JP2013149634A - Dry etching device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ドライエッチング装置に関し、特に、プラズマドライエッチング装置に関する。 The present invention relates to a dry etching apparatus, and more particularly to a plasma dry etching apparatus.
基板を均一にドライエッチングするために、エッチングガスの流れを調節するガス流量制御板を備えたドライエッチング装置を開示した先行文献として、特許文献1がある。 As a prior document disclosing a dry etching apparatus provided with a gas flow rate control plate for adjusting the flow of an etching gas in order to uniformly dry-etch a substrate, there is Patent Document 1.
特許文献1に記載されたドライエッチング装置においては、ガス流量制御板が基板の周囲を囲むように各辺にそれぞれ設置されている。ガス流量制御板は起倒可能にされ、傾き角度が変更されることにより基板に作用するプラズマ反応ガスのガス流が制御されている。 In the dry etching apparatus described in Patent Document 1, gas flow rate control plates are installed on each side so as to surround the periphery of the substrate. The gas flow rate control plate can be tilted, and the gas flow of the plasma reaction gas acting on the substrate is controlled by changing the tilt angle.
また、半導体素子が形成されるウェーハをローディングするチャックと、チャックの側壁周辺に設けられたガス注入リングとの間に所定の間隔を設けたプラズマ装置を開示した先行文献として、特許文献2がある。
特許文献2に記載されたプラズマ装置においては、チャックとガス注入リングとの間に間隙が存在するため、チャックおよびガス注入リングはチャックキャパシタを構成している。
In the plasma apparatus described in
特許文献1に記載されたドライエッチング装置のようにガス流量制御板を設けた場合、ガス流量制御板の表面にエッチングによる生成物が付着する。この生成物がガス流量制御板から剥離して基板上に付着した場合、基板上に形成される半導体装置の特性を劣化させる。 When a gas flow rate control plate is provided as in the dry etching apparatus described in Patent Document 1, a product by etching adheres to the surface of the gas flow rate control plate. When this product peels from the gas flow control plate and adheres to the substrate, the characteristics of the semiconductor device formed on the substrate are deteriorated.
特許文献2に記載されたプラズマ装置に設けられたチャックとガス注入リングとの間に存在する間隙は、チャックキャパシタを構成するためのものであり、間隙の下端はチャンバによって閉塞されている。
The gap existing between the chuck and the gas injection ring provided in the plasma apparatus described in
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、エッチングによる生成物が基板に付着することを抑制することができる、ドライエッチング装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a dry etching apparatus capable of suppressing a product resulting from etching from adhering to a substrate.
本発明に基づくドライエッチング装置は、基板をドライエッチングする装置である。ドライエッチング装置は、真空容器と、下部電極と、絶縁枠部と、上部電極と、ガス導入部と、排気部と、整流壁部とを備えている。下部電極は、真空容器内に配置され、基板が上面に載置されている。絶縁枠部は、下部電極の周側面を囲むように、下部電極に隙間を介して配置されている。上部電極は、真空容器内において下部電極に間隔を置いて対向配置されている。ガス導入部は、上部電極と下部電極との間にエッチングガスを導入している。排気部は、基板より下方に配置され、真空容器の内部を排気している。整流壁部は、基板の縁に沿って基板を囲むように絶縁枠部上に配置され、基板上にエッチングガスを滞留させている。整流壁部は、基板の縁に面する側に、下部電極の上面を含む平面に対して交差する整流面を有している。整流壁部において、対向する整流面同士の間の距離は、整流壁部の上方の方が下方より長い。下部電極と絶縁枠部との間の隙間の上端が整流面の下端に位置している。 The dry etching apparatus according to the present invention is an apparatus for dry etching a substrate. The dry etching apparatus includes a vacuum vessel, a lower electrode, an insulating frame part, an upper electrode, a gas introduction part, an exhaust part, and a rectifying wall part. The lower electrode is disposed in the vacuum vessel, and the substrate is placed on the upper surface. The insulating frame is disposed on the lower electrode with a gap so as to surround the peripheral side surface of the lower electrode. The upper electrode is disposed opposite to the lower electrode in the vacuum container with a gap. The gas introduction part introduces an etching gas between the upper electrode and the lower electrode. The exhaust unit is disposed below the substrate and exhausts the inside of the vacuum vessel. The rectifying wall portion is disposed on the insulating frame portion so as to surround the substrate along the edge of the substrate, and the etching gas is retained on the substrate. The rectifying wall portion has a rectifying surface intersecting a plane including the upper surface of the lower electrode on the side facing the edge of the substrate. In the rectifying wall portion, the distance between the rectifying surfaces facing each other is longer in the upper part of the rectifying wall part than in the lower part. The upper end of the gap between the lower electrode and the insulating frame is located at the lower end of the rectifying surface.
