JP2007134428A - Dry-etching method and its equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、MEMS(micro electronic mechanical system)デバイスや半導体集積回路の製造時に使用するプラズマを利用したドライエッチング方法およびその装置に関するものである。 The present invention relates to a dry etching method and apparatus using plasma used in the manufacture of a MEMS (micro electronic mechanical system) device or a semiconductor integrated circuit.
ドライエッチング法は真空容器内にガスを導入し、ガスを高周波、マイクロ波などにより励起し、プラズマを発生させラジカル、イオンを生成する。プラズマにより生成されたラジカル、イオンと被エッチング物(ウエハ)を反応させ、反応生成物を揮発性ガスにし真空排気系により外部に排気することにより行われるものであり、従来のドライエッチング装置としては、図6に示すような構成を有していた(例えば、特許文献1参照)。 In the dry etching method, a gas is introduced into a vacuum vessel, and the gas is excited by a high frequency, microwave, or the like to generate plasma and generate radicals and ions. It is performed by reacting radicals and ions generated by plasma with an object to be etched (wafer), converting the reaction product into a volatile gas, and exhausting it outside by a vacuum exhaust system. 6 has a configuration as shown in FIG. 6 (see, for example, Patent Document 1).
図6において、処理室114にはエッチング処理に用いるガスを供給するガス供給装置116と、プラズマを発生させるためアンテナ106に高周波電力を印加するための高周波電源108がマッチング回路107を介して接続されたプラズマ室115が上部に連結された構成となっている。また、処理室114には処理室114を所定の圧力に排気するための真空ポンプ126、127と、ガスを供給したときに所定のガス圧に制御するためのオリフィスバルブ125と、被エッチング体101を吸着載置させるための載置電極102と、載置電極102にバイアス電力を印加するためのバイアス電源113がマッチング回路112を介して接続された構造となっている。さらに、この載置電極102の上に被エッチング体101を載置するための静電チャック103と被エッチング体101の周囲にイオンの流れ、あるいは電界分布を制御するためのガイドリング104と、被エッチング体101あるいは載置電極102を冷却するために、絶縁体105の内部に冷媒128を循環させるとともに、被エッチング体101の直下にHeガス130を導入できるような構造としている。
In FIG. 6, a
次に、この装置を用いたドライエッチングの方法について説明する。被エッチング体101を、処理室114の内部にある載置電極102の上に載置して吸着させる。
Next, a dry etching method using this apparatus will be described. The object to be etched 101 is placed on the
その後、オリフィスバルブ125を全開にし、プラズマ室115の内部を高真空、例えば10-3Pa以下に排気した後、オリフィスバルブ125を絞り、プラズマ室115の内部にエッチングガスとしてガス供給装置116からSF6ガスを導入する。
Thereafter, the
ここで、図6ではガス供給装置は1台しか図示していないが、混合ガスを用いる場合にはもちろん複数台となり、このとき処理室114のガス圧を0.5Paとなる様に、オリフィスバルブ125をコントロールする。 Here, although only one gas supply device is shown in FIG. 6, of course, when a mixed gas is used, there are a plurality of gas supply devices. At this time, the orifice valve is set so that the gas pressure in the processing chamber 114 is 0.5 Pa. 125 is controlled.
次に、バイアス電源113でバイアス電力を印加する。一方、アンテナ106に高周波電源108を用いて13.56MHzの高周波電力を印加し、プラズマ室115の内部にプラズマを生成させる。このプラズマ源117は処理室114に拡散するが、矢印118に示すような指向性(プラズマ指向)をもって拡散する。そして、この指向性はガス圧、ガス流量、高周波電力、バイアス電力、等により多少変動するが、プラズマ室115、処理室114の大きさ等による装置固有の指向性となる。このためにエッチング加工した断面は被エッチング体101の中央部では精度良く垂直に加工されるが、外周部になるほど外周側のテーパ角度よりも内側のテーパ角度の方が大きい形状となる。そして、その角度差は1〜2°となっている。
しかしながら、前記従来の構成では、MEMSデバイスのようにエッチング深さが深くなる(例えば、MEMS加工で一般的に使用される4インチウエハの標準的な厚さ525μmを貫通エッチングする)と、加工断面の対称性が損なわれ、その寸法差は10μmにもなる。このように、ウエハの面内で対称性が大きくずれてデバイス特性が悪化するという課題を有していた。 However, in the conventional configuration, when the etching depth becomes deep like a MEMS device (for example, through etching of a standard thickness of 525 μm of a 4-inch wafer commonly used in MEMS processing), Is lost, and the dimensional difference is 10 μm. As described above, there is a problem that the symmetry of the wafer is greatly shifted in the plane of the wafer and the device characteristics are deteriorated.
