JP2012164766A - Etching apparatus - Google Patents

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泰宏 森川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capacity coupling type etching apparatus capable of improving in-plane uniformity.SOLUTION: An etching apparatus 1 includes: a vacuum tank 10; a gas supply part 10e which supplies etching gas into the vacuum tank; a flat plate-shaped stage electrode 13 which is disposed in the vacuum tank and has a substrate Sb placed on the upper surface thereof; a flat plate-shaped upper electrode plate 17 which is opposite to the stage electrode 13 via a plasma generation space S; a high frequency power source 20 which supplies high-frequency power to the stage electrode 13; and a magnetic coil group 30 which is constituted of three annular magnetic coils 31 to 33 having diameters different from each other and provided on the upper side of the vacuum tank 10 so that centers of their magnetic coils 31 to 33 become coaxial, and in which the diameter of the outermost magnetic coil 31 is larger than that of the substrate Sb, the diameter of the central magnetic coil 32 is equal to or less than that of the substrate Sb and a magnetic neutral line NL is generated in the plasma generation space S.

Description

本発明は、エッチング装置に関する。   The present invention relates to an etching apparatus.

従来より、シリコン基板の深堀り加工には、主にドライエッチングが用いられている。シリコンとフッ素の反応は自発的であることから、エッチングガスとして、SF、NF、COF、XeF等のフッ素系ガスが広く使用されている。 Conventionally, dry etching has been mainly used for deep processing of a silicon substrate. Since the reaction between silicon and fluorine is spontaneous, fluorine-based gases such as SF 6 , NF 3 , COF 2 , and XeF 2 are widely used as etching gases.

ドライエッチング装置としては、容量結合型プラズマ源(Capacitively Coupled Plasma )を有する装置、誘導結合型プラズマ源(Inductively Coupled Plasma)を有する装置等があるが(特許文献1参照)、このうち、容量結合型のエッチング装置は、他の装置に比べ放電圧力が高く、エッチング速度の向上に寄与するフッ素ラジカルを高い密度で生成できることができるといった利点を有するために多用されている。   Examples of the dry etching apparatus include an apparatus having a capacitively coupled plasma source and an apparatus having an inductively coupled plasma source (see Patent Document 1). This etching apparatus is frequently used because it has the advantages that the discharge pressure is higher than other apparatuses and fluorine radicals that contribute to the improvement of the etching rate can be generated at a high density.

特開2009−141116号公報JP 2009-141116 A

しかし、容量結合型のエッチング装置においては、プラズマの位置や形状を制御することが困難であって、プラズマ分布は基板中央部で密となり、基板中央部を除く基板エッジ部で疎となる。その結果、基板の径方向におけるエッチング速度の均一性が低下するといった問題がある。   However, in a capacitively coupled etching apparatus, it is difficult to control the position and shape of plasma, and the plasma distribution is dense at the center of the substrate and sparse at the substrate edge except for the center of the substrate. As a result, there is a problem that the uniformity of the etching rate in the radial direction of the substrate is lowered.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、面内均一性の向上を図ることができる容量結合型のエッチング装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a capacitively coupled etching apparatus capable of improving in-plane uniformity.

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、真空槽と、前記真空槽内にエッチングガスを供給するガス供給部と、前記真空槽内に配置されて、その上面に基板が載置される平板状の第1電極と、前記第1の電極とプラズマ生成空間を介して対向する平板状の第2電極と、前記第1電極又は前記第2電極に高周波電力を供給する高周波電源と、直径がそれぞれ異なる3本の環状の磁気コイルから構成され、それらの磁気コイルの中心が同軸となるように前記真空槽の上方に設けられるとともに、最も外側の磁気コイルの直径が前記基板の直径よりも大きく、中央の前記磁気コイルの直径が前記基板の直径以下であって、前記プラズマ生成空間に磁気中性線を生成する磁場発生手段とを備えたことを要旨とする。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 includes a vacuum chamber, a gas supply unit for supplying an etching gas into the vacuum chamber, and a substrate disposed on the upper surface of the vacuum chamber. High-frequency power is supplied to the first electrode on which is mounted, the second electrode facing the first electrode through the plasma generation space, and the first electrode or the second electrode A high-frequency power source and three annular magnetic coils having different diameters are provided above the vacuum chamber so that the centers of the magnetic coils are coaxial, and the diameter of the outermost magnetic coil is The gist of the present invention is that the apparatus further comprises a magnetic field generating means for generating a magnetic neutral line in the plasma generation space, the diameter of the magnetic coil being larger than the diameter of the substrate and being equal to or less than the diameter of the substrate.

