のガス導入孔２０５が分散して形成されてい
る。Although not shown, for example, the chamber 20
The second wall is provided with a temperature control mechanism for controlling the temperature inside the chamber 202 to a constant temperature. FIG.
FIG. 5 is a bottom view of the shower head 204 shown in FIG. 4 (view from the side facing the wafer 211). As shown in FIG. 5, a large number of gas introduction holes 205 are formed in a dispersed manner.
【００１２】前述したように、近年、エッチングに高い
選択性が要求されるようになり、上記のようなプラズマ
エッチング装置２０１を用いてエッチングを行う場合
に、多種類のガスが用いられることが多くなっている。
特に、低誘電率のシリコン酸化膜系の層間絶縁膜にエッ
チングを行う場合等には、使用するガスの種類が多く、
現状では、４種類から５種類程度のガスが混合されたエ
ッチングガスが用いられている。As described above, in recent years, high selectivity has been required for etching, and when etching is performed using the plasma etching apparatus 201 as described above, many types of gases are often used. Has become.
In particular, when etching a silicon oxide film-based interlayer insulating film having a low dielectric constant, there are many types of gases used,
At present, an etching gas in which about four to five kinds of gases are mixed is used.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】上記のようなプラズマ
エッチング装置において、ガスの乖離状態を制御するこ
とは、プラズマを制御してウェハに均一にエッチングを
行う上で重要である。ガスの乖離状態を制御するパラメ
ータとしては、ＲＦ、プラズマソースの出力、ガスの種
類、ガス流量、ガス比率、圧力等が挙げられる。In the above-described plasma etching apparatus, it is important to control the state of gas separation in order to control the plasma and uniformly etch the wafer. The parameters for controlling the divergence state of gas include RF, output of plasma source, type of gas, gas flow rate, gas ratio, pressure, and the like.
【００１４】しかしながら、デバイスの微細化および材
料の多様化が進んでいる現在では、上記のパラメータを
調整して最適化を行った場合にも、ウェハ上でのエッチ
ング均一性や、特定の材料に対するエッチング選択性を
十分に高くすることが困難となっている。例えば、ウェ
ハ上のイオン電流密度は、ウェハ面内でドーナツ状に分
布する。However, with the progress of device miniaturization and diversification of materials, even when the above parameters are adjusted and optimized, the etching uniformity on a wafer and the specific material It is difficult to make the etching selectivity sufficiently high. For example, the ion current density on the wafer is distributed in a donut shape on the wafer surface.
【００１５】また、チャンバ内の温度は、エッチング速
度や加工形状に影響するため、チャンバ内の温度分布に
よってもエッチング均一性は変動する。さらに、シャワ
ーヘッドと下部電極との間隔が近い場合、この間隔が広
い場合に比較して、チャンバ内の圧力が不均一となりや
すい。この場合も、等圧部分がウェハ面内で例えばドー
ナツ状に分布する。Further, since the temperature in the chamber affects the etching rate and the processed shape, the etching uniformity varies depending on the temperature distribution in the chamber. Further, when the distance between the shower head and the lower electrode is short, the pressure in the chamber tends to be non-uniform as compared with the case where the distance is wide. Also in this case, the equal pressure portions are distributed in a doughnut shape in the wafer plane, for example.
【００１６】シリコン酸化膜系のエッチングには、例え
ばＣ4 Ｆ8 、Ｃ5 Ｆ8 、Ｃ3 Ｆ6 、Ｃ4 Ｆ6 等の多種類
のＣＦ系ガスを混合して用いることが多い。例えば、Ｃ
4 Ｆ 8 のプラズマ中での主な乖離パスはＣ4 Ｆ8 →Ｃ2
Ｆ4 →ＣＦ2 →ＣＦ＋Ｆであることが知られている。For the etching of the silicon oxide film system, for example,
CFour F8 , CFive F8 , CThree F6 , CFour F6 Many types such as
Are often used as a mixture. For example, C
Four F 8 The main divergence path in the plasma is CFour F8 → CTwo
FFour → CFTwo → CF + F is known.
【００１７】一方、プラズマ中の過剰なＦ（フッ素）ラ
ジカルは、シリコン酸化膜に対するエッチング選択性を
低下させる。したがって、Ｆラジカルの生成量を適正な
範囲に制御することが要求される。現状では、上記のよ
うにＣとＦの比率の異なる複数のガスを混合することに
より、フッ素系ガスの乖離が制御されているが、前述し
た他のパラメータの影響もあり、エッチング均一性、エ
ッチング選択性あるいは加工形状に対する高い要求を満
足させるのは困難となっている。On the other hand, excessive F (fluorine) radicals in the plasma lower the etching selectivity to the silicon oxide film. Therefore, it is required to control the generation amount of the F radical within an appropriate range. At present, the dissociation of the fluorine-based gas is controlled by mixing a plurality of gases having different ratios of C and F as described above. However, the uniformity of the etching and the etching It has become difficult to satisfy high demands on selectivity or processed shape.
