JP2005209885A - Plasma etching apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma etching apparatus which has uniformity of higher etching rate and in-plane uniformity and moreover can prevent generation of particles. <P>SOLUTION: The plasma etching apparatus comprises an etching chamber 100, high-frequency power supplies 110a, 110b, a gas introducing path 120, a gas exhausting port 130, an induction coil 140, an electrode 150, a dielectric plate 160a such as a quartz or the like provided at the internal wall of an etching chamber 100 just under the induction coil 140, a dielectric plate 160b arranged on a Faraday shield 170b, a Faraday shield 170a arranged between the induction coil 140 and dielectric plate 160a, and a Faraday shield 170b arranged on the internal wall of the etching chamber 100 not just under the induction coil 140. The gas introducing path 120 is arranged within the dielectric plate 160a and the opening is tapered at the gas exhaust port to the etching chamber 100. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、プラズマエッチング装置に関し、特に電磁誘導プラズマ型エッチング装置に関する。   The present invention relates to a plasma etching apparatus, and more particularly to an electromagnetic induction plasma type etching apparatus.

近年、エレクトロニクス機器における小型化に伴って、それに付随する半導体装置も小型化が要求され、半導体装置のエッチングには高精度、超微細な加工技術が要求されている。従って、そのような要求に対応すべく、半導体製造装置としてプラズマエッチング装置が用いられている。   In recent years, with the miniaturization of electronic equipment, the accompanying semiconductor device is also required to be miniaturized, and high precision and ultrafine processing technology is required for etching of the semiconductor device. Therefore, a plasma etching apparatus is used as a semiconductor manufacturing apparatus in order to meet such a demand.

図4は、従来のプラズマエッチング装置の構成を示す図である。
図4に示されるように、従来のプラズマエッチング装置は、真空のエッチングチャンバー400と、高周波電源410a、410bと、マスフローコントローラ(MFC)と接続され、エッチングチャンバー400内にガスを導入するガス導入路420と、ターボモレキュラーポンプ(TMP)およびディフュージョンポンプ(DP)と接続され、エッチングチャンバー400内のガスを排気する排気口430と、エッチングチャンバー400内に電磁波を導入するスパイラル・アンテナ状の誘電コイル440と、被処理体450aが載置される電極450と、誘電コイル440直下のエッチングチャンバー400内壁に設けられた石英板等の誘電板460とを備える。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional plasma etching apparatus.
As shown in FIG. 4, the conventional plasma etching apparatus is connected to a vacuum etching chamber 400, high-frequency power sources 410 a and 410 b, and a mass flow controller (MFC), and introduces a gas into the etching chamber 400. 420, an exhaust port 430 that is connected to a turbomolecular pump (TMP) and a diffusion pump (DP) and exhausts the gas in the etching chamber 400, and a spiral antenna-shaped dielectric coil 440 that introduces electromagnetic waves into the etching chamber 400 And an electrode 450 on which the object to be processed 450a is placed, and a dielectric plate 460 such as a quartz plate provided on the inner wall of the etching chamber 400 immediately below the dielectric coil 440.

上記構成を有するプラズマエッチング装置は、エッチングチャンバー400内に適当なガスを供給しつつ排気を行い、真空計により適当な圧力に保ちながら誘電コイル440および電極450に高周波電圧を印加し、エッチングチャンバー400内にプラズマを発生させて被処理体450aのエッチングを行うものである。
ところで、上記従来のプラズマエッチング装置においては、被処理体を囲むようにエッチングチャンバー側壁にガス導入路のガス吹き出し口が配設されているため、ガス吹き出し口を被処理体に対して均等に配置することができず、被処理体上のガス流速分布、圧力分布に不均一が生じ易い。よって、特に面積の大きな被処理体をエッチングする場合、エッチングレートの面内均一性(被処理体の面内におけるエッチングレートのばらつきの程度)にばらつきが生じるという問題がある。
The plasma etching apparatus having the above configuration exhausts while supplying an appropriate gas into the etching chamber 400, applies a high frequency voltage to the dielectric coil 440 and the electrode 450 while maintaining an appropriate pressure with a vacuum gauge, and the etching chamber 400. A plasma is generated inside to etch the object 450a.
By the way, in the above-described conventional plasma etching apparatus, since the gas blowing port of the gas introduction path is arranged on the side wall of the etching chamber so as to surround the workpiece, the gas blowing port is arranged evenly with respect to the workpiece. It is not possible to do so, and non-uniformity is likely to occur in the gas flow velocity distribution and pressure distribution on the workpiece. Therefore, there is a problem in that in-plane uniformity of the etching rate (degree of variation in the etching rate within the surface of the object to be processed) varies when the object to be processed having a large area is etched.

また、上記従来のプラズマエッチング装置においては、Au、Ag、PtあるいはCu等の不揮発性の材料からなる被処理体をエッチングする場合、誘電コイル直下の誘電板上に反応生成物が付着する。よって、誘電コイルとエッチングチャンバー内のプラズマとの結合状態が変わり、エッチングレートのウエハ間における均一性にばらつきが生じたり、エッチングチャンバー内壁に付着した反応生成物が剥がれ落ちて処理体上に付着し、パーティクルが発生したりするという問題がある。   In the conventional plasma etching apparatus, when a target object made of a non-volatile material such as Au, Ag, Pt, or Cu is etched, a reaction product adheres on the dielectric plate directly below the dielectric coil. As a result, the coupling state between the dielectric coil and the plasma in the etching chamber changes, and the uniformity of the etching rate between the wafers varies, or the reaction product adhering to the inner wall of the etching chamber peels off and adheres to the processing object. There is a problem that particles are generated.