好ましくは、下部電極と絶縁枠部との間の隙間が、2mm以上3mm以下である。
本発明の一形態においては、下部電極と絶縁枠部との間の隙間の下端に接続され、この隙間内を吸引する吸引部を備えている。
Preferably, the gap between the lower electrode and the insulating frame is 2 mm or more and 3 mm or less.
In one form of this invention, the suction part connected to the lower end of the clearance gap between a lower electrode and an insulating frame part and attracting | sucking the inside of this clearance gap is provided.
本発明によれば、ドライエッチングによる生成物が基板に付着することを抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can suppress that the product by dry etching adheres to a board | substrate.
以下、本発明に係るドライエッチング装置の実施形態1について図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰返さない。なお、ドライエッチング装置としてプラズマエッチング装置について説明するが、ドライエッチング装置はこれに限られず、エッチングガスを用いるドライエッチング装置について本発明を適用することができる。
実施形態1
図1は、本発明の実施形態1に係るドライエッチング装置の構成を示す断面図である。図1に示すように、本発明の実施形態1に係るドライエッチング装置100は、機密性を有する真空容器101を備えている。真空容器101内の下方に下部電極130が配置されている。下部電極130は、配線160を介して、真空容器101の外に配置された高周波電源170に接続されている。
Hereinafter, a first embodiment of a dry etching apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the embodiments, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated. Although a plasma etching apparatus will be described as a dry etching apparatus, the dry etching apparatus is not limited to this, and the present invention can be applied to a dry etching apparatus using an etching gas.
Embodiment 1
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a dry etching apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, a
下部電極130の周側面を囲むように、下部電極130に隙間141を介して絶縁性の部材から構成される絶縁枠部140が配置されている。下部電極130の上面に、ドライエッチングの対象となる基板190が配置されている。
An insulating
真空容器101内において下部電極130に間隔を置いて上部電極110が配置されている。上部電極110は接地されている。また、上部電極110は、エッチングガス121が供給されるガス配管120に接続されている。ガス配管120には、図示しないガス供給源が接続されている。
The
上部電極110には、内部および下面に貫通した開口部111が形成されており、この開口部111がガス配管120の内部と繋がっている。ガス配管120内を通過したエッチングガス121が上部電極110の下面に形成された開口部111から吐出されることにより、上部電極110と下部電極130との間にエッチングガス121が導入される。よって、本実施形態においては、上部電極110がガス導入部を兼ねている。
The
真空容器101には、基板190より下方の位置において、真空容器101の内部を排気する排気部180が配置されている。具体的には、真空容器101の一部に排気口が設けられている。排気口は排気部180の一端であり、排気部180の他端は図示しないポンプに接続されている。ポンプにより、排気部180を通じて真空容器101内のエッチングガス121を含む気体が排気される。
In the
基板190の縁に沿って基板190を囲むように整流壁部150が配置されている。平面的に見て、絶縁枠部140の上面に矩形状の整流壁部150が配置されている。整流壁部150により囲まれる空間にエッチングガス121が溜められるため、基板190上にエッチングガス121が滞留させられる。本実施形態においては、整流壁部150をセラミックで形成したが、整流壁部150の材料としては、絶縁性および耐熱性を有する材料であれば特に限定されない。
The rectifying
整流壁部150は、基板190の縁に面する側に、下部電極130の上面を含む平面に対して交差する整流面151を有している。整流壁部150において、対向する整流面151同士の間の距離は、整流壁部150の上方の方が下方より長い。具体的には、整流壁部150の下面と整流面151とのなす角αは鋭角である。本実施形態においては、角αを80°とした。
The rectifying
下部電極130と絶縁枠部140との間の隙間141の上端は、整流壁部150の整流面151の下端に位置している。好ましくは、絶縁枠部140における下部電極130と対向する面の上端と、整流壁部150の整流面151の下端とが接している。この場合、整流壁部150により隙間141の上端の開口が塞がれることを防止することができる。