請求項1に記載の発明によれば、磁気中性線を生成する磁場発生手段は、最も外側の磁気コイルが基板の直径よりも大きな直径を有し、中央の磁気コイルは基板の直径以下の直径を有する。この構成により、プラズマ生成空間内に生成される磁気中性線は、その直径が基板の直径とほぼ同じか若干小さくなるため、磁気中性線は基板中央部を除く基板エッジ部の上方に位置することとなる。このため、平板状の電極を有するエッチング装置においても、基板エッジ部におけるプラズマ密度を高めることができる。   According to the first aspect of the present invention, in the magnetic field generating means for generating the magnetic neutral line, the outermost magnetic coil has a diameter larger than the diameter of the substrate, and the central magnetic coil is equal to or smaller than the diameter of the substrate. Has a diameter. With this configuration, the magnetic neutral line generated in the plasma generation space has a diameter that is approximately the same as or slightly smaller than the diameter of the substrate, so the magnetic neutral line is positioned above the substrate edge except for the central part of the substrate. Will be. For this reason, even in an etching apparatus having a plate-like electrode, the plasma density at the substrate edge can be increased.

請求項2に記載の発明は、前記各磁気コイルは、前記真空槽の上壁部に接して配置されていることを要旨とする。
請求項2に記載の発明によれば、各磁気コイルは、真空槽の上壁部に接して配置されている。このため、磁気コイルと基板との相対距離が短くなるため、磁気中性線の位置を基板表面近傍に近づけ、基板表面付近のプラズマ密度を高めることができる。
The gist of the invention described in claim 2 is that each of the magnetic coils is disposed in contact with the upper wall portion of the vacuum chamber.
According to invention of Claim 2, each magnetic coil is arrange | positioned in contact with the upper wall part of a vacuum chamber. For this reason, since the relative distance between the magnetic coil and the substrate is shortened, the position of the magnetic neutral line can be brought close to the substrate surface and the plasma density near the substrate surface can be increased.

請求項3に記載の発明は、前記各磁気コイルは、その中心軸が前記基板の中心軸と同軸となるように配置されていることを要旨とする。
請求項3に記載の発明によれば、磁気コイルは、その中心軸が基板の中心軸と同軸になるように配置されている。このため、基板上のプラズマ分布の偏りを抑制し、基板の面内均一性をより高めることができる。
The gist of the invention described in claim 3 is that each of the magnetic coils is arranged so that a central axis thereof is coaxial with a central axis of the substrate.
According to the third aspect of the present invention, the magnetic coil is arranged so that its central axis is coaxial with the central axis of the substrate. For this reason, the bias of the plasma distribution on a board | substrate can be suppressed and the in-plane uniformity of a board | substrate can be improved more.

エッチング装置の全体概略図。1 is an overall schematic view of an etching apparatus. 実施例1による凹部の模式図。FIG. 3 is a schematic diagram of a recess according to the first embodiment. 比較例1による凹部の模式図。The schematic diagram of the recessed part by the comparative example 1. FIG.

以下、本発明を具体化した一実施形態を図1に従って説明する。
図1は、エッチング装置1の概略図である。エッチング装置1は、容量結合型のプラズマ源を有するエッチング装置であって、略有底筒状に形成された真空槽10を有している。真空槽10はアルミニウム等の金属製であって接地され、その上部開口を上壁部10a等によって密閉されている。また、その側壁10bには、シリコンからなる基板Sbを隣室から真空槽内へ搬入するとともに、真空槽10から他の処理室へ搬送するための搬送口10cがそれぞれ貫通形成されている。さらに、真空槽10には、真空槽内のエッチングガスや大気、パーティクル等の流体を排気する排出口10dが底壁部等に貫通形成されている。さらに、上壁部10aにはガス供給管11が挿入されるガス供給部10eが設けられ、SF、NF、COF、XeF等のフッ素系ガスを含むエッチングガスが真空槽内に供給される。
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a schematic view of an etching apparatus 1. The etching apparatus 1 is an etching apparatus having a capacitively coupled plasma source, and has a vacuum chamber 10 formed in a substantially bottomed cylindrical shape. The vacuum chamber 10 is made of metal such as aluminum and is grounded, and its upper opening is sealed by the upper wall portion 10a and the like. In addition, the side walls 10b are respectively formed with through-holes 10c for carrying the silicon substrate Sb from the adjacent chamber into the vacuum chamber and for transferring the substrate Sb from the vacuum chamber 10 to another processing chamber. Further, in the vacuum chamber 10, a discharge port 10d for exhausting a fluid such as an etching gas, the atmosphere, and particles in the vacuum chamber is formed through the bottom wall portion. Further, the upper wall portion 10a is provided with a gas supply portion 10e into which the gas supply pipe 11 is inserted, and an etching gas containing a fluorine-based gas such as SF 6 , NF 3 , COF 2 , XeF 2 is supplied into the vacuum chamber. Is done.