上記エッチングレートの面内均一性の問題を解決する先行技術として、例えば特許文献1に記載のプラズマエッチング装置がある。   As a prior art for solving the problem of in-plane uniformity of the etching rate, for example, there is a plasma etching apparatus described in Patent Document 1.

図5は、特許文献1に記載のプラズマエッチング装置の構成を示す図である。なお、図4と同一の要素には同一の符号が付されており、それらに関する詳しい説明はここでは省略する。   FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the plasma etching apparatus described in Patent Document 1. As shown in FIG. The same elements as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted here.

図5に示されるように、特許文献1に記載のプラズマエッチング装置は、エッチングチャンバー400と、高周波電源410a、410bと、誘電板460内部に配設されたガス導入路500と、排気口430と、誘電コイル440と、被処理体450aが載置される電極450と、石英等からなる誘電板460とを備える。
ここで、ガス導入路500は、例えば径φ4mmであり、図6(a)の誘電板460の鳥瞰図および図6(b)の断面図(図6(a)のB−B’における断面図)に示されるように、誘電板460外部から複数のガス吹き出し口600までガスを導入するように形成されている。このガス導入経路500は、ドリルにより誘電板460を貫通する貫通孔を形成した後に、貫通孔の両端を加熱して塞ぐことにより形成される。
As shown in FIG. 5, the plasma etching apparatus described in Patent Document 1 includes an etching chamber 400, high-frequency power sources 410 a and 410 b, a gas introduction path 500 disposed inside a dielectric plate 460, an exhaust port 430, and the like. A dielectric coil 440, an electrode 450 on which the object 450a is placed, and a dielectric plate 460 made of quartz or the like.
Here, the gas introduction path 500 has, for example, a diameter of 4 mm, a bird's-eye view of the dielectric plate 460 in FIG. 6A and a cross-sectional view in FIG. 6B (a cross-sectional view along BB ′ in FIG. 6A). As shown, the gas is introduced from the outside of the dielectric plate 460 to the plurality of gas outlets 600. The gas introduction path 500 is formed by forming a through hole penetrating the dielectric plate 460 with a drill and then heating and closing both ends of the through hole.

上記構成を有するプラズマエッチング装置においては、被処理体上部の誘電板にガス導入路のガス吹き出し口が配設される。よって、ガス吹き出し口を被処理体に対して均等に配置することができ、被処理体上のガス流速分布、圧力分布の均一性を改善することができるので、エッチングレートの面内均一性を向上させることができる。
また、上記エッチングレートの均一性およびパーティクルの問題を解決する先行技術として、例えば特許文献2に記載のプラズマエッチング装置がある。
In the plasma etching apparatus having the above-described configuration, the gas outlet of the gas introduction path is disposed on the dielectric plate on the upper side of the object to be processed. Therefore, the gas outlets can be evenly arranged with respect to the object to be processed, and the uniformity of the gas flow velocity distribution and pressure distribution on the object to be processed can be improved. Can be improved.
Further, as a prior art for solving the above-described etching rate uniformity and particle problem, there is a plasma etching apparatus described in Patent Document 2, for example.

図7は、特許文献2に記載のプラズマエッチング装置の構成を示す図である。なお、図4と同一の要素には同一の符号が付されており、それらに関する詳しい説明はここでは省略する。
図7に示されるように、特許文献2に記載のプラズマエッチング装置は、エッチングチャンバー400と、高周波電源410a、410b、700と、ガス導入路420と、排気口430と、誘電コイル440と、被処理体450aが載置される電極450と、誘電板460と、高周波電源700と接続され、誘電コイル440と誘電板460との間に配設されたファラデーシールド710とを備える。
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the plasma etching apparatus described in Patent Document 2. As shown in FIG. The same elements as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted here.
As shown in FIG. 7, the plasma etching apparatus described in Patent Document 2 includes an etching chamber 400, high-frequency power sources 410a, 410b, 700, a gas introduction path 420, an exhaust port 430, a dielectric coil 440, An electrode 450 on which the processing body 450 a is placed, a dielectric plate 460, and a Faraday shield 710 connected to the high-frequency power source 700 and disposed between the dielectric coil 440 and the dielectric plate 460 are provided.

上記構成を有するプラズマエッチング装置においては、ファラデーシールドに電圧が生じ、エッチングチャンバー内のプラズマとファラデーシールドとが容量結合的に結合し、ファラデーシールドの電界によって電子、イオンの加速が行われる。よって、誘電板表面が叩かれ、誘電コイル直下の誘電板表面に付着した反応生成物が除去されるので、エッチングレートのウエハ間における均一性を向上させ、パーティクルの発生を少なくすることができる。
特開2002−43289号公報 特開平10−275694号公報
In the plasma etching apparatus having the above configuration, a voltage is generated in the Faraday shield, the plasma in the etching chamber and the Faraday shield are capacitively coupled, and electrons and ions are accelerated by the electric field of the Faraday shield. Therefore, since the dielectric plate surface is hit and the reaction product adhering to the dielectric plate surface immediately below the dielectric coil is removed, the uniformity of the etching rate between the wafers can be improved and the generation of particles can be reduced.
JP 2002-43289 A JP-A-10-275694

しかしながら、エッチングレートの面内均一性、エッチングレートのウエハ間における均一性およびパーティクルの発生の問題を同時に解決するプラズマエッチング装置を実現するために、被処理体上部の誘電板にガス吹き出し口を形成し、その誘電板と誘電コイルとの間に高周波電源と接続されたファラデーシールドを配設した場合、新たな問題が生じる。すなわち、誘電板のガス吹き出し口に電荷が集中して異常放電が起こり、プラズマの面内均一性を乱し、エッチングレートの均一性を悪化させる。その結果、誘電板がプラズマにより削られ、誘電板を構成する材料が削れて脱落してパーティクルとなって、被処理体上に付着するのである。   However, in order to realize a plasma etching system that simultaneously solves the problems of in-plane uniformity of etching rate, uniformity of etching rate between wafers and generation of particles, a gas outlet is formed in the dielectric plate above the workpiece. However, when a Faraday shield connected to a high-frequency power source is disposed between the dielectric plate and the dielectric coil, a new problem arises. That is, charges are concentrated at the gas outlet of the dielectric plate, causing abnormal discharge, disturbing the in-plane uniformity of the plasma and degrading the uniformity of the etching rate. As a result, the dielectric plate is scraped by the plasma, and the material constituting the dielectric plate is scraped and dropped to form particles, which adhere to the object to be processed.