The upper end of the
整流壁部150により囲まれる空間に溜められたエッチングガス121は、整流面151に沿って上昇した後、整流壁部150を越えて排気部180から排気される。このようにエッチングガス121を流しつつ排気することにより真空容器101内の圧力を一定に維持しながら、上部電極110と下部電極130との間に電圧を印加してプラズマを発生させることによりラジカルが生成される。生成されたラジカルにより基板190がエッチングされる。
The
図2は、本実施形態に係るドライエッチング装置における真空容器内を上部電極側から見た斜視図である。図2においては、簡単のため真空容器101を図示していない。図2に示すように、本実施形態のドライエッチング装置においては、整流壁部150の整流面151の下方に、下部電極130と絶縁枠部140との隙間141が、平面的に見て、矩形状に設けられている。隙間141は、周方向および上下方向に連続している。
FIG. 2 is a perspective view of the inside of the vacuum vessel in the dry etching apparatus according to the present embodiment as viewed from the upper electrode side. In FIG. 2, the
図3は、本実施形態のドライエッチング装置において整流壁部の上端に付着した生成物が剥離した状態を示す断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state where the product attached to the upper end of the rectifying wall portion is peeled off in the dry etching apparatus of this embodiment.
図3に示すように、基板190のドライエッチングによる生成物191は、整流壁部150の上端付近に付着しやすい。整流壁部150の下面と整流面151とのなす角αは鋭角であるため、基板190の縁から整流壁部150の上端までは距離Lだけ離れている。その結果、生成物191が整流壁部150に付着する位置を基板190から離すことができるため、整流壁部150から生成物191が剥離した際に、基板190上に生成物191が落下することを抑制することができる。
As shown in FIG. 3, the
また、整流壁部150から生成物191が剥離した際に、矢印192で示すように生成物191が整流面151に沿って落下した場合、生成物191は隙間141を通過して落下する。よって、生成物191が基板190上に付着することを抑制することができる。
In addition, when the
本実施形態においては、下部電極130と絶縁枠部140との隙間141を2mmとした。隙間141は、2mm以上3mm以下であることが好ましい。隙間141が3mmより大きい場合、エッチングガス121が隙間141を通過して排気される量が多くなるため、整流壁部150によってエッチングガス121を基板190上に滞留させることができなくなり好ましくない。また、隙間141が3mmより大きい場合、隙間141においてプラズマが発生されるようになるため好ましくない。
In the present embodiment, the
一方、隙間141が2mmより小さい場合、整流壁部150から剥離した生成物191が、下部電極130または絶縁枠部140の側面に付着して隙間141を閉塞する恐れがある。隙間141が閉塞した場合、整流壁部150から剥離した生成物191が蓄積して、基板190上に付着する可能性が高くなる。よって、2mm以上3mm以下の隙間141を下部電極130と絶縁枠部140との間に設けることが好ましい。
On the other hand, when the
なお、整流壁部150の下面と整流面151とのなす角αは、エッチングガス121の基板190上における流速を調節するために適宜決定される。角αを大きくすることにより、基板190上のエッチングガス121の流速を低下させることができる。角αを小さくすることにより、基板190上のエッチングガス121の流速を増加させることができる。基板190上のエッチングガス121の流速と、上記の距離Lとを両方勘案して角αが決定されることが好ましい。
The angle α formed by the lower surface of the rectifying
以下、本発明に係るドライエッチング装置の実施形態2について図面を参照して説明する。
実施形態2
図4は、本発明の実施形態2に係るドライエッチング装置の構成を示す断面図である。図4に示すように、本発明の実施形態2に係るドライエッチング装置200は、下部電極130と絶縁枠部140との間の隙間141の下端に接続され、隙間141内を吸引する吸引部が設けられている。それ以外の構成については、実施形態1のドライエッチング装置100と同様であるため説明を繰返さない。
Hereinafter, a dry etching apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a dry etching apparatus according to
吸引部は、隙間141の下端に接続された配管210と、配管210の一端に接続されたポンプ220とから構成されている。
The suction part is composed of a
図5は、本実施形態のドライエッチング装置において整流壁部の上端に付着した生成物が剥離した状態を示す断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state where a product attached to the upper end of the rectifying wall portion is peeled off in the dry etching apparatus of this embodiment.