真空槽10の下部には、略円筒状のステージ12が設けられている。ステージ12は、その上面が平坦に形成され、その中央には、ステージ電極13を内側に収容可能な電極収容部12aが設けられている。電極収容部12aには、ステージ電極13を下方から支持固定するための固定部14が備えられている。   A substantially cylindrical stage 12 is provided at the lower part of the vacuum chamber 10. The stage 12 has a flat upper surface, and an electrode accommodating portion 12a capable of accommodating the stage electrode 13 inside is provided at the center. The electrode accommodating portion 12a is provided with a fixing portion 14 for supporting and fixing the stage electrode 13 from below.

ステージ電極13には、高周波電源20がマッチングボックス21を介して電気的に接続されている。マッチングボックス21は、プラズマ生成領域と高周波電源20から基板Sbまでの伝送路とのインピーダンスの整合を図る整合回路とブロッキングコンデンサとを含んでいる。   A high frequency power supply 20 is electrically connected to the stage electrode 13 via a matching box 21. The matching box 21 includes a matching circuit and a blocking capacitor for matching impedance between the plasma generation region and the transmission path from the high frequency power supply 20 to the substrate Sb.

ステージ電極13の上面であって略中央は、処理対象となる基板Sbが載置される基板位置となっている。基板位置の外周とステージ12の上面とには、イオン等の基板Sbへの入射効率を高めるために、石英等の絶縁材から形成されたフォーカスリング15が載置されている。   A substantially central portion on the upper surface of the stage electrode 13 is a substrate position on which the substrate Sb to be processed is placed. A focus ring 15 made of an insulating material such as quartz is placed on the outer periphery of the substrate position and the upper surface of the stage 12 in order to increase the incident efficiency of ions or the like to the substrate Sb.

また、真空槽10の上部には、電極支持部16が設けられている。電極支持部16は、ガス供給管11から送出されたガスを一時的に貯留する図示しないバッファを備え、その下面に上部電極板17を支持している。上部電極板17はアノードとして機能するとともに、上記バッファ内に蓄えられたガスを、上部電極板17とステージ電極13との間のプラズマ生成空間Sに噴出するシャワープレートとして機能する。   In addition, an electrode support portion 16 is provided on the upper portion of the vacuum chamber 10. The electrode support portion 16 includes a buffer (not shown) that temporarily stores the gas delivered from the gas supply pipe 11 and supports the upper electrode plate 17 on the lower surface thereof. The upper electrode plate 17 functions as an anode, and also functions as a shower plate that ejects the gas stored in the buffer into the plasma generation space S between the upper electrode plate 17 and the stage electrode 13.

真空槽10の外側であって、その上壁部10aには、磁気コイル群30が設けられている。磁気コイル群30は、3本の各磁気コイル31〜33から構成される。各磁気コイル31〜33は、環状に形成され、且つ直径がそれぞれ異なり、その中心が基板Sbの中心軸と同軸となるように配置されている。即ち、上壁部10a側からみた平面視において、各磁気コイル31〜33は同心円状に配置されている。また、磁気コイル群30は、基板Sbに対する相対距離が可能な限り短くなるように、真空槽10の上壁部10aに載置されている。   A magnetic coil group 30 is provided outside the vacuum chamber 10 and on the upper wall portion 10a thereof. The magnetic coil group 30 is composed of three magnetic coils 31 to 33. Each of the magnetic coils 31 to 33 is formed in an annular shape, has a different diameter, and is arranged so that its center is coaxial with the central axis of the substrate Sb. That is, the magnetic coils 31 to 33 are arranged concentrically in a plan view as viewed from the upper wall portion 10a side. The magnetic coil group 30 is placed on the upper wall portion 10a of the vacuum chamber 10 so that the relative distance to the substrate Sb is as short as possible.

最も外側の第1磁気コイル31は、その直径が基板Sbの直径よりも大きく、中央の第2磁気コイル32は、その直径が基板Sbの直径以下である。また最も内側の第3磁気コイル33は、基板Sbの直径よりも小さい直径を有する。   The outermost first magnetic coil 31 has a diameter larger than the diameter of the substrate Sb, and the central second magnetic coil 32 has a diameter equal to or smaller than the diameter of the substrate Sb. The innermost third magnetic coil 33 has a diameter smaller than the diameter of the substrate Sb.