また、上記特許文献1に記載のプラズマエッチング装置においては、誘電板にガス導入経路を加工し形成する際に、ガス導入経路内部にチッピングが生じる。しかし、ガス導入経路の穴径が小さく、またガス導入経路の距離が長いため、ガス導入経路内部を全面にわたって熱処理することができず、チッピングを除去することができない。よって、ガス導入経路内部のチッピングがエッチングチャンバー内へのガス導入と同時に運ばれ、被処理体上に付着し、パーティクルが発生するという問題もある。   Further, in the plasma etching apparatus described in Patent Document 1, chipping occurs inside the gas introduction path when the gas introduction path is processed and formed in the dielectric plate. However, since the hole diameter of the gas introduction path is small and the distance of the gas introduction path is long, the inside of the gas introduction path cannot be heat-treated over the entire surface, and chipping cannot be removed. Therefore, there is a problem that the chipping inside the gas introduction path is carried simultaneously with the introduction of the gas into the etching chamber, adheres to the object to be processed, and particles are generated.

さらに、上記特許文献2に記載のプラズマエッチング装置においては、誘電コイル直下の誘電板上に付着した反応生成物を除去することはできる。しかし、他のエッチングチャンバー内壁に付着した反応生成物を除去することはできないため、大気開放を伴う洗浄の工程が必要となり、装置の稼働率が低下するという問題もある。
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、高いエッチングレートの均一性および面内均一性を有し、かつ、パーティクルの発生を防止するプラズマエッチング装置を提供することを第1の目的とする。
Furthermore, in the plasma etching apparatus described in Patent Document 2, reaction products adhering to the dielectric plate immediately below the dielectric coil can be removed. However, since reaction products adhering to other inner walls of the etching chamber cannot be removed, there is a problem that a cleaning process involving opening to the atmosphere is required and the operating rate of the apparatus is lowered.
In view of the above problems, it is a first object of the present invention to provide a plasma etching apparatus that has high etching rate uniformity and in-plane uniformity and prevents the generation of particles.

また、本発明は、装置の稼働率の低下を防止するプラズマエッチング装置を提供することを第2の目的とする。   The second object of the present invention is to provide a plasma etching apparatus that prevents a reduction in the operating rate of the apparatus.

上記目的を達成するために、本発明のプラズマエッチング装置は、被処理体をプラズマエッチングする処理室と、前記処理室に電磁波を導入する誘電コイルと、前記誘電コイル直下の前記処理室内壁に設けられた第1の誘電板と、前記第1の誘電板と前記誘電コイルとの間に配設された第1のファラデーシールドと、前記第1のファラデーシールドおよび前記誘電コイルに高周波電圧を印加する高周波電源と、前記処理室内にエッチングガスを導入するガス導入手段とを備え、前記ガス導入手段は、前記第1の誘電板内部に配設された導入路と、前記処理室内へのガス吹き出し口とを含み、前記ガス吹き出し口の開口部はテーパ形状を有することを特徴とする。ここで、前記プラズマエッチング装置は、さらに、前記誘電コイル直下の前記処理室内壁に設けられた第2の誘電板と、前記第2の誘電板と前記誘電コイルとの間に配設された第2のファラデーシールドと、前記処理室内にエッチングガスを導入するガス導入手段とを備え、前記高周波電源は、さらに、前記第2のファラデーシールドに高周波電圧を印加し、前記ガス導入手段は、前記第2の誘電板内部に配設された導入路と、前記処理室内へのガス吹き出し口とを含み、前記ガス吹き出し口の開口部はテーパ形状を有してもよい。   In order to achieve the above object, a plasma etching apparatus of the present invention is provided on a processing chamber for plasma-etching an object to be processed, a dielectric coil for introducing electromagnetic waves into the processing chamber, and a wall of the processing chamber immediately below the dielectric coil. A high frequency voltage is applied to the first dielectric plate formed, the first Faraday shield disposed between the first dielectric plate and the dielectric coil, and the first Faraday shield and the dielectric coil. A high-frequency power supply; and a gas introduction means for introducing an etching gas into the processing chamber, wherein the gas introduction means includes an introduction path disposed inside the first dielectric plate, and a gas outlet into the processing chamber The opening of the gas outlet has a tapered shape. Here, the plasma etching apparatus further includes a second dielectric plate provided on the processing chamber wall immediately below the dielectric coil, and a second dielectric plate disposed between the second dielectric plate and the dielectric coil. 2 Faraday shield and gas introduction means for introducing an etching gas into the processing chamber, the high frequency power supply further applies a high frequency voltage to the second Faraday shield, and the gas introduction means includes the first Faraday shield. 2 including an introduction path disposed inside the dielectric plate and a gas outlet into the processing chamber, and the opening of the gas outlet may have a tapered shape.

