JP2013149635A - 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整流用部材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1,2がある。 Patent Documents 1 and 2 are prior art documents disclosing a dry etching apparatus provided with a gas rectifying member that adjusts the flow of an etching gas in order to uniformly dry-etch a substrate.
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、整流ウォールは、基板の面の上方における空間領域を囲むように基板の外周部を包囲する側壁と、基板上に供給されたエッチングガスを側壁に囲まれた空間領域から排出するために側壁に形成されたガス流通口とを備えている。 In the dry etching apparatus described in Patent Document 1, the rectifying wall includes a side wall that surrounds the outer periphery of the substrate so as to surround a space region above the surface of the substrate, and an etching gas supplied onto the substrate on the side wall. A gas distribution port formed in the side wall for discharging from the enclosed space region.
特許文献2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 2, a gas flow rate control plate is 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.
一般に、ドライエッチング装置には、装置内を排気する排気部が設けられている。排気部の近傍においては、排気流量が大きいためエッチングガスの流れが速くなる。よって、上記の整流ウォールまたはガス流量制御板を用いた場合においても、排気部の近傍とそれ以外の場所とにおけるエッチングガスの流速を均一にすることはできなかった。その結果、排気部の近傍に位置した部分における基板のエッチングレートが、他の部分における基板のエッチングレートより大きくなる問題があった。 Generally, a dry etching apparatus is provided with an exhaust unit that exhausts the inside of the apparatus. In the vicinity of the exhaust part, the flow rate of the etching gas becomes faster because the exhaust gas flow rate is large. Therefore, even when the rectifying wall or the gas flow rate control plate is used, the flow rate of the etching gas cannot be made uniform in the vicinity of the exhaust portion and other locations. As a result, there has been a problem that the etching rate of the substrate in the portion located in the vicinity of the exhaust portion becomes larger than the etching rate of the substrate in the other portion.
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、基板のドライエッチングの均一性を向上することができる、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 problems, and an object thereof is to provide a dry etching apparatus capable of improving the uniformity of dry etching of 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、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。整流壁部の下面と整流面とのなす角度において、排気部の近くに位置する整流面の上記角度より、排気部の遠くに位置する整流面の上記角度の方が小さい。 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 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 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 so as to surround the substrate along the edge of the substrate, and retains an 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 angle formed between the lower surface of the rectifying wall portion and the rectifying surface, the angle of the rectifying surface located far from the exhaust portion is smaller than the angle of the rectifying surface located near the exhaust portion.
好ましくは、整流面は、排気部からの距離が大きくなるに従って連続的に上記角度が小さくなっている。 Preferably, the angle of the rectifying surface continuously decreases as the distance from the exhaust portion increases.
本発明の一形態においては、整流壁部は、上記角度が大きくなるに従って整流壁部の高さが低くなっている。 In one form of this invention, the height of the rectifying wall portion is reduced as the angle increases.
本発明によれば、基板のドライエッチングの均一性を向上することができる。 According to the present invention, the uniformity of dry etching of a substrate can be improved.
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、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
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。
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。
The rectifying
上記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 radical is generated by generating a plasma by applying a voltage between the
基板190を全面において均一にエッチングするためには、基板190上において均一にラジカルが生成される必要がある。そのため、基板190上において均一にエッチングガス121が流れることが望まれる。上述の通り、エッチングガス121は排気部180から排気されるため、排気部180の近くに位置するほどエッチングガス121の流速が大きくなる。そこで、本実施形態のドライエッチング装置100においては、整流壁部150を設けることにより、基板190の全面上のエッチングガス121の流れを均一化している。
In order to etch the
以下、基板190の全面上においてエッチングガス121の流れを均一化できる理由について詳しく説明する。
Hereinafter, the reason why the flow of 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。
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の下面と整流面151とのなす角度において、排気部180の近くに位置する整流面151の角度より、排気部180の遠くに位置する整流面151の角度の方が小さい。
As shown in FIG. 2, in the dry etching apparatus according to the present embodiment, the exhaust portion is smaller than the angle of the rectifying
本実施形態においては、整流壁部150の四隅の近傍に排気部180が配置されている。そのため、整流壁部150の角部200に位置する整流面151が、排気部180の近くに位置する整流面151となる。また、整流壁部150の隣接する角部200同士の間の中間部210が、排気部180の遠くに位置する整流面151となる。
In the present embodiment,
図3は、本実施形態のドライエッチング装置における整流壁部の角部近傍を示す断面図である。図4は、本実施形態のドライエッチング装置における整流壁部の隣接する角部同士の中間部近傍を示す断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing the vicinity of the corner of the rectifying wall in the dry etching apparatus of this embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the vicinity of an intermediate portion between adjacent corner portions of the rectifying wall portion in the dry etching apparatus of the present embodiment.
図3に示すように、整流壁部150の角部200近傍においては、整流壁部150の下面と整流面151とのなす角度αは約90°である。このようにすることにより、エッチングガス121が大きな流速で排気されることを抑制することができる。
As shown in FIG. 3, in the vicinity of the
具体的には、矢印220で示すように、エッチングガス121は、約90°の角度αで切り立った整流面151に沿って上昇した後、整流壁部150を超えなければならない。そのため、角部200近傍の整流壁部150は、エッチングガス121の排気抵抗が大きく、エッチングガス121を滞留させる効果が比較的大きい。
Specifically, as indicated by an
図4に示すように、整流壁部150の中間部210近傍においては、整流壁部150の下面と整流面151とのなす角度βは約60°である。このようにすることにより、エッチングガス121が整流壁部150を超えて排気され易くすることができる。
As shown in FIG. 4, in the vicinity of the
具体的には、矢印230で示すように、エッチングガス121は、約60°の角度βで傾斜した整流面151に沿って上昇した後、整流壁部150を越えて排気される。そのため、中間部210の近傍の整流壁部150は、エッチングガス121の排気抵抗が小さく、エッチングガス121を滞留させる効果が比較的小さい。
Specifically, as indicated by an
上記のように、整流壁部150の下面と整流面151とのなす角度を排気部180からの距離に対応して変化させることにより、基板190の全面上においてエッチングガス121の排気される流速の均一化を図ることができる。
As described above, by changing the angle formed between the lower surface of the rectifying
なお、本実施形態においては、整流面151は、排気部180からの距離が大きくなるに従って連続的に、整流壁部150の下面と整流面151とのなす角度が小さくなっている。その結果、エッチングガス121の流れの均一性をさらに向上することができる。このような整流壁部150は、焼結して形成されたセラミックなどで形成してもよいし、ブロック状の絶縁部材を機械加工して形成してもよい。
In the present embodiment, the angle between the rectifying
本実施形態のように整流壁部150の四隅の近傍に排気部180が位置する場合に限らず、整流面151の角度αおよび角度βを排気部180との位置関係に対応して適宜変更することにより、基板190上のエッチングガス121の流速の均一化を図ることができる。その結果、基板190の全面において、ドライエッチングの均一性を向上することができる。
Not only in the case where the
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5は、本発明の実施形態2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5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においては、整流壁部150の高さが位置により異なる。他の構成については、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.
Embodiment 2
FIG. 5 is a perspective view of the inside of the vacuum vessel