【００１８】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、したがって本発明は、プラズマの制御と、エ
ッチング均一性およびエッチング選択性の向上が可能で
あるプラズマエッチング装置およびエッチング方法を提
供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and accordingly, the present invention provides a plasma etching apparatus and an etching method capable of controlling plasma and improving etching uniformity and etching selectivity. The purpose is to do.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のプラズマエッチング装置は、反応室内に形
成された、被エッチング基板が載置される基体と、前記
基体の上部に前記基体と対向するように配置され、供給
されるガスを分散させるシャワーヘッド部とを有し、前
記シャワーヘッド部から前記反応室内にガスを供給し、
前記基体と前記シャワーヘッド部との間で放電させてプ
ラズマを発生させ、前記被エッチング基板にエッチング
を行うプラズマエッチング装置であって、前記シャワー
ヘッド部は互いに隔絶された複数の内部領域を有し、前
記内部領域のそれぞれに、互いに異なるガスを供給する
ガス供給手段と、前記内部領域に供給されるガスの流量
を、前記内部領域ごとに独立して制御するガス流量制御
手段とを有することを特徴とする。In order to achieve the above object, a plasma etching apparatus according to the present invention comprises a substrate formed in a reaction chamber, on which a substrate to be etched is mounted, and a substrate provided on the substrate. And a shower head for dispersing the supplied gas, and supplying gas into the reaction chamber from the shower head,
A plasma etching apparatus configured to generate plasma by discharging between the base and the shower head unit and perform etching on the substrate to be etched, wherein the shower head unit has a plurality of internal regions separated from each other. A gas supply unit that supplies a different gas to each of the internal regions, and a gas flow control unit that independently controls a flow rate of a gas supplied to the internal region for each of the internal regions. Features.
【００２０】好適には、前記シャワーヘッド部は、前記
内部領域から前記反応室内に供給されるガスが通過する
ガス導入孔を、前記内部領域ごとに複数有する。好適に
は、前記シャワーヘッド部は、前記基体表面と平行な面
における断面がほぼ円形であり、前記内部領域の一つは
前記円形のほぼ中心に、ほぼ円形で設けられている。さ
らに好適には、前記内部領域の他の一つは前記円形の円
周近傍に、ほぼリング状で設けられている。Preferably, the shower head has a plurality of gas introduction holes through which gas supplied from the internal region to the reaction chamber passes, for each of the internal regions. Preferably, the shower head section has a substantially circular cross section in a plane parallel to the surface of the base, and one of the internal regions is provided substantially in the center of the circle. More preferably, the other one of the internal regions is provided in a substantially ring shape near the circular circumference.
【００２１】好適には、前記ガス供給手段は、前記内部
領域の少なくとも一つに単一の組成のガスを供給する。
あるいは、好適には、前記ガス供給手段は、前記内部領
域の少なくとも一つに混合ガスを供給する。あるいは、
好適には、前記ガス供給手段は、前記内部領域の一つと
前記内部領域の他の一つに、互いに異なる混合比で混合
された、共通の組成のガスを供給する。Preferably, the gas supply means supplies a gas having a single composition to at least one of the internal regions.
Alternatively, preferably, the gas supply unit supplies a mixed gas to at least one of the internal regions. Or,
Preferably, the gas supply means supplies a gas having a common composition mixed at different mixing ratios to one of the internal regions and the other of the internal regions.
【００２２】これにより、シャワーヘッド部から反応室
内に供給されるガスの種類や、混合ガスの混合比に所望
の分布をもたせることができる。したがって、反応室内
でのガスの比率やガスの乖離状態の分布を制御して、プ
ラズマ状態を制御することが可能となる。これにより、
エッチング均一性やエッチング選択性を向上させること
が可能となる。Thus, a desired distribution can be provided for the type of gas supplied into the reaction chamber from the shower head and the mixing ratio of the mixed gas. Therefore, it is possible to control the plasma state by controlling the ratio of the gas in the reaction chamber and the distribution of the separated state of the gas. This allows
It is possible to improve etching uniformity and etching selectivity.
【００２３】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明のエッチング方法は、反応室内に形成された基体上
に、被エッチング基板を載置する工程と、前記基体の上
部に前記基体と対向するように配置されたシャワーヘッ
ド部から前記反応室内にガスを分散させて供給する工程
と、前記基体と前記シャワーヘッド部との間で放電させ
てプラズマを発生させ、前記被エッチング基板にエッチ
ングを行う工程とを有するエッチング方法であって、前
記シャワーヘッド部から前記反応室内にガスを供給する
工程において、前記シャワーヘッド部に設けられた互い
に隔絶された複数の内部領域から、互いに異なるガス
を、それぞれ独立に制御された流量で供給することを特
徴とする。Further, in order to achieve the above object, according to the etching method of the present invention, a step of mounting a substrate to be etched on a substrate formed in a reaction chamber, and a step of opposing the substrate on the substrate. Dispersing and supplying a gas into the reaction chamber from the shower head arranged as described above, and generating a plasma by discharging between the base and the shower head, thereby etching the substrate to be etched. And supplying gas into the reaction chamber from the shower head portion, from a plurality of separated internal regions provided in the shower head portion, different gas from each other, It is characterized by being supplied at an independently controlled flow rate.