これによって、ガス吹き出し口を被処理体に対して均等に配置することができ、また、誘電コイル直下の誘電板上に付着した反応生成物を除去することができるので、高いエッチングレートの面内均一性および均一性を有し、かつ、パーティクルの発生を防止するプラズマエッチング装置を実現することができる。さらに、ガス吹き出し口に電荷が集中せず、誘電板がプラズマにより削られないので、パーティクルの発生を防止するプラズマエッチング装置を実現することができる。   As a result, the gas outlets can be arranged evenly with respect to the object to be processed, and the reaction products adhering to the dielectric plate directly under the dielectric coil can be removed, so that an in-plane with a high etching rate can be obtained. A plasma etching apparatus that has uniformity and uniformity and prevents the generation of particles can be realized. Furthermore, since the charge is not concentrated on the gas outlet and the dielectric plate is not scraped by the plasma, a plasma etching apparatus that prevents the generation of particles can be realized.

ここで、前記プラズマエッチング装置は、さらに、前記誘電コイル直下でない前記処理室内壁上に配設された第2のファラデーシールドと、前記第2のファラデーシールド上に配設された第2の誘電板とを備え、前記高周波電源は、さらに、前記第2のファラデーシールドに高周波電圧を印加してもよい。また、被処理体をプラズマエッチングする処理室と、前記処理室に電磁波を導入する誘電コイルと、前記誘電コイル直下でない前記処理室内壁上に配設された第1のファラデーシールドと、前記第1のファラデーシールド上に配設された第1の誘電板と、前記第1のファラデーシールドおよび前記誘電コイルに高周波電圧を印加する高周波電源とを備えてもよい。   Here, the plasma etching apparatus further includes a second Faraday shield disposed on the processing chamber wall not directly under the dielectric coil, and a second dielectric plate disposed on the second Faraday shield. The high-frequency power supply may further apply a high-frequency voltage to the second Faraday shield. Also, a processing chamber for plasma-etching the object to be processed, a dielectric coil for introducing electromagnetic waves into the processing chamber, a first Faraday shield disposed on the processing chamber wall not directly under the dielectric coil, and the first A first dielectric plate disposed on the Faraday shield, and a high frequency power source for applying a high frequency voltage to the first Faraday shield and the dielectric coil.

これによって、誘電コイル直下以外の処理室内壁に反応生成物が付着するのを回避することができ、洗浄の工程を省略することができるので、装置の稼働率の低下を防止するプラズマエッチング装置を実現することができる。   As a result, it is possible to avoid the reaction product from adhering to the processing chamber wall other than directly under the dielectric coil, and the cleaning step can be omitted. Therefore, a plasma etching apparatus that prevents a reduction in the operating rate of the apparatus is provided. Can be realized.

また、本発明は、被処理体をプラズマエッチングする処理室に電磁波を導入する誘電コイル直下に配設され、第1の誘電板と第2の誘電板とからなり、前記処理室内にエッチングガスを導入するプラズマエッチング装置の誘電板の製造方法であって、前記第1の誘電板表面および前記第2の誘電板表面に溝を形成する溝形成ステップと、前記第2の誘電板の前記溝が形成されていない面から前記溝まで貫通する穴を形成する穴形成ステップと、前記第1の誘電板の前記溝が形成された面と、前記第2の誘電板の前記溝が形成された面とを張り合わせる張り合わせステップとを含み、前記溝形成ステップでは、前記張り合わせステップでの張り合わせによって端部が閉塞された中空路が形成されるように、前記第1の誘電板表面および第2の誘電板表面それぞれの位置に前記溝を形成することを特徴とするプラズマエッチング装置の誘電板の製造方法とすることもできる。ここで、前記溝形成ステップにおいて、前記溝を形成した後に前記第1の誘電板に熱処理を施し、第1の誘電板表面を平滑にし、前記穴形成ステップにおいて、前記穴を形成した後に前記第2の誘電板に熱処理を施し、第2の誘電板表面を平滑にしてもよいし、前記穴形成ステップにおいて、前記溝が形成されていない面の前記穴の側面をテーパ形状に加工してもよい。   The present invention also includes a first dielectric plate and a second dielectric plate, which are disposed immediately below a dielectric coil for introducing electromagnetic waves into a processing chamber for plasma-etching a workpiece, and an etching gas is introduced into the processing chamber. A method of manufacturing a dielectric plate of a plasma etching apparatus to be introduced, comprising: a groove forming step of forming grooves on the first dielectric plate surface and the second dielectric plate surface; and the groove of the second dielectric plate. A hole forming step for forming a hole penetrating from the non-formed surface to the groove; a surface of the first dielectric plate on which the groove is formed; and a surface of the second dielectric plate on which the groove is formed. And in the groove forming step, the surface of the first dielectric plate and the second dielectric plate are formed so that a hollow path whose end is closed by the bonding in the bonding step is formed. It may be a production method of a dielectric plate of a plasma etching apparatus, and forming the grooves on the plate surfaces of the respective positions. Here, in the groove forming step, after forming the groove, the first dielectric plate is heat treated to smooth the surface of the first dielectric plate, and in the hole forming step, the hole is formed and then the first dielectric plate is formed. The second dielectric plate may be heat treated to smooth the surface of the second dielectric plate, or in the hole forming step, the side surface of the hole where the groove is not formed may be processed into a tapered shape. Good.

これによって、第1の誘電板および第2の誘電板の加工が施された面に対して熱処理等の平滑化処理をおこない、ガス導入経路の形成に際して発生するチッピングを除去することができるので、パーティクルの発生を防止するプラズマエッチング装置の製造方法を実現することができる。   As a result, a smoothing process such as a heat treatment can be performed on the processed surfaces of the first dielectric plate and the second dielectric plate, and chipping generated when the gas introduction path is formed can be removed. A plasma etching apparatus manufacturing method that prevents the generation of particles can be realized.