第1磁気コイル31と第3磁気コイル33には、それぞれ同一方向に電流が供給され、中央の第2磁気コイル32には他の各磁気コイル31,33と逆方向に電流が供給される。これによりプラズマ生成空間S内に、磁場がゼロとなる、いわゆる磁気中性線NLが環状に連続して生成される。このとき、第1磁気コイル31及び第2磁気コイル32を上記した直径にすることによって、磁気中性線NLは、第2磁気コイル32の下方付近であって、基板Sbのエッジ部上方のいずれかの位置に生成される。尚、エッジ部とは、基板Sbの直径の半分を直径とする円状の領域を中央部とすると、その中央部を除いた部分をいう。   The first magnetic coil 31 and the third magnetic coil 33 are supplied with current in the same direction, and the central second magnetic coil 32 is supplied with current in the opposite direction to the other magnetic coils 31 and 33. As a result, a so-called magnetic neutral line NL in which the magnetic field is zero is continuously generated in the plasma generation space S in an annular shape. At this time, by setting the first magnetic coil 31 and the second magnetic coil 32 to the above-described diameter, the magnetic neutral line NL is near the lower part of the second magnetic coil 32 and above the edge part of the substrate Sb. It is generated at the position. The edge portion refers to a portion excluding the central portion when a circular region having a diameter that is half the diameter of the substrate Sb is defined as the central portion.

ステージ電極13に高周波電力が印加されると、プラズマ生成空間内にプラズマが生成される。磁気中性線NL付近に存在する電子は、高周波電場を印加され、電子サイクロン共鳴条件が整った磁場中で加速運動を繰り返し、最終的にエネルギーを得る。即ち、磁気中性線NL付近において高周波電力を効率よく吸収できるため、プラズマ密度を高くすることができる。特に、磁気中性線NL付近はプラズマ密度が高くなり、シリコン基板のエッチングに寄与するフッ素ラジカルが多く生成されるため、基板エッジ部におけるエッチング速度を向上することができる。従って、平行平板型の電極のみでプラズマを生成する場合、自ずと基板中央部のプラズマ密度は高くなり基板エッジ部のプラズマ密度は低くなるが、磁気中性線NLを生成することにより、基板エッジ部のプラズマ密度を高めてプラズマ分布の偏りを抑制することができる。   When high frequency power is applied to the stage electrode 13, plasma is generated in the plasma generation space. Electrons existing in the vicinity of the magnetic neutral line NL are applied with a high-frequency electric field, and repeat acceleration motion in a magnetic field in which the electron cyclone resonance conditions are satisfied to finally obtain energy. That is, since the high frequency power can be efficiently absorbed in the vicinity of the magnetic neutral line NL, the plasma density can be increased. In particular, in the vicinity of the magnetic neutral line NL, the plasma density increases, and a large amount of fluorine radicals that contribute to the etching of the silicon substrate are generated, so that the etching rate at the substrate edge can be improved. Therefore, when plasma is generated only with parallel plate type electrodes, the plasma density at the center of the substrate naturally increases and the plasma density at the substrate edge decreases, but by generating the magnetic neutral line NL, the substrate edge portion is generated. The plasma density can be increased to suppress the bias of the plasma distribution.

エッチングが行われる際には、基板Sbが、上記隣室から搬送口10cを介して真空槽内に搬送され、ステージ電極13の基板位置に載置される。さらに排出口10dから、真空槽内の大気等が排出され、ガス供給管11から所定の流量のエッチングガスが真空槽内に供給される。このとき、供給されるエッチングガスの流量と、排出口10dからの排気量とを調節することにより、真空槽内は10〜100Paの比較的高い圧力域となる。   When etching is performed, the substrate Sb is transferred from the adjacent chamber into the vacuum chamber through the transfer port 10c and placed on the substrate position of the stage electrode 13. Further, the atmosphere in the vacuum chamber is discharged from the discharge port 10d, and an etching gas having a predetermined flow rate is supplied from the gas supply pipe 11 into the vacuum chamber. At this time, the inside of the vacuum chamber has a relatively high pressure range of 10 to 100 Pa by adjusting the flow rate of the supplied etching gas and the exhaust amount from the discharge port 10d.