【００２４】好適には、前記複数の内部領域から前記ガ
スを供給する工程は、前記シャワーヘッド部に形成され
た複数のガス導入孔を通過させて、前記ガスを供給する
工程を含む。好適には、前記シャワーヘッド部は、前記
基体表面と平行な面における断面がほぼ円形であり、前
記内部領域の一つは前記円形のほぼ中心に、ほぼ円形で
設けられている。さらに好適には、前記内部領域の他の
一つは前記円形の円周近傍に、ほぼリング状で設けられ
ている。Preferably, the step of supplying the gas from the plurality of internal regions includes a step of supplying the gas through a plurality of gas introduction holes formed in the shower head. Preferably, the shower head section has a substantially circular cross section in a plane parallel to the surface of the base, and one of the internal regions is provided substantially in the center of the circle. More preferably, the other one of the internal regions is provided in a substantially ring shape near the circular circumference.
【００２５】好適には、前記シャワーヘッド部から前記
反応室内にガスを供給する工程は、前記内部領域の少な
くとも一つに単一の組成のガスを供給する工程を含む。
あるいは、好適には、前記シャワーヘッド部から前記反
応室内にガスを供給する工程は、前記内部領域の少なく
とも一つに、互いに異なる組成のガスが予め混合された
混合ガスを供給する工程を含む。Preferably, the step of supplying a gas from the shower head section into the reaction chamber includes a step of supplying a gas having a single composition to at least one of the internal regions.
Alternatively, preferably, the step of supplying a gas from the shower head section into the reaction chamber includes a step of supplying a mixed gas in which gases having different compositions are mixed in advance to at least one of the internal regions.
【００２６】あるいは、好適には、前記シャワーヘッド
部から前記反応室内にガスを供給する工程は、前記内部
領域の一つに、予め第１の混合比で混合された第１の混
合ガスを供給する工程と、前記内部領域の他の一つに、
予め第２の混合比で混合された、前記第１の混合ガスと
共通の組成の第２の混合ガスを供給する工程とを含む。Alternatively, preferably, the step of supplying a gas into the reaction chamber from the shower head section comprises supplying a first mixed gas previously mixed at a first mixing ratio to one of the internal regions. And the other one of the internal regions,
Supplying a second mixed gas having a common composition with the first mixed gas, which is previously mixed at a second mixing ratio.
【００２７】これにより、シャワーヘッド部から反応室
内に供給されるガスの種類や、混合ガスの混合比に所望
の分布をもたせることができる。したがって、反応室内
でのガスの比率やガスの乖離状態の分布を制御して、プ
ラズマ状態を制御することが可能となる。これにより、
エッチング均一性やエッチング選択性を向上させること
が可能となる。Thus, a desired distribution can be provided for the type of gas supplied from the shower head to the reaction chamber and the mixing ratio of the mixed gas. Therefore, it is possible to control the plasma state by controlling the ratio of the gas in the reaction chamber and the distribution of the separated state of the gas. This allows
It is possible to improve etching uniformity and etching selectivity.
【００２８】[0028]
【発明の実施の形態】以下に、本発明のプラズマエッチ
ング装置およびそれを用いたエッチング方法の実施の形
態について、図面を参照して説明する。 （実施形態１）図１に、本実施形態の枚葉式プラズマエ
ッチング装置の概略図を示す。図１に示すように、プラ
ズマエッチング装置１０１のチャンバ１０２内には、シ
ャワーヘッド１０３を介して、エッチングガスがシャワ
ー状に供給される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a plasma etching apparatus and an etching method using the same according to the present invention will be described with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic view of a single wafer type plasma etching apparatus of the present embodiment. As shown in FIG. 1, an etching gas is supplied in a shower shape into a chamber 102 of a plasma etching apparatus 101 via a shower head 103.
【００２９】本実施形態のプラズマエッチング装置１０
１によれば、シャワーヘッド１０３が複数の領域１０３
ａ、１０３ｂ、１０３ｃに分割される。各領域１０３
ａ、１０３ｂ、１０３ｃには、それぞれ多数のガス導入
孔１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃが設けられる。シャワ
ーヘッド１０３は少なくとも２つの領域に分割すればよ
く、４以上の領域に分割してもよい。The plasma etching apparatus 10 of the present embodiment
According to No. 1, the shower head 103 has a plurality of areas 103.
a, 103b, and 103c. Each area 103
Each of a, 103b, and 103c is provided with a large number of gas introduction holes 104a, 104b, and 104c. The shower head 103 may be divided into at least two regions, and may be divided into four or more regions.