本発明に係るプラズマエッチング装置によれば、高いエッチングレートの均一性および面内均一性を有し、かつ、パーティクルの発生を防止するプラズマエッチング装置を実現できる。また、装置の稼働率の低下を防止するプラズマエッチング装置を実現できる。
よって、本発明により、高いエッチングレートの面内均一性を有し、かつ、パーティクルの発生を少なくするプラズマエッチング装置を提供することが可能となり、実用的価値は極めて高い。
According to the plasma etching apparatus of the present invention, it is possible to realize a plasma etching apparatus that has high etching rate uniformity and in-plane uniformity and prevents the generation of particles. In addition, it is possible to realize a plasma etching apparatus that prevents a reduction in the operating rate of the apparatus.
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a plasma etching apparatus that has in-plane uniformity at a high etching rate and reduces the generation of particles, and its practical value is extremely high.

以下、本発明の実施の形態におけるプラズマエッチング装置について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施の形態のプラズマエッチング装置の構成を示す図である。
プラズマエッチング装置は、電磁誘導プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)型エッチング装置であって、真空のエッチングチャンバー100と、高周波電源110a、110b、110cと、マスフローコントローラ(MFC)と接続され、エッチングチャンバー100内にガスを導入するガス導入路120と、ターボモレキュラーポンプ(TMP)およびディフュージョンポンプ(DP)と接続され、エッチングチャンバー100内のガスを排気する排気口130と、エッチングチャンバー100内に電磁波を導入するスパイラル・アンテナ状の誘電コイル140と、被処理体150aが載置される電極150と、誘電コイル140直下のエッチングチャンバー100内壁に設けられた石英板等の誘電板160aと、ファラデーシールド170b上に配設された誘電板160bと、誘電コイル140と誘電板160aとの間に配設されたファラデーシールド170aと、誘電コイル140直下でないエッチングチャンバー100内壁上に配設されたファラデーシールド170bとを備える。
Hereinafter, a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the plasma etching apparatus of the present embodiment.
The plasma etching apparatus is an inductively coupled plasma (ICP) etching apparatus that is connected to a vacuum etching chamber 100, high-frequency power sources 110a, 110b, and 110c, and a mass flow controller (MFC). A gas introduction path 120 for introducing gas into the inside, a turbo molecular pump (TMP) and a diffusion pump (DP) are connected to the exhaust port 130 for exhausting the gas in the etching chamber 100, and electromagnetic waves are introduced into the etching chamber 100. A spiral antenna-like dielectric coil 140, an electrode 150 on which the object 150a is placed, a dielectric plate 160a such as a quartz plate provided on the inner wall of the etching chamber 100 immediately below the dielectric coil 140, and a Faraday seal The dielectric plate 160b disposed on the 170b, the Faraday shield 170a disposed between the dielectric coil 140 and the dielectric plate 160a, and the Faraday shield 170b disposed on the inner wall of the etching chamber 100 not directly under the dielectric coil 140. With.

ガス導入路120は、図2(a)、(b)の誘電板160aの鳥瞰図に示されるように、第1の誘電板200に形成され、誘電板160a外部から誘電板160aの略中心までガスを導入する例えば径φ4mmの中空路である第1のガス導入経路220と、第2の誘電板210に形成され、誘電板160aの略中心まで導入されたガスをガス吹き出し口240まで導入する例えば径φ4mmの中空路である第2のガス導入経路230とからなる。また、ガス吹き出し口240は、図2(c)の誘電板160aの断面図(図2(b)のA−A’線における断面図)に示されるように、開口部において側壁にテーパ形状を有し、その最大径、最小径、高さは、例えばφ8mm、φ0.5mm、5mmとされる。   As shown in the bird's-eye view of the dielectric plate 160a in FIGS. 2A and 2B, the gas introduction path 120 is formed in the first dielectric plate 200, and gas is supplied from the outside of the dielectric plate 160a to the approximate center of the dielectric plate 160a. For example, the gas introduced into the first gas introduction path 220, which is a hollow path having a diameter of 4 mm, and the second dielectric plate 210, and introduced to the approximate center of the dielectric plate 160a is introduced to the gas outlet 240, for example. The second gas introduction path 230 is a hollow path having a diameter of 4 mm. Further, as shown in the sectional view of the dielectric plate 160a in FIG. 2C (the sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 2B), the gas outlet 240 has a tapered shape on the side wall at the opening. The maximum diameter, the minimum diameter, and the height thereof are, for example, φ8 mm, φ0.5 mm, and 5 mm.

次に、ガス導入路120の形成方法について、図3に示す誘電板160aの断面図を用いて説明する。なお、図2と同一の要素には同一の符号が付されており、それらに関する詳しい説明はここでは省略する。
まず、図3(a)に示されるように、第1の誘電板200に溝加工を施して第1のガス導入経路220を形成する。そして、第1の誘電板200に熱処理を施して第1の誘電板200表面を平滑にする。これによって、第1のガス導入経路220内部のチッピングは除去される。
Next, a method for forming the gas introduction path 120 will be described with reference to a sectional view of the dielectric plate 160a shown in FIG. The same elements as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted here.
First, as shown in FIG. 3A, the first dielectric plate 200 is grooved to form a first gas introduction path 220. Then, heat treatment is performed on the first dielectric plate 200 to smooth the surface of the first dielectric plate 200. Thereby, chipping inside the first gas introduction path 220 is removed.