エッチングガスを供給した後、磁気コイル群30に電流が供給される。即ち、第1磁気コイル31及び第3磁気コイル33に同方向の電流(例えば紙面奥側方向)が供給され、第2磁気コイル32に他の各磁気コイル31,33とは逆方向の電流(例えば紙面手前側方向)が供給される。これにより、プラズマ生成空間S内において上記した位置に磁気中性線NLが生成される。また、ステージ電極13に高周波電圧が印加され、ステージ電極13と上部電極板17との間の放電により、エッチングガスが電離して、プラズマ生成空間Sにプラズマが生成される。生成されたプラズマ中の電子は、磁場勾配に沿って磁気中性線NLに集まるため、磁気中性線NL付近で効率よくプラズマが生成される。   After supplying the etching gas, a current is supplied to the magnetic coil group 30. That is, a current in the same direction (for example, the back side of the drawing) is supplied to the first magnetic coil 31 and the third magnetic coil 33, and a current in the direction opposite to the other magnetic coils 31, 33 is supplied to the second magnetic coil 32 ( For example, the front side of the sheet) is supplied. Thereby, the magnetic neutral line NL is generated at the position described above in the plasma generation space S. Further, a high frequency voltage is applied to the stage electrode 13, and the etching gas is ionized by the discharge between the stage electrode 13 and the upper electrode plate 17, and plasma is generated in the plasma generation space S. Since the electrons in the generated plasma gather at the magnetic neutral line NL along the magnetic field gradient, the plasma is efficiently generated near the magnetic neutral line NL.

このとき、磁気コイル群30は、基板Sbに対する相対距離が最短となるように上壁部10aに載置されているため、磁気中性線NLが鉛直方向において生成されうる位置にお
いて最も下方に配置される。従って、基板表面の近傍で磁気中性線NLが形成されるため、基板表面近傍のプラズマ密度が高まる。プラズマ中のラジカル種及び正イオンは、基板Sbに印加されたバイアス電圧によって基板Sbに引き込まれる。指向性のないフッ素ラジカルは等方性の高いエッチングを進行させ、シリコンと反応してSiFnとなり、基板表面から脱離する。正イオンは基板Sbの厚み方向にエッチングを進行する。その結果、基板Sbの所定位置に凹部が形成される。このとき、基板表面近傍のプラズマ密度が高くなるため、エッチング速度を高めることができる。しかも、磁気中性線NLは基板Sbのエッジ部上方に形成されるため、基板エッジ部におけるプラズマ密度が、基板中央部におけるプラズマ密度よりも極端に小さくなることがなく、エッチング速度の面内均一性を向上することができる。
At this time, since the magnetic coil group 30 is placed on the upper wall portion 10a so that the relative distance to the substrate Sb is the shortest, the magnetic coil group 30 is disposed at the lowest position where the magnetic neutral line NL can be generated in the vertical direction. Is done. Accordingly, since the magnetic neutral line NL is formed in the vicinity of the substrate surface, the plasma density in the vicinity of the substrate surface is increased. The radical species and positive ions in the plasma are attracted to the substrate Sb by the bias voltage applied to the substrate Sb. Fluorine radicals having no directivity advance highly isotropic etching, react with silicon to become SiFn, and desorb from the substrate surface. The positive ions are etched in the thickness direction of the substrate Sb. As a result, a recess is formed at a predetermined position of the substrate Sb. At this time, since the plasma density in the vicinity of the substrate surface is increased, the etching rate can be increased. Moreover, since the magnetic neutral line NL is formed above the edge portion of the substrate Sb, the plasma density at the substrate edge portion does not become extremely smaller than the plasma density at the center portion of the substrate, and the etching rate is uniform in the plane. Can be improved.

またエッチング装置1において、各磁気コイル31〜33の電流の大きさをそれぞれ変化させると磁気中性線NLの位置を変化させることが知られているが、真空室内の圧力が上記したように10〜100Paと比較的高圧の場合には、プラズマ分布の調整が難しい。しかし、上記エッチング装置1では、磁気コイル群30の位置を調整することにより基板エッジ部及び表面近傍でのプラズマ密度を高めることができる。また、プラズマ密度を高めることにより、基板表面近傍に生成されるシースが薄くなり、基板Sbに入射するイオン等の方向を垂直に近い方向として、異方性の高い加工を行うことができる。   In the etching apparatus 1, it is known that the position of the magnetic neutral line NL is changed by changing the current magnitude of each of the magnetic coils 31 to 33, but the pressure in the vacuum chamber is 10 as described above. In the case of a relatively high pressure of ˜100 Pa, it is difficult to adjust the plasma distribution. However, in the etching apparatus 1, the plasma density near the substrate edge and near the surface can be increased by adjusting the position of the magnetic coil group 30. Further, by increasing the plasma density, the sheath generated in the vicinity of the substrate surface is thinned, and processing with high anisotropy can be performed by setting the direction of ions and the like incident on the substrate Sb to be nearly perpendicular.