【００３０】シャワーヘッド１０３の各領域１０３ａ、
１０３ｂ、１０３ｃには、互いに異なる特定のガスが独
立して供給される。したがって、エッチングガスはガス
導入孔１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを通過した後、チ
ャンバ１０２内で混合される。シャワーヘッド１０３
は、例えばＮｉまたはＮｉコーティングが施されたＡｌ
等を材料として形成される。ガス導入孔１０４ａ、１０
４ｂ、１０４ｃの直径は、例えば１ｍｍ以下である。Each area 103a of the shower head 103,
Specific gases different from each other are independently supplied to 103b and 103c. Therefore, the etching gas is mixed in the chamber 102 after passing through the gas introduction holes 104a, 104b, 104c. Shower head 103
Is, for example, Ni or Al with Ni coating.
Etc. are formed as a material. Gas introduction holes 104a, 10
The diameters of 4b and 104c are, for example, 1 mm or less.
【００３１】シャワーヘッド１０３の各領域１０３ａ、
１０３ｂ、１０３ｃは、それぞれガス導入配管１０５
ａ、１０５ｂ、１０５ｃに接続している。ガス導入配管
１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃは、それぞれガス供給部
１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃに接続している。ガス導
入配管１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃには、それぞれバ
ルブ１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃが設けられている。Each area 103a of the shower head 103,
103b and 103c are gas introduction pipes 105, respectively.
a, 105b, and 105c. The gas introduction pipes 105a, 105b, 105c are connected to gas supply units 106a, 106b, 106c, respectively. The gas introduction pipes 105a, 105b, and 105c are provided with valves 107a, 107b, and 107c, respectively.
【００３２】図示しないが、プラズマエッチング装置１
０１はガス供給部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃからの
ガスの供給を自動的に行う流量制御装置（マスフローコ
ントローラ）を有する。バルブ１０７ａ、１０７ｂ、１
０７ｃはマスフローコントローラの一部を構成する。マ
スフローコントローラはバルブ１０７ａ、１０７ｂ、１
０７ｃ以外に、センサや電気回路等を含む。Although not shown, the plasma etching apparatus 1
Reference numeral 01 has a flow control device (mass flow controller) that automatically supplies gas from the gas supply units 106a, 106b, and 106c. Valves 107a, 107b, 1
07c constitutes a part of the mass flow controller. The mass flow controllers are valves 107a, 107b, 1
In addition to 07c, it includes a sensor, an electric circuit, and the like.
【００３３】バルブ１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃは独
立に制御されるため、各ガス供給部１０６ａ、１０６
ｂ、１０６ｃから供給されるガスの流量比は任意に調節
できる。シャワーヘッド１０３には高周波電源１０８か
ら高周波電圧が印加され、シャワーヘッド１０３は上部
電極として作用する。図示しないが、チャンバ１０２の
外周には磁気コイルが配置されている。Since the valves 107a, 107b and 107c are controlled independently, the gas supply units 106a and 106
The flow ratio of the gas supplied from b and 106c can be arbitrarily adjusted. A high frequency voltage is applied to the shower head 103 from a high frequency power supply 108, and the shower head 103 functions as an upper electrode. Although not shown, a magnetic coil is arranged on the outer periphery of the chamber 102.
【００３４】ウェハ１０９は、シャワーヘッド１０３と
平行に配置された下部電極１１０上に載置される。ウェ
ハ１０９は、例えば静電吸着により下部電極１１０上に
固定される。チャンバ１０２内は、真空ポンプ１１１に
よって排気される。チャンバ１０２と真空ポンプ１１１
との間の排気配管１１２には、バルブ１１３が設けられ
ている。また、図示しないが、例えばチャンバ１０２の
壁面には、チャンバ１０２内の温度を一定の温度に制御
するための温度制御機構が設けられている。The wafer 109 is placed on the lower electrode 110 arranged in parallel with the shower head 103. The wafer 109 is fixed on the lower electrode 110 by, for example, electrostatic attraction. The inside of the chamber 102 is evacuated by a vacuum pump 111. Chamber 102 and vacuum pump 111
A valve 113 is provided in the exhaust pipe 112 between the two. Although not shown, for example, a temperature control mechanism for controlling the temperature in the chamber 102 to a constant temperature is provided on a wall surface of the chamber 102.
【００３５】図２は、図１に示すシャワーヘッド１０３
の下面図（ウェハ１０９に対向する側から見た図）であ
る。図２に示すように、シャワーヘッド１０３の各領域
１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは例えばドーナツ状に配
置される。各領域１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃには、
それぞれ多数のガス導入孔１０４ａ、１０４ｂ、１０４
ｃが分散して形成されている。FIG. 2 shows the shower head 103 shown in FIG.