次に、図3(b)に示されるように、第2の誘電板210に溝加工を施して第2のガス導入経路230を形成する。
次に、図3(c)に示されるように、第2の誘電板210の第2のガス導入経路230が形成された面と反対側の面から第2のガス導入経路230まで貫通する穴300をドリル等により形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, the second dielectric plate 210 is grooved to form a second gas introduction path 230.
Next, as shown in FIG. 3C, a hole penetrating from the surface opposite to the surface where the second gas introduction path 230 of the second dielectric plate 210 is formed to the second gas introduction path 230. 300 is formed by a drill or the like.

次に、図3(d)に示されるように、第2の誘電板210の第2のガス導入経路230が形成された面と反対側の面の穴300の側壁をドリル等によりテーパ形状に加工してガス吹き出し口240を形成する。そして、第2の誘電板210に熱処理を施して第2の誘電板210表面を平滑にする。これによって、ガス吹き出し口240および第2のガス導入経路230内部のチッピングは除去される。   Next, as shown in FIG. 3D, the side wall of the hole 300 on the surface opposite to the surface where the second gas introduction path 230 of the second dielectric plate 210 is formed is tapered by a drill or the like. The gas blowing port 240 is formed by processing. Then, the second dielectric plate 210 is heat treated to smooth the surface of the second dielectric plate 210. As a result, chipping inside the gas outlet 240 and the second gas introduction path 230 is removed.

次に、図3(e)に示されるように、第1の誘電板200の第1のガス導入経路220が形成された面と、第2の誘電板210の第2のガス導入経路230が形成された面とを対向させ、荷重をかけながら加熱して張り合わせる。
誘電コイル140は、高周波電源110aと接続される。
ファラデーシールド170a、170bは、高周波電源110bと接続される。なお、ファラデーシールド170a、170bは、高周波電源110bという同一電源に接続されるとしたが、別々の電源に接続されてもよい。
Next, as shown in FIG. 3E, the surface of the first dielectric plate 200 where the first gas introduction path 220 is formed and the second gas introduction path 230 of the second dielectric plate 210 are provided. The formed surface is opposed to each other and heated and bonded together while applying a load.
Dielectric coil 140 is connected to high frequency power supply 110a.
The Faraday shields 170a and 170b are connected to the high frequency power supply 110b. Although the Faraday shields 170a and 170b are connected to the same power source as the high frequency power source 110b, they may be connected to different power sources.

上記構成を有するプラズマエッチング装置における被処理体150aのエッチング処理について、以下で順に説明する。
まず、エッチングチャンバー100内を一定の圧力に保ちながら、ガス導入路120を介してエッチングガスを供給し、排気口130から排気する。
The etching process of the target object 150a in the plasma etching apparatus having the above configuration will be described in order below.
First, while maintaining the inside of the etching chamber 100 at a constant pressure, an etching gas is supplied through the gas introduction path 120 and exhausted from the exhaust port 130.

次に、高周波電源110a、110cにより誘電コイル140および電極150にそれぞれ高周波電力を供給して、エッチングガスをプラズマ化させ、被処理体150aのエッチング処理を進行させる。このとき、高周波電源110bによりファラデーシールド170a、170bにも高周波電力を供給して、誘電板160a、160b表面にもプラズマを引き付けさせ、誘電板160a、160b表面に付着した反応生成物を除去させる。   Next, high frequency power is supplied to the dielectric coil 140 and the electrode 150 from the high frequency power supplies 110a and 110c, respectively, and the etching gas is turned into plasma, so that the etching process of the object 150a is advanced. At this time, the high-frequency power is supplied to the Faraday shields 170a and 170b by the high-frequency power source 110b to attract plasma to the surfaces of the dielectric plates 160a and 160b, and the reaction products attached to the surfaces of the dielectric plates 160a and 160b are removed.

以上のように本実施の形態のプラズマエッチング装置によれば、ガス吹き出し口240は被処理体150a上部の誘電板160aに形成され、高周波電源110bと接続されたファラデーシールド170aがその誘電板160aと誘電コイル140との間に配設される。よって、ガス吹き出し口を被処理体に対して均等に配置することができ、また、誘電コイル直下の誘電板上に付着した反応生成物を除去することができるので、高いエッチングレートの面内均一性および均一性を有し、かつ、パーティクルの発生を防止するプラズマエッチング装置を実現することができる。   As described above, according to the plasma etching apparatus of the present embodiment, the gas blowing port 240 is formed in the dielectric plate 160a above the workpiece 150a, and the Faraday shield 170a connected to the high frequency power supply 110b is connected to the dielectric plate 160a. It is arranged between the dielectric coil 140. Therefore, the gas outlets can be evenly arranged with respect to the object to be processed, and the reaction product adhering to the dielectric plate directly under the dielectric coil can be removed, so that the in-plane uniform with a high etching rate can be obtained. It is possible to realize a plasma etching apparatus that has the property and uniformity and prevents the generation of particles.

また、本実施の形態のプラズマエッチング装置によれば、ガス吹き出し口240は、開口部において側壁にテーパ形状を有する。よって、ガス吹き出し口に電荷が集中せず、誘電板がプラズマにより削られないので、本実施の形態のプラズマエッチング装置は、パーティクルの発生を防止するプラズマエッチング装置を実現することができる。
また、本実施の形態のプラズマエッチング装置によれば、ガス導入路120は、第1のガス導入経路220を第1の誘電板200に形成し、第2のガス導入経路230およびガス吹き出し口240を第2の誘電板210に形成した後、第1の誘電板200と第2の誘電板210とを張り合わせることにより形成される。よって、第1の誘電板および第2の誘電板の加工が施された面に対して熱処理等の平滑化処理をおこない、ガス導入経路の形成に際して発生するチッピングを除去することができるので、本実施の形態のプラズマエッチング装置は、パーティクルの発生を防止するプラズマエッチング装置を実現することができる。
In addition, according to the plasma etching apparatus of the present embodiment, gas outlet 240 has a tapered shape on the side wall at the opening. Therefore, charges are not concentrated on the gas outlet and the dielectric plate is not scraped by the plasma. Therefore, the plasma etching apparatus of this embodiment can realize a plasma etching apparatus that prevents the generation of particles.
Further, according to the plasma etching apparatus of the present embodiment, the gas introduction path 120 forms the first gas introduction path 220 in the first dielectric plate 200, and the second gas introduction path 230 and the gas outlet 240. Is formed on the second dielectric plate 210, and then the first dielectric plate 200 and the second dielectric plate 210 are bonded together. Therefore, since the surface of the first dielectric plate and the second dielectric plate processed can be subjected to a smoothing process such as a heat treatment, and chipping generated when the gas introduction path is formed can be removed. The plasma etching apparatus of the embodiment can realize a plasma etching apparatus that prevents the generation of particles.