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、被エッチング体の面内において加工断面形状を高寸法精度に加工できるドライエッチング方法およびその装置を提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a dry etching method and apparatus capable of processing a processed cross-sectional shape with high dimensional accuracy within the surface of an object to be etched.
前記従来の課題を解決するために、本発明は以下の構成を有するものである。 In order to solve the conventional problems, the present invention has the following configuration.
本発明の請求項1に記載の発明は、特に、処理室の外部に直流電流を流すことができるコイルを設け、このコイルに印加した電流により発生する磁場の作用により、処理室の内部に生成されているイオンを偏向させるという構成を有しており、これにより、被エッチング体の加工断面形状の対称性を被エッチング体の面内で均一にまた高精度に加工できるドライエッチング方法を提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, a coil capable of passing a direct current is provided outside the processing chamber, and the coil is generated inside the processing chamber by the action of a magnetic field generated by the current applied to the coil. Thus, there is provided a dry etching method capable of processing the symmetry of the processed cross-sectional shape of the object to be etched uniformly and with high accuracy within the surface of the object to be etched. be able to.
本発明の請求項2に記載の発明は、特に、処理室の内部に直流電流を流すことができるコイルを設け、このコイルに印加した電流により発生する磁場の作用により、処理室の内部に生成されているイオンを偏向させるという構成を有しており、これにより、被エッチング体の加工断面形状の対称性を被エッチング体の面内で均一にまた高精度に加工できるドライエッチング方法を提供することができる。
The invention according to
本発明の請求項3に記載の発明は、特に、処理室の外部に直流電流を流すことができるコイルを設け、このコイルに印加した電流により発生する磁場の作用により、処理室の内部に生成されているイオンを偏向させる手段を備えているという構成を有しており、これにより、処理室の内部に生成されているイオンを偏向させ被エッチング体の加工断面形状の対称性を被エッチング体の面内で均一にまた高精度に加工できる装置を提供することができる。 According to the third aspect of the present invention, a coil capable of passing a direct current is provided outside the processing chamber, and the coil is generated inside the processing chamber by the action of a magnetic field generated by the current applied to the coil. It has a configuration that includes a means for deflecting the ions that have been processed, thereby deflecting the ions generated inside the processing chamber, and the symmetry of the processed cross-sectional shape of the object to be etched. It is possible to provide an apparatus capable of processing uniformly and with high accuracy in the plane of the film.
本発明の請求項4に記載の発明は、特に、処理室の内部に直流電流を流すことができるコイルを設け、このコイルに印加した電流により発生する磁場の作用により、処理室の内部に生成されているイオンを偏向させる手段を備えているという構成を有しており、これにより、装置構造が簡単で処理室の内部に生成されているイオンを簡単に偏向させることができ、被エッチング体の加工断面形状の対称性を被エッチング体の面内で均一にまた高精度に加工できるエッチング装置を提供することができる。 In the invention according to claim 4 of the present invention, in particular, a coil capable of flowing a direct current is provided inside the processing chamber, and the coil is generated inside the processing chamber by the action of a magnetic field generated by the current applied to the coil. The apparatus has a configuration that includes a means for deflecting ions that are generated, and thus, the structure of the apparatus is simple, and ions generated inside the processing chamber can be easily deflected. It is possible to provide an etching apparatus capable of processing the symmetry of the processed cross-sectional shape uniformly and with high accuracy within the surface of the object to be etched.