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)上記実施形態のエッチング装置1は、平行平板型のエッチング装置であって、平板状のステージ電極13と、ステージ電極13とプラズマ生成空間Sを解して対向する平板の上部電極板17とを有している。また真空槽10の上方に、真空槽内に磁気中性線NLを生成するための磁気コイル群30を備える。磁気コイル群30を構成する3本の磁気コイル31〜33は、環状をなすとともに直径がそれぞれ異なり、その中心が同軸となるように配置されている。また最も外側の第1磁気コイル31の直径が基板Sbの直径よりも大きく、中央の第2磁気コイル32の直径が基板Sbの直径以下である。この構成により、プラズマ生成空間内に生成される磁気中性線NLは、その直径が基板の直径とほぼ同じか若干小さくなるため、磁気中性線NLは基板中央部を除く基板エッジ部の上方に位置することとなる。このため、平板状の電極を有する容量結合型のエッチング装置1においても、基板エッジ部におけるプラズマ密度を高めることができる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The etching apparatus 1 of the above embodiment is a parallel plate type etching apparatus, and includes a flat stage electrode 13 and a flat upper electrode plate 17 that faces the stage electrode 13 through the plasma generation space S. And have. Further, a magnetic coil group 30 for generating a magnetic neutral line NL in the vacuum chamber is provided above the vacuum chamber 10. The three magnetic coils 31 to 33 constituting the magnetic coil group 30 have an annular shape, have different diameters, and are arranged so that their centers are coaxial. The diameter of the outermost first magnetic coil 31 is larger than the diameter of the substrate Sb, and the diameter of the second magnetic coil 32 at the center is equal to or smaller than the diameter of the substrate Sb. With this configuration, the magnetic neutral line NL generated in the plasma generation space has a diameter that is substantially the same as or slightly smaller than the diameter of the substrate, so the magnetic neutral line NL is above the substrate edge except for the central portion of the substrate. Will be located. For this reason, also in the capacitively coupled etching apparatus 1 having a flat electrode, the plasma density at the substrate edge portion can be increased.

(2)上記実施形態では、各磁気コイル31〜33を、真空槽10の上壁部10aに接して配置した。このため、各磁気コイル31〜33と基板Sbとの相対距離が短くなるため、磁気中性線NLの位置を基板表面近傍に近づけ、基板表面付近のプラズマ密度を高めることができる。   (2) In the embodiment described above, the magnetic coils 31 to 33 are arranged in contact with the upper wall portion 10 a of the vacuum chamber 10. For this reason, since the relative distance between each of the magnetic coils 31 to 33 and the substrate Sb is shortened, the position of the magnetic neutral line NL can be brought close to the substrate surface and the plasma density near the substrate surface can be increased.

(3)上記実施形態では、各磁気コイル31〜33は、その中心軸が基板Sbの中心軸と同軸となるように配置されている。このため、基板上のプラズマ分布の偏りを抑制し、基板の面内均一性をより高めることができる。   (3) In the above embodiment, the magnetic coils 31 to 33 are arranged so that the central axis thereof is coaxial with the central axis of the substrate Sb. For this reason, the bias of the plasma distribution on the substrate can be suppressed, and the in-plane uniformity of the substrate can be further improved.

[実施例1]
厚さが725μmの8インチのシリコン基板に、直径5〜10μmの開口部を有するマスクを塗布した後、上記エッチング装置1を用いて、以下の条件でエッチングを実施した。
[Example 1]
A mask having an opening having a diameter of 5 to 10 μm was applied to an 8-inch silicon substrate having a thickness of 725 μm, and then etching was performed using the etching apparatus 1 under the following conditions.