また、本実施の形態のプラズマエッチング装置によれば、被処理体150aを囲むように、誘電コイル140直下でないエッチングチャンバー100内壁上に、高周波電源110bと接続されたファラデーシールド170bが配設され、そのファラデーシールド170b上に誘電板160bが配設される。よって、誘電コイル直下以外のエッチングチャンバー内壁に反応生成物が付着するのを回避することができ、洗浄の工程を省略することができるので、本実施の形態のプラズマエッチング装置は、装置の稼働率の低下を防止するプラズマエッチング装置を実現することができる。   Further, according to the plasma etching apparatus of the present embodiment, the Faraday shield 170b connected to the high frequency power source 110b is disposed on the inner wall of the etching chamber 100 that is not directly under the dielectric coil 140 so as to surround the object 150a. A dielectric plate 160b is disposed on the Faraday shield 170b. Therefore, it is possible to avoid the reaction product from adhering to the inner wall of the etching chamber other than directly below the dielectric coil, and the cleaning step can be omitted. Therefore, the plasma etching apparatus of this embodiment has an operating rate of the apparatus. Therefore, it is possible to realize a plasma etching apparatus that prevents the deterioration of the plasma.

本発明は、プラズマエッチング装置に利用でき、特に電磁誘導プラズマ型エッチング装置等に利用することができる。   The present invention can be used for a plasma etching apparatus, and in particular, for an electromagnetic induction plasma type etching apparatus.

本発明の実施の形態のプラズマエッチング装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the plasma etching apparatus of embodiment of this invention. (a)誘電板160aの鳥瞰図である。(b)誘電板160aの鳥瞰図である。(c)誘電板160aの断面図(図2(a)のA−A’線における断面図)である。(A) It is a bird's-eye view of the dielectric plate 160a. (B) It is a bird's-eye view of the dielectric plate 160a. (C) It is sectional drawing (sectional drawing in the A-A 'line | wire of Fig.2 (a)) of the dielectric plate 160a. ガス導入路120の形成方法を説明するための誘電板160aの断面図である。It is sectional drawing of the dielectric plate 160a for demonstrating the formation method of the gas introduction path 120. FIG. 従来のプラズマエッチング装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional plasma etching apparatus. 従来のプラズマエッチング装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional plasma etching apparatus. (a)誘電板460の鳥瞰図である。(b)誘電板460の断面図(図6(a)のB−B’における断面図)である。(A) It is a bird's-eye view of the dielectric plate 460. FIG. (B) It is sectional drawing (sectional drawing in B-B 'of Fig.6 (a)) of the dielectric plate 460. FIG. 従来のプラズマエッチング装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional plasma etching apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

100、400 エッチングチャンバー
110a、110b、110c、410a、410b、700 高周波電源
120、420、500 ガス導入路
130、430 排気口
140、440 誘電コイル
150、450 電極
150a、450a 被処理体
160a、160b、460 誘電板
170a、170b、710 ファラデーシールド
200 第1の誘電板
210 第2の誘電板
220 第1のガス導入経路
230 第2のガス導入経路
240、600 ガス吹き出し口
300 穴
100, 400 Etching chamber 110a, 110b, 110c, 410a, 410b, 700 High frequency power source 120, 420, 500 Gas introduction path 130, 430 Exhaust port 140, 440 Dielectric coil 150, 450 Electrode 150a, 450a Processed object 160a, 160b, 460 Dielectric plates 170a, 170b, 710 Faraday shield 200 First dielectric plate 210 Second dielectric plate 220 First gas introduction path 230 Second gas introduction path 240, 600 Gas outlet 300 Hole

Claims (7)