FIG. 4 is a bottom view (view from the side facing the wafer 109). As shown in FIG. 2, the respective regions 103a, 103b, 103c of the shower head 103 are arranged in, for example, a donut shape. In each of the regions 103a, 103b, 103c,
Each of the large number of gas introduction holes 104a, 104b, 104
c are dispersedly formed.
【００３６】上記のプラズマエッチング装置１０１を用
いてエッチングを行う場合、シャワーヘッド１０３の各
領域１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃに供給するガスの流
量を独立に制御する。これにより、チャンバ１０２内に
任意の比率で複数の種類のガスを供給し、さらにガス比
率のチャンバ１０２内での分布を制御することが可能と
なる。When etching is performed using the above-described plasma etching apparatus 101, the flow rate of gas supplied to each of the regions 103a, 103b and 103c of the shower head 103 is controlled independently. This makes it possible to supply a plurality of types of gases at an arbitrary ratio into the chamber 102 and to control the distribution of the gas ratio within the chamber 102.
【００３７】シャワーヘッド１０３の中心部近傍の領域
１０３ａから、エッチング活性の高いガスを供給し、一
方、シャワーヘッド１０３の縁部近傍の領域１０３ｃか
らは相対的に不活性なガスを供給してエッチングを行う
ことも可能である。逆に、シャワーヘッド１０３の中心
部近傍の領域１０３ａから不活性なガスを供給し、シャ
ワーヘッド１０３の縁部近傍の領域１０３ｃから、エッ
チング活性の高いガスを供給することもできる。A gas having a high etching activity is supplied from a region 103a near the center of the showerhead 103, while a relatively inert gas is supplied from a region 103c near the edge of the showerhead 103 for etching. It is also possible to do. Conversely, an inert gas can be supplied from a region 103a near the center of the showerhead 103, and a gas having high etching activity can be supplied from a region 103c near the edge of the showerhead 103.
【００３８】例えば、フッ素系ガスとしてＣ4 Ｆ8 、Ｃ
5 Ｆ8 、Ｃ3 Ｆ6 、Ｃ4 Ｆ6 等、ＣとＦの比率の異なる
複数のガスを用いて、シリコン酸化膜のエッチングを行
う場合には、チャンバ内でＦラジカルが局所的に過剰に
生成したりするのを抑制することが可能になる。プラズ
マ中の過剰なＦラジカルは、シリコン酸化膜に対するエ
ッチング選択性を低下させる。したがって、Ｆラジカル
の生成量が適正な範囲に制御されれば、エッチング均一
性やエッチング選択性を向上させることができる。For example, C 4 F 8 , C
When a silicon oxide film is etched using a plurality of gases having different C to F ratios such as 5 F 8 , C 3 F 6 , and C 4 F 6 , F radicals are locally excessive in the chamber. To be generated. Excess F radicals in the plasma reduce the etching selectivity to the silicon oxide film. Therefore, if the amount of generated F radicals is controlled within an appropriate range, the etching uniformity and etching selectivity can be improved.
【００３９】（実施形態２）図３に、本実施形態の枚葉
式プラズマエッチング装置の概略図を示す。図３に示す
ように、本実施形態のプラズマエッチング装置１２１
は、シャワーヘッド１０３の各領域１０３ａ、１０３
ｂ、１０３ｃに接続するガス供給部１２２ａ、１２２ｂ
の構成のみ実施形態１のプラズマエッチング装置１０１
（図１参照）と異なる。その他の部分については、実施
形態１のプラズマエッチング装置１０１と同様であるた
め、共通の符号で示し、説明は省略する。(Embodiment 2) FIG. 3 is a schematic view of a single wafer type plasma etching apparatus of this embodiment. As shown in FIG. 3, the plasma etching apparatus 121 of the present embodiment
Are the respective regions 103a, 103 of the shower head 103
gas supply units 122a, 122b connected to b, 103c
Only the configuration of the plasma etching apparatus 101 of the first embodiment
(See FIG. 1). The other parts are the same as those of the plasma etching apparatus 101 according to the first embodiment, and are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００４０】前述したように、実施形態１のプラズマエ
ッチング装置１０１によれば、シャワーヘッド１０３の
各領域１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃにそれぞれ単独の
ガス供給部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃが接続され
る。それに対し、図３に示す本実施形態のプラズマエッ
チング装置１２１によれば、シャワーヘッド１０３の領
域の一つに、２つのガス供給部１２２ａ、１２２ｂが接
続されており、それらのガス供給部１２２ａ、１２２ｂ
から互いに異なるガスが供給される。As described above, according to the plasma etching apparatus 101 of the first embodiment, a single gas supply unit 106a, 106b, 106c is connected to each of the regions 103a, 103b, 103c of the shower head 103. In contrast, according to the plasma etching apparatus 121 of the present embodiment shown in FIG. 3, two gas supply units 122a and 122b are connected to one of the regions of the shower head 103, and the gas supply units 122a and 122b 122b
Supply different gases from each other.