エッチングガス:六フッ化硫黄ガス、酸素ガス、臭化水素ガスの混合ガス
流量:75sccm、80sccm、15sccm(SF、O、HBr)
高周波電力の周波数:60MHz
出力値:3600W/cm
エッチング時の圧力:360mTorr
そして、上記エッチング条件でエッチングを8分間行うことによって、実施例1の凹部を得た(図2参照)。尚、基板Sbに対し、反応性イオンエッチングにより所定のエッチング形状(例えば凹部H)を形成する場合、反応性エッチングに先立ち所定の開口部を有したマスクMが基板Sbの上に形成される。そして、この開口部から基板Sbに対して正イオンやラジカル種が入射することにより、基板Sbがエッチングされる。
Etching gas: mixed gas of sulfur hexafluoride gas, oxygen gas, and hydrogen bromide gas Flow rate: 75 sccm, 80 sccm, 15 sccm (SF 6 , O 2 , HBr)
Frequency of high frequency power: 60MHz
Output value: 3600 W / cm 2
Etching pressure: 360 mTorr
And the recessed part of Example 1 was obtained by performing etching for 8 minutes on the said etching conditions (refer FIG. 2). In the case where a predetermined etching shape (for example, the recess H) is formed on the substrate Sb by reactive ion etching, a mask M having a predetermined opening is formed on the substrate Sb prior to the reactive etching. Then, the positive ions and radical species enter the substrate Sb from the opening, whereby the substrate Sb is etched.

図2に示すように、上記エッチング装置1を用いて凹部Hを形成した場合、基板近傍のプラズマ密度が高められるため、開口部Maの法線方向に沿ってエッチングが進行しやすくなる。このため、開口部Maの内径φ1に近い内径φ2で、異方性が高いエッチング形状が得られる。このとき、凹部Hの法線方向に沿った深さD1エッチング深さは、基板中央部で80μm、基板Sbの外縁に近いエッジ部で82μmである。また、エッチング速度は、基板中央部で10μm/min、基板エッジ部で10.25μm/minである。基板面内でのエッチングレートの均一性は、±1.23%であった。   As shown in FIG. 2, when the recess H is formed using the etching apparatus 1, the plasma density in the vicinity of the substrate is increased, so that etching easily proceeds along the normal direction of the opening Ma. Therefore, an etching shape with high anisotropy can be obtained with an inner diameter φ2 close to the inner diameter φ1 of the opening Ma. At this time, the depth D1 etching depth along the normal direction of the recess H is 80 μm at the center of the substrate and 82 μm at the edge near the outer edge of the substrate Sb. The etching rate is 10 μm / min at the center of the substrate and 10.25 μm / min at the substrate edge. The uniformity of the etching rate within the substrate surface was ± 1.23%.

[比較例1]
上記実施形態のエッチング装置1の磁気コイル群30を省略した装置を用いて、実施例1と同様な条件でエッチングを実施した。
[Comparative Example 1]
Etching was performed under the same conditions as in Example 1 using an apparatus in which the magnetic coil group 30 of the etching apparatus 1 of the above embodiment was omitted.

図3に示すように、比較例のエッチング装置を用いて凹部Hを形成した場合、実施例1に比べ開口部Maの法線方向に沿ってエッチングが進行し難く、実施例1よりも内径φ3が大きい(φ3>φ2)、等方性が高いエッチング形状が得られる。このとき、凹部Hの法線方向に沿った深さD2は、基板中央部で70μm、基板Sbの外縁に近いエッジ部で75μmである。また、エッチング速度は、基板中央部で8.75μm/min、基板エッジ部で9.4μm/minである。基板面内でのエッチングレートの均一性は、±3.44%であった。即ち、実施例1に比べ、基板中央部とエッジ部との差が大きく、面内均一性は実施例1よりも低かった。   As shown in FIG. 3, when the concave portion H is formed using the etching apparatus of the comparative example, the etching is less likely to proceed along the normal direction of the opening Ma as compared with the first embodiment, and the inner diameter φ3 is larger than that of the first embodiment. Is large (φ3> φ2), and an etching shape with high isotropy can be obtained. At this time, the depth D2 along the normal direction of the recess H is 70 μm at the center of the substrate and 75 μm at the edge near the outer edge of the substrate Sb. The etching rate is 8.75 μm / min at the center of the substrate and 9.4 μm / min at the substrate edge. The uniformity of the etching rate within the substrate surface was ± 3.44%. That is, compared with Example 1, the difference between the central portion of the substrate and the edge portion was large, and the in-plane uniformity was lower than that of Example 1.

尚、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、磁気コイル群30を真空槽10の上壁部10aに接するように配置したが、離間させてもよく、要は基板Sbに近い位置に配置すればよい。
In addition, you may change this embodiment as follows.
In the above embodiment, the magnetic coil group 30 is disposed so as to be in contact with the upper wall portion 10a of the vacuum chamber 10. However, it may be separated and may be disposed at a position close to the substrate Sb.