被処理体をプラズマエッチングする処理室と、
前記処理室に電磁波を導入する誘電コイルと、
前記誘電コイル直下の前記処理室内壁に設けられた第1の誘電板と、
前記第1の誘電板と前記誘電コイルとの間に配設された第1のファラデーシールドと、
前記第1のファラデーシールドおよび前記誘電コイルに高周波電圧を印加する高周波電源と、
前記処理室内にエッチングガスを導入するガス導入手段とを備え、
前記ガス導入手段は、前記第1の誘電板内部に配設された導入路と、前記処理室内へのガス吹き出し口とを含み、前記ガス吹き出し口の開口部はテーパ形状を有する
ことを特徴とするプラズマエッチング装置。
A processing chamber for plasma-etching the workpiece;
A dielectric coil for introducing electromagnetic waves into the processing chamber;
A first dielectric plate provided on the processing chamber wall immediately below the dielectric coil;
A first Faraday shield disposed between the first dielectric plate and the dielectric coil;
A high frequency power source for applying a high frequency voltage to the first Faraday shield and the dielectric coil;
Gas introduction means for introducing an etching gas into the processing chamber,
The gas introduction means includes an introduction path disposed inside the first dielectric plate and a gas outlet into the processing chamber, and an opening of the gas outlet has a tapered shape. Plasma etching equipment.
前記プラズマエッチング装置は、さらに、
前記誘電コイル直下でない前記処理室内壁上に配設された第2のファラデーシールドと、
前記第2のファラデーシールド上に配設された第2の誘電板とを備え、
前記高周波電源は、さらに、前記第2のファラデーシールドに高周波電圧を印加する
ことを特徴とする請求項1に記載のプラズマエッチング装置。
The plasma etching apparatus further includes:
A second Faraday shield disposed on the processing chamber wall not directly under the dielectric coil;
A second dielectric plate disposed on the second Faraday shield,
The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein the high-frequency power supply further applies a high-frequency voltage to the second Faraday shield.
被処理体をプラズマエッチングする処理室と、
前記処理室に電磁波を導入する誘電コイルと、
前記誘電コイル直下でない前記処理室内壁上に配設された第1のファラデーシールドと、
前記第1のファラデーシールド上に配設された第1の誘電板と、
前記第1のファラデーシールドおよび前記誘電コイルに高周波電圧を印加する高周波電源とを備える
ことを特徴とするプラズマエッチング装置。
A processing chamber for plasma-etching the workpiece;
A dielectric coil for introducing electromagnetic waves into the processing chamber;
A first Faraday shield disposed on the processing chamber wall not directly under the dielectric coil;
A first dielectric plate disposed on the first Faraday shield;
A plasma etching apparatus comprising: the first Faraday shield and a high frequency power source that applies a high frequency voltage to the dielectric coil.
前記プラズマエッチング装置は、さらに、
前記誘電コイル直下の前記処理室内壁に設けられた第2の誘電板と、
前記第2の誘電板と前記誘電コイルとの間に配設された第2のファラデーシールドと、
前記処理室内にエッチングガスを導入するガス導入手段とを備え、
前記高周波電源は、さらに、前記第2のファラデーシールドに高周波電圧を印加し、
前記ガス導入手段は、前記第2の誘電板内部に配設された導入路と、前記処理室内へのガス吹き出し口とを含み、前記ガス吹き出し口の開口部はテーパ形状を有する
ことを特徴とする請求項3に記載のプラズマエッチング装置。
The plasma etching apparatus further includes:
A second dielectric plate provided on the processing chamber wall immediately below the dielectric coil;
A second Faraday shield disposed between the second dielectric plate and the dielectric coil;
Gas introduction means for introducing an etching gas into the processing chamber,
The high frequency power supply further applies a high frequency voltage to the second Faraday shield,
The gas introducing means includes an introduction path disposed inside the second dielectric plate and a gas outlet into the processing chamber, and an opening of the gas outlet has a tapered shape. The plasma etching apparatus according to claim 3.
被処理体をプラズマエッチングする処理室に電磁波を導入する誘電コイル直下に配設され、第1の誘電板と第2の誘電板とからなり、前記処理室内にエッチングガスを導入するプラズマエッチング装置の誘電板の製造方法であって、
前記第1の誘電板表面および前記第2の誘電板表面に溝を形成する溝形成ステップと、
前記第2の誘電板の前記溝が形成されていない面から前記溝まで貫通する穴を形成する穴形成ステップと、
前記第1の誘電板の前記溝が形成された面と、前記第2の誘電板の前記溝が形成された面とを張り合わせる張り合わせステップとを含み、
前記溝形成ステップでは、前記張り合わせステップでの張り合わせによって端部が閉塞された中空路が形成されるように、前記第1の誘電板表面および第2の誘電板表面それぞれの位置に前記溝を形成する
ことを特徴とするプラズマエッチング装置の誘電板の製造方法。
A plasma etching apparatus that is disposed immediately below a dielectric coil that introduces electromagnetic waves into a processing chamber for plasma-etching an object to be processed, includes a first dielectric plate and a second dielectric plate, and introduces an etching gas into the processing chamber. A dielectric plate manufacturing method comprising:
A groove forming step for forming grooves on the first dielectric plate surface and the second dielectric plate surface;
A hole forming step of forming a hole penetrating from the surface of the second dielectric plate where the groove is not formed to the groove;
A bonding step of bonding the surface of the first dielectric plate on which the groove is formed and the surface of the second dielectric plate on which the groove is formed;
In the groove forming step, the groove is formed at each position of the first dielectric plate surface and the second dielectric plate surface so that a hollow path whose end is closed by the bonding in the bonding step is formed. A method of manufacturing a dielectric plate for a plasma etching apparatus.
前記溝形成ステップにおいて、前記溝を形成した後に前記第1の誘電板に熱処理を施し、第1の誘電板表面を平滑にし、
前記穴形成ステップにおいて、前記穴を形成した後に前記第2の誘電板に熱処理を施し、第2の誘電板表面を平滑にする
ことを特徴とする請求項5に記載のプラズマエッチング装置の誘電板の製造方法。
In the groove forming step, after the groove is formed, the first dielectric plate is heat-treated to smooth the surface of the first dielectric plate,
The dielectric plate of the plasma etching apparatus according to claim 5, wherein, in the hole forming step, the second dielectric plate is subjected to a heat treatment after the formation of the hole to smooth the surface of the second dielectric plate. Manufacturing method.
前記穴形成ステップにおいて、前記溝が形成されていない面の前記穴の側面をテーパ形状に加工する
ことを特徴とする請求項5又は6に記載のプラズマエッチング装置の誘電板の製造方法。
The method for manufacturing a dielectric plate of a plasma etching apparatus according to claim 5 or 6, wherein, in the hole forming step, a side surface of the hole where the groove is not formed is processed into a tapered shape.
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