【００４１】ガス供給部１２２ａ、１２２ｂから供給さ
れるガスは、ガス混合部１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ
において所定の比率で混合され、シャワーヘッド１０３
の各領域１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃに供給される。
図示しないが、これらのガス供給部１２２ａ、１２２ｂ
と各領域１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃとの間には、ガ
ス流量を制御するバルブが設けられる。The gas supplied from the gas supply units 122a, 122b is supplied to the gas mixing units 123a, 123b, 123c.
Are mixed at a predetermined ratio in the shower head 103.
Are supplied to the respective regions 103a, 103b, 103c.
Although not shown, these gas supply units 122a, 122b
A valve for controlling the gas flow rate is provided between and the respective regions 103a, 103b, 103c.
【００４２】したがって、シャワーヘッド１０３の領域
の一つからチャンバ１０２内に、混合ガスが供給され
る。チャンバ１０２内に供給された混合ガスは、他の領
域から供給されるガスと、チャンバ１０２内でさらに混
合されながら拡散する。図３は、シャワーヘッド１０３
の各領域１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃをそれぞれ２つ
のガス供給部１２２ａ、１２２ｂに接続させた例を示
す。この場合、２つのガス供給部１２２ａ、１２２ｂか
ら供給されるガスの流量比を、３つの領域１０３ａ、１
０３ｂ、１０３ｃで互いに異なるように設定する。Therefore, the mixed gas is supplied into the chamber 102 from one of the regions of the shower head 103. The mixed gas supplied into the chamber 102 diffuses while being further mixed with the gas supplied from another region in the chamber 102. FIG. 3 shows the shower head 103.
In this example, the respective regions 103a, 103b, and 103c are connected to two gas supply units 122a and 122b, respectively. In this case, the flow ratio of the gas supplied from the two gas supply units 122a and 122b is changed to the three regions 103a and 103a.
03b and 103c are set to be different from each other.
【００４３】上記のプラズマエッチング装置１２１を用
いてエッチングを行う場合、シャワーヘッド１０３の各
領域１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃに供給する２種類の
ガスの混合比を独立に制御する。例えば、シャワーヘッ
ド１０３の中心部近傍の領域１０３ａから、エッチング
活性が高くなるような混合比で混合ガスを供給し、一
方、シャワーヘッド１０３の縁部近傍の領域１０３ｃか
らは相対的に不活性となる混合比で混合ガスを供給して
エッチングを行うことができる。When etching is performed using the above-described plasma etching apparatus 121, the mixing ratio of two types of gases supplied to the respective regions 103a, 103b, and 103c of the shower head 103 is controlled independently. For example, a mixed gas is supplied from the region 103a near the center of the showerhead 103 at a mixing ratio that increases the etching activity, while the region 103c near the edge of the showerhead 103 is relatively inactive. Etching can be performed by supplying a mixed gas at a certain mixing ratio.
【００４４】逆に、シャワーヘッド１０３の中心部近傍
の領域１０３ａから、相対的に不活性となる混合比で混
合ガスを供給し、シャワーヘッド１０３の縁部近傍の領
域１０３ｃからは、エッチング活性が高くなるような混
合比で混合ガスを供給することもできる。Conversely, a mixed gas is supplied from the region 103a near the center of the showerhead 103 at a relatively inert mixing ratio, and the etching activity is reduced from the region 103c near the edge of the showerhead 103. The mixed gas can be supplied at a higher mixing ratio.
【００４５】上記の本発明の実施形態のプラズマエッチ
ング装置によれば、シャワーヘッドからチャンバ内に供
給されるガスの種類を、シャワーヘッド内の領域に応じ
て変化させることが可能である。また、シャワーヘッド
の領域ごとにガス流量を独立に調節することができる。
したがって、ガスの比率および乖離状態のチャンバ内分
布を制御することが可能となる。According to the plasma etching apparatus of the embodiment of the present invention, the type of gas supplied from the shower head into the chamber can be changed according to the region in the shower head. Further, the gas flow rate can be independently adjusted for each area of the shower head.
Therefore, it is possible to control the gas ratio and the distribution of the separated state in the chamber.
【００４６】本発明のプラズマエッチング装置およびエ
ッチング方法の実施形態は、上記の説明に限定されな
い。例えば、エッチング処理の累積時間が大きくなる
と、エッチングの反応生成物等がシャワーヘッド１０３
の表面に不均一に堆積することがある。Embodiments of the plasma etching apparatus and the etching method of the present invention are not limited to the above description. For example, as the cumulative time of the etching process increases, the reaction products of the etching process may cause
May accumulate unevenly on the surface of the substrate.