図5に示すように、整流壁部150から生成物191が剥離した際、生成物191は、整流面151に沿って落下した後、ポンプ220の吸引力230により、隙間141および配管210内に吸引される。このようにすることにより、生成物191が基板190上に付着することを抑制することができる。
As shown in FIG. 5, when the
ただし、ポンプ220の吸引力230は、エッチングガス121が隙間141から排気される量が多くなりすぎないように制御される必要がある。
However, the
なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It does not become a basis of limited interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not interpreted only by the above-described embodiments, but is defined based on the description of the scope of claims. Further, all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims are included.
100,200 ドライエッチング装置、101 真空容器、110 上部電極、111 開口部、120 ガス配管、121 エッチングガス、130 下部電極、140 絶縁枠部、141 隙間、150 整流壁部、151 整流面、160 配線、170 高周波電源、180 排気部、190 基板、191 生成物、210 配管、220 ポンプ、230 吸引力。 100, 200 dry etching apparatus, 101 vacuum vessel, 110 upper electrode, 111 opening, 120 gas piping, 121 etching gas, 130 lower electrode, 140 insulating frame, 141 gap, 150 rectifying wall, 151 rectifying surface, 160 wiring , 170 high frequency power supply, 180 exhaust part, 190 substrate, 191 product, 210 piping, 220 pump, 230 suction force.
Claims (3)
真空容器と、
前記真空容器内に配置され、基板が上面に載置される下部電極と、
前記下部電極の周側面を囲むように、前記下部電極に隙間を介して配置された絶縁枠部と、
前記真空容器内において前記下部電極に間隔を置いて対向配置される上部電極と、
前記上部電極と前記下部電極との間にエッチングガスを導入するガス導入部と、
基板より下方に配置され、前記真空容器の内部を排気する排気部と、
基板の縁に沿って基板を囲むように前記絶縁枠部上に配置され、基板上に前記エッチングガスを滞留させる整流壁部と
を備え、
前記整流壁部は、基板の縁に面する側に、前記下部電極の上面を含む平面に対して交差する整流面を有し、
前記整流壁部において、対向する前記整流面同士の間の距離は、前記整流壁部の上方の方が下方より長く、
前記下部電極と前記絶縁枠部との間の前記隙間の上端が前記整流面の下端に位置している、ドライエッチング装置。 A dry etching apparatus for dry etching a substrate,
A vacuum vessel;
A lower electrode disposed in the vacuum vessel and having a substrate placed on the upper surface;
An insulating frame portion disposed in the lower electrode with a gap so as to surround the peripheral side surface of the lower electrode;
An upper electrode disposed opposite to the lower electrode in the vacuum chamber with a space therebetween;
A gas introduction part for introducing an etching gas between the upper electrode and the lower electrode;
An exhaust unit disposed below the substrate and exhausting the inside of the vacuum vessel;
A rectifying wall portion disposed on the insulating frame portion so as to surround the substrate along an edge of the substrate, and retaining the etching gas on the substrate;
The rectifying wall portion has a rectifying surface intersecting a plane including the upper surface of the lower electrode on the side facing the edge of the substrate,
In the rectifying wall portion, the distance between the rectifying surfaces facing each other is longer above the rectifying wall portion than below,
The dry etching apparatus, wherein an upper end of the gap between the lower electrode and the insulating frame is located at a lower end of the rectifying surface.
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