・上記実施形態では、処理対象の基板をシリコン基板Sbとしたが、石英基板等、その他の材質の基板を処理対象としてもよい。   In the above embodiment, the substrate to be processed is the silicon substrate Sb, but a substrate made of another material such as a quartz substrate may be the target to be processed.

1…エッチング装置、10…真空槽、10a…上壁部、10e…ガス供給部、13…第1電極としてのステージ電極、17…第2電極としての上部電極板、20…高周波電源、30…磁場発生手段としての磁気コイル群、31〜33…磁気コイル、NL…磁気中性線、S…プラズマ生成空間、Sb…基板。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Etching apparatus, 10 ... Vacuum chamber, 10a ... Upper wall part, 10e ... Gas supply part, 13 ... Stage electrode as 1st electrode, 17 ... Upper electrode plate as 2nd electrode, 20 ... High frequency power supply, 30 ... Magnetic coil groups as magnetic field generating means, 31 to 33, magnetic coils, NL, magnetic neutral wire, S, plasma generation space, Sb, substrate.

Claims (3)

真空槽と、
前記真空槽内にエッチングガスを供給するガス供給部と、
前記真空槽内に配置されて、その上面に基板が載置される平板状の第1電極と、
前記第1の電極とプラズマ生成空間を介して対向する平板状の第2電極と、
前記第1電極又は前記第2電極に高周波電力を供給する高周波電源と、
直径がそれぞれ異なる3本の環状の磁気コイルから構成され、それらの磁気コイルの中心が同軸となるように前記真空槽の上方に設けられるとともに、最も外側の磁気コイルの直径が前記基板の直径よりも大きく、中央の前記磁気コイルの直径が前記基板の直径以下であって、前記プラズマ生成空間に磁気中性線を生成する磁場発生手段とを備えたことを特徴とするエッチング装置。
A vacuum chamber;
A gas supply unit for supplying an etching gas into the vacuum chamber;
A flat plate-like first electrode which is disposed in the vacuum chamber and on which the substrate is placed;
A flat plate-like second electrode facing the first electrode via a plasma generation space;
A high frequency power source for supplying high frequency power to the first electrode or the second electrode;
It is composed of three annular magnetic coils having different diameters, and is provided above the vacuum chamber so that the centers of the magnetic coils are coaxial, and the diameter of the outermost magnetic coil is larger than the diameter of the substrate. An etching apparatus comprising: a magnetic field generating means for generating a magnetic neutral line in the plasma generation space, wherein the diameter of the magnetic coil at the center is equal to or smaller than the diameter of the substrate.
前記各磁気コイルは、前記真空槽の上壁部に接して配置されていることを特徴とする請求項1に記載のエッチング装置。   The etching apparatus according to claim 1, wherein each of the magnetic coils is disposed in contact with an upper wall portion of the vacuum chamber. 前記各磁気コイルは、その中心軸が前記基板の中心軸と同軸となるように配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のエッチング装置。   3. The etching apparatus according to claim 1, wherein each of the magnetic coils is arranged so that a central axis thereof is coaxial with a central axis of the substrate.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015155923A1 (en) * 2014-04-09 2015-10-15 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing device and plasma processing method
JP2016025132A (en) * 2014-07-17 2016-02-08 日本ゼオン株式会社 Plasma etching method
JP2020203817A (en) * 2019-06-19 2020-12-24 株式会社アルバック Production method of silicon nanotube

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001338797A (en) * 2000-05-30 2001-12-07 Ulvac Japan Ltd Magnetic neutral line discharge plasma generating device
JP2005527119A (en) * 2002-05-22 2005-09-08 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Capacitively coupled plasma reactor with magnetic plasma control

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001338797A (en) * 2000-05-30 2001-12-07 Ulvac Japan Ltd Magnetic neutral line discharge plasma generating device
JP2005527119A (en) * 2002-05-22 2005-09-08 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Capacitively coupled plasma reactor with magnetic plasma control

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015155923A1 (en) * 2014-04-09 2015-10-15 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing device and plasma processing method
JP2015201552A (en) * 2014-04-09 2015-11-12 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus and plasma processing method
CN106104769A (en) * 2014-04-09 2016-11-09 东京毅力科创株式会社 Plasma processing apparatus and method of plasma processing
US10074545B2 (en) 2014-04-09 2018-09-11 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP2016025132A (en) * 2014-07-17 2016-02-08 日本ゼオン株式会社 Plasma etching method
JP2020203817A (en) * 2019-06-19 2020-12-24 株式会社アルバック Production method of silicon nanotube

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