【００４７】したがって、チャンバ１０２内にクリーニ
ング用のガスを供給して放電し、シャワーヘッド１０３
のクリーニングが行われる。このとき、クリーニング用
ガスの供給量に分布をもたせることにより、局所的なク
リーニングを有効に行うことも可能となる。その他、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であ
る。Therefore, a cleaning gas is supplied into the chamber 102 to discharge the gas, and the shower head 103 is discharged.
Cleaning is performed. At this time, by providing a distribution in the supply amount of the cleaning gas, local cleaning can be effectively performed. In addition, various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
【００４８】[0048]
【発明の効果】本発明のプラズマエッチング装置によれ
ば、プラズマ内でのガスの乖離状態の分布等を制御し
て、エッチング均一性やエッチング選択性を向上させる
ことが可能となる。本発明のエッチング方法によれば、
プラズマ内でのガスの乖離状態の分布等を制御して、エ
ッチング均一性やエッチング選択性を向上させることが
可能となる。According to the plasma etching apparatus of the present invention, it is possible to improve the etching uniformity and the etching selectivity by controlling the distribution of the divergence state of the gas in the plasma. According to the etching method of the present invention,
It is possible to improve the etching uniformity and the etching selectivity by controlling the distribution of the divergence state of the gas in the plasma.
【図１】図１は本発明の実施形態１に係るプラズマエッ
チング装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a plasma etching apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図２は図１に示すプラズマエッチング装置のシ
ャワーヘッド部分の下面図である。FIG. 2 is a bottom view of a shower head portion of the plasma etching apparatus shown in FIG.
【図３】図３は本発明の実施形態２に係るプラズマエッ
チング装置の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a plasma etching apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図４】図４は従来のプラズマエッチング装置の概略図
である。FIG. 4 is a schematic view of a conventional plasma etching apparatus.
【図５】図５は図４に示すプラズマエッチング装置のシ
ャワーヘッド部分の下面図である。FIG. 5 is a bottom view of a shower head portion of the plasma etching apparatus shown in FIG.
１０１、１２１、２０１…プラズマエッチング装置、１
０２、２０２…チャンバ、１０３、２０４…シャワーヘ
ッド、１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ…シャワーヘッド
の領域、１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、２０５…ガス
導入孔、１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ…ガス導入配
管、１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１２２ａ、１２２
ｂ、２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ…ガス供給部、１０
７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１１３、２０８ａ、２０８
ｂ、２０８ｃ、２０９、２１５…バルブ、１０８、２１
０…高周波電源、１０９、２１１…ウェハ、１１０、２
１２…下部電極、１１１、２１３…真空ポンプ、１１
２、２１４…排気配管、１２３ａ、１２３ｂ、１２３
ｃ、２０３…混合ガス導入配管、２０６…ガス混合部。101, 121, 201 ... plasma etching apparatus, 1
02, 202: chamber, 103, 204: shower head, 103a, 103b, 103c: area of shower head, 104a, 104b, 104c, 205: gas introduction hole, 105a, 105b, 105c: gas introduction pipe, 106a, 106b, 106c, 122a, 122
b, 207a, 207b, 207c: gas supply unit, 10
7a, 107b, 107c, 113, 208a, 208
b, 208c, 209, 215 ... Valve, 108, 21
0: High frequency power supply, 109, 211: Wafer, 110, 2
12: lower electrode, 111, 213: vacuum pump, 11
2, 214 ... exhaust pipe, 123a, 123b, 123
c, 203: mixed gas introduction pipe, 206: gas mixing section.
Claims (14)
が載置される基体と、 前記基体の上部に前記基体と対向するように配置され、
供給されるガスを分散させるシャワーヘッド部とを有
し、 前記シャワーヘッド部から前記反応室内にガスを供給
し、前記基体と前記シャワーヘッド部との間で放電させ
てプラズマを発生させ、前記被エッチング基板にエッチ
ングを行うプラズマエッチング装置であって、 前記シャワーヘッド部は互いに隔絶された複数の内部領
域を有し、 前記内部領域のそれぞれに、互いに異なるガスを供給す
るガス供給手段と、 前記内部領域に供給されるガスの流量を、前記内部領域
ごとに独立して制御するガス流量制御手段とを有するプ
ラズマエッチング装置。1. A substrate formed in a reaction chamber, on which a substrate to be etched is mounted, and disposed above the substrate so as to face the substrate,
A shower head for dispersing the supplied gas; supplying a gas into the reaction chamber from the shower head; causing a discharge between the base and the shower head to generate plasma; A plasma etching apparatus for etching an etching substrate, wherein the shower head unit has a plurality of internal regions separated from each other, and a gas supply unit that supplies a different gas to each of the internal regions; A plasma etching apparatus comprising: a gas flow rate control unit that independently controls a flow rate of a gas supplied to a region for each of the internal regions.