本発明の請求項5に記載の発明は、特に、処理室の内部の磁場を発生させる手段が、載置電極の周囲に磁石を円筒状に配置しているという構成を有しており、これにより、装置構造がより簡単で、処理室の内部に生成されているイオンを簡単に偏向させることができ、被エッチング体の加工断面形状の対称性を被エッチング体の面内で均一にまた高精度に加工できるエッチング装置を提供することができる。 The invention described in claim 5 of the present invention has a configuration in which the means for generating a magnetic field inside the processing chamber has a configuration in which a magnet is arranged in a cylindrical shape around the mounting electrode. Thus, the structure of the apparatus is simpler, ions generated inside the processing chamber can be easily deflected, and the symmetry of the processed cross-sectional shape of the object to be etched can be increased uniformly and within the surface of the object to be etched. An etching apparatus that can be processed with high accuracy can be provided.
本発明の請求項6に記載の発明は、特に、処理室の内部の磁場を発生させる手段が載置電極の上部に環状の磁石を配置しているという構成を有しており、これにより、装置構造が極めて簡単にでき、処理室の内部に生成されているイオンを簡単に偏向させ、被エッチング体の加工断面形状の対称性を被エッチング体の面内で均一にまた高精度に加工できるエッチング装置を提供することができる。 The invention described in claim 6 of the present invention particularly has a configuration in which the means for generating a magnetic field inside the processing chamber has an annular magnet disposed above the mounting electrode, The device structure can be made extremely simple, the ions generated inside the processing chamber can be easily deflected, and the symmetry of the cross-sectional shape of the object to be etched can be processed uniformly and accurately within the surface of the object to be etched. An etching apparatus can be provided.
本発明のドライエッチング方法およびその装置は、処理室の外部に直流電流を流すことのできるコイルを設け、このコイルに印加したコイル電流により磁場を発生できる構成、あるいは、処理室の内部にコイルを設けることによって磁場を発生できる構成としており、これによって処理室の内部に生成されるプラズマ中のイオンを偏向させ、被エッチング体の加工断面形状の対称性を被エッチング体の面内(ウエハ内)でより均一にすることができ、エッチング深さが深くなるMEMSデバイスなどにおいて、高精度に加工することができるドライエッチング方法およびその装置を提供できるという効果を有する。 In the dry etching method and apparatus of the present invention, a coil capable of flowing a direct current is provided outside the processing chamber, and a magnetic field can be generated by the coil current applied to the coil, or a coil is provided inside the processing chamber. By providing this structure, a magnetic field can be generated. By this, ions in the plasma generated inside the processing chamber are deflected, and the symmetry of the processed cross-sectional shape of the object to be etched is within the surface of the object to be etched (within the wafer). Therefore, it is possible to provide a dry etching method and an apparatus thereof that can be processed with high accuracy in a MEMS device or the like that can be made more uniform and the etching depth becomes deeper.
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1を用いて、本発明の特に請求項1〜2に記載の発明について図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the first and second aspects of the present invention will be described with reference to the drawings, using the first embodiment of the present invention.
図1は、本発明の実施の形態1におけるドライエッチング装置の概略断面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a dry etching apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
図1において、処理室14には、エッチング処理に用いるガスを供給するガス供給装置16と、プラズマ室15の外側にプラズマを発生させるアンテナ6を配置し、マッチング回路7を介して高周波電源8に接続され、アンテナ6に高周波電力を印加することによりプラズマ17が生成される構成となっている。
In FIG. 1, a
そして、処理室14を所定の圧力に排気するための真空ポンプ26、27と、ガスを供給したときに所定のガス圧に制御するためのオリフィスバルブ25とを設け、処理室14の内部には被エッチング体1を吸着載置させるための載置電極2と、載置電極2にバイアス電力を印加するためのバイアス電源13がマッチング回路12を介して接続された構造となっている。さらに、この載置電極2の上に被エッチング体1を載置するための静電チャック3と、この静電チャック3と被エッチング体1の周囲にイオンの流れ、あるいは電界分布を制御するためのガイドリング4と、被エッチング体1あるいは載置電極2を冷却するために、絶縁体5の内部に冷媒28を循環させるとともに、被エッチング体1の直下にHeガス30を導入できるような構造としている。
Then,
また、処理室14の外側にコイル9を配置し、そのコイル9に直流電源24を接続している。そして、そのコイル9に電流を流すことにより、処理室14の内部に磁場が形成される構成となっている。
A coil 9 is disposed outside the
次に、このエッチング装置を用いたドライエッチング方法について説明する。被エッチング体1を、処理室14の内部にある載置電極2の上に載置して吸着させる。
Next, a dry etching method using this etching apparatus will be described. The object to be etched 1 is placed on the
次に、オリフィスバルブ25を全開にし、プラズマ室15を高真空、例えば10-3Pa以下に排気した後、オリフィスバルブ25を絞り、プラズマ室15の内部にエッチングガスとしてガス供給装置16からSF6ガスを導入する。図1では、ガス供給装置は1台しか図示していないが、混合ガスを用いる場合にはもちろん複数台となる。このとき、処理室14のガス圧を0.5Paとなるように、オリフィスバルブ25をコントロールする。
Next, the
次に、バイアス電源13でバイアス電力を印加するとともに、アンテナ6に高周波電源8を用いて13.56MHzの高周波電力を印加し、プラズマ室15の内部にプラズマを生成させる。
Next, bias power is applied by the bias power source 13, and high frequency power of 13.56 MHz is applied to the antenna 6 using the high frequency power source 8 to generate plasma in the
次に、発生させたプラズマを利用して被エッチング体1をプラズマエッチング処理する工程について図2、図3を参照しながら説明する。 Next, a process of plasma etching the object 1 using the generated plasma will be described with reference to FIGS.
図2は理想的なエッチングを行った場合の被エッチング体1のエッチング断面図を示し、図3は従来の技術でエッチングした場合のエッチング断面図である。 FIG. 2 is an etching cross-sectional view of the object 1 to be etched when ideal etching is performed, and FIG. 3 is an etching cross-sectional view when etching is performed by a conventional technique.
図1において、プラズマ室15にガスを供給し、アンテナ6に高周波電力を印加してプラズマを生成する。このとき、コイル9で磁場が生成されていないときは、プラズマはプラズマ指向18(イオンが飛び出す方向)のように拡散する。ここで、直流電源24をONにしてコイル9に電流を流すと、コイル9の作用により磁束線21に示すような磁場が形成され、処理室14の内部に存在するイオンはプラズマ指向20(イオンが飛び出す方向)の向きに偏向される。この磁場の強度を調整して、プラズマ指向18の成分とプラズマ指向20の成分で被エッチング体1をエッチングすることによって、イオンを被エッチング体1に垂直に入射するようにコントロールすることができる。これによって被エッチング体1のエッチング加工面を図2に示した状態でエッチングすることが可能となる。
In FIG. 1, gas is supplied to the
一方、このようなコイル9を設けない従来の方法でエッチングすると図3に示したような形状に加工されてしまう。すなわち、中央部では垂直にエッチングすることができるが、ウエハの外周部付近では斜めにエッチングされてしまい、所定の寸法を実現することが困難となる。 On the other hand, if etching is performed by a conventional method in which such a coil 9 is not provided, the shape is processed as shown in FIG. That is, although it can be etched vertically in the central portion, it is etched obliquely in the vicinity of the outer peripheral portion of the wafer, making it difficult to achieve a predetermined dimension.
この様に、本実施例1では磁場の強さを直流電源24により、外部からエッチングに大きく寄与するプラズマ中のイオンの進行方向を被エッチング体1の加工状態に合わせてプラズマ指向20の指向性を調整することができる。
As described above, in the first embodiment, the directivity of the
次に、実施例2について図4を参照しながら説明する。 Next, Example 2 will be described with reference to FIG.