ら前記反応室内に供給されるガスが通過するガス導入孔
を、前記内部領域ごとに複数有する請求項１記載のプラ
ズマエッチング装置。2. The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein the shower head has a plurality of gas introduction holes for each of the internal regions through which gas supplied from the internal region to the reaction chamber passes.
平行な面における断面がほぼ円形であり、 前記内部領域の一つは前記円形のほぼ中心に、ほぼ円形
で設けられている請求項１記載のプラズマエッチング装
置。3. The shower head section has a substantially circular cross section in a plane parallel to the surface of the base, and one of the internal regions is provided substantially in the center of the circle. The plasma etching apparatus as described in the above.
近傍に、ほぼリング状で設けられている請求項３記載の
プラズマエッチング装置。4. The plasma etching apparatus according to claim 3, wherein the other one of the internal regions is provided in a substantially ring shape near the circumference of the circle.
くとも一つに単一の組成のガスを供給する請求項１記載
のプラズマエッチング装置。5. The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein said gas supply means supplies a gas having a single composition to at least one of said internal regions.
くとも一つに混合ガスを供給する請求項１記載のプラズ
マエッチング装置。6. The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein said gas supply means supplies a mixed gas to at least one of said internal regions.
と前記内部領域の他の一つに、互いに異なる混合比で混
合された、共通の組成のガスを供給する請求項１記載の
プラズマエッチング装置。7. The plasma according to claim 1, wherein the gas supply means supplies a gas having a common composition mixed at a different mixing ratio to one of the internal regions and the other of the internal regions. Etching equipment.
ング基板を載置する工程と、 前記基体の上部に前記基体と対向するように配置された
シャワーヘッド部から前記反応室内にガスを分散させて
供給する工程と、 前記基体と前記シャワーヘッド部との間で放電させてプ
ラズマを発生させ、前記被エッチング基板にエッチング
を行う工程とを有するエッチング方法であって、 前記シャワーヘッド部から前記反応室内にガスを供給す
る工程において、前記シャワーヘッド部に設けられた互
いに隔絶された複数の内部領域から、互いに異なるガス
を、それぞれ独立に制御された流量で供給するエッチン
グ方法。8. A step of placing a substrate to be etched on a substrate formed in a reaction chamber; and supplying a gas into the reaction chamber from a shower head disposed above the substrate so as to face the substrate. An etching method comprising the steps of: dispersing and supplying; generating plasma by discharging between the base and the shower head to perform etching on the substrate to be etched; In an etching method, in the step of supplying a gas into the reaction chamber, mutually different gases are supplied at independently controlled flow rates from a plurality of isolated internal regions provided in the shower head unit.
る工程は、前記シャワーヘッド部に形成された複数のガ
ス導入孔を通過させて、前記ガスを供給する工程を含む
請求項８記載のエッチング方法。9. The method according to claim 8, wherein the step of supplying the gas from the plurality of internal regions includes the step of supplying the gas through a plurality of gas introduction holes formed in the shower head. Etching method.
と平行な面における断面がほぼ円形であり、 前記内部領域の一つは前記円形のほぼ中心に、ほぼ円形
で設けられている請求項８記載のエッチング方法。10. The shower head section has a substantially circular cross section in a plane parallel to the surface of the base, and one of the inner regions is provided substantially in the center of the circle. The etching method described.
周近傍に、ほぼリング状で設けられている請求項１０記
載のエッチング方法。11. The etching method according to claim 10, wherein the other one of the internal regions is provided in a substantially ring shape near the circumference of the circle.
にガスを供給する工程は、前記内部領域の少なくとも一
つに単一の組成のガスを供給する工程を含む請求項８記
載のエッチング方法。12. The etching method according to claim 8, wherein the step of supplying a gas from the shower head section into the reaction chamber includes a step of supplying a gas having a single composition to at least one of the internal regions.
にガスを供給する工程は、前記内部領域の少なくとも一
つに、互いに異なる組成のガスが予め混合された混合ガ
スを供給する工程を含む請求項８記載のエッチング方
法。13. The step of supplying a gas from the shower head section into the reaction chamber includes a step of supplying a mixed gas in which gases having different compositions are mixed in advance to at least one of the internal regions. 9. The etching method according to 8.
にガスを供給する工程は、前記内部領域の一つに、予め
第１の混合比で混合された第１の混合ガスを供給する工
程と、 前記内部領域の他の一つに、予め第２の混合比で混合さ
れた、前記第１の混合ガスと共通の組成の第２の混合ガ
スを供給する工程とを含む請求項８記載のエッチング方
法。14. A step of supplying a gas from the shower head section into the reaction chamber, the step of supplying a first mixed gas previously mixed at a first mixing ratio to one of the internal regions; 9. The method according to claim 8, further comprising: supplying a second mixed gas having a common composition to the first mixed gas, which is previously mixed at a second mixing ratio, to another one of the internal regions. Method.
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