この実施例2のエッチング装置の構造において、図1に示したエッチング装置の構成と大きく異なっている点はコイル10の配置に関するものであり、その他の構成はほぼ図1と同様であるので、その内容については省略する。
In the structure of the etching apparatus of the second embodiment, the point that is greatly different from the structure of the etching apparatus shown in FIG. 1 is related to the arrangement of the
図4において、載置電極2の外周部にコイル10を配置しており、このコイル10による磁場を磁束線22で示している。このように、処理室14の内部に直流電流を流すことができるコイル10を設けることによって、被エッチング体1の近傍で磁束線22を制御できることから、よりプラズマ指向20を精密に制御することが可能となり、被エッチング体1のエッチング断面形状の精度をより精密に制御することができる。
In FIG. 4, the
また、コイル10の代わりに、載置電極2の周囲に円筒状の磁石を配置することによっても同様の効果を発揮することができる。そして、このような構成とすることによって外部からエッチングに大きく寄与するプラズマ中のイオンの進行方向を被エッチング体1の加工状態に合わせてプラズマ指向20の指向性を調整することができるという作用に加えて、エッチング装置の構成がより簡単な構成となり、低コストで簡単な構造のエッチング装置を実現できるという利点がある。
The same effect can also be achieved by arranging a cylindrical magnet around the mounting
次に、実施例3について図5を参照しながら説明する。図3において、載置電極2の上部に磁石11を配置した構成としている。この磁石11による磁場を、磁束線23で示している。このような構成とすることによって、被エッチング体1のエッチング断面形状への効果は実施例1、実施例2と同様である。ここで載置電極2の上部に磁石11を配置した構成としたのは、一般的によく使用されているガイドリング4の代わりにこの磁石11と置き換えることにより、外部からエッチングに大きく寄与するプラズマ中のイオンの進行方向を被エッチング体1の加工状態に合わせてプラズマ指向20の指向性を調整することができるという作用に加えて、従来の装置を何ら改造することなく使用可能であるという、極めて簡単に低コストで取付けができるという効果があるからである。これは、特にプラズマ指向性18の拡散状態が比較的弱い場合に効果的である。
Next, Example 3 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the
また、磁石11の耐エッチング性を向上させるため、エッチングに使用されるガスに対し耐エッチング性の材料を用いたラバーマグネット等は効果的である。
Further, in order to improve the etching resistance of the
本発明にかかるドライエッチング方法およびその装置は、処理室の外側に直流電流を流すことのできるコイルを設け、このコイルに印加したコイル電流により磁場を発生できる構成であり、処理室の内部に生成されるイオンを偏向制御させ、被エッチング体の加工段面形状の対称性を被エッチング体の面内でより均一にすることができるという効果を有し、MEMSデバイスや半導体集積回路の製造時に使用するプラズマによるドライエッチング方法およびその装置などの用途として有用である。 The dry etching method and apparatus according to the present invention are provided with a coil capable of passing a direct current outside the processing chamber, and can generate a magnetic field by the coil current applied to the coil, and are generated inside the processing chamber. This has the effect of controlling the deflection of the ions to be processed, making it possible to make the processing step surface shape symmetry of the object to be etched more uniform within the surface of the object to be etched, and is used when manufacturing MEMS devices and semiconductor integrated circuits. It is useful as a dry etching method using plasma and an apparatus thereof.
1 被エッチング体
2 載置電極
3 静電チャック
4 ガイドリング
5 絶縁体
6 アンテナ
7 マッチング回路
8 高周波電源
9 コイル
10 コイル
11 磁石
12 マッチング回路
13 バイアス電源
14 処理室
15 プラズマ室
16 ガス供給装置
17 プラズマ
18 プラズマ指向
20 プラズマ指向
21 磁束線
22 磁束線
23 磁束線
24 直流電源
25 オリフィスバルブ
26 真空ポンプ
27 真空ポンプ
28 冷媒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 To-
Claims (6)
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---|---|---|---|
JP2005324477A JP2007134428A (en) | 2005-11-09 | 2005-11-09 | Dry-etching method and its equipment |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10403473B2 (en) | 2015-09-24 | 2019-09-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Ion beam etching devices |
-
2005
- 2005-11-09 JP JP2005324477A patent/JP2007134428A/en active Pending
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US10403473B2 (en) | 2015-09-24 | 2019-09-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Ion beam etching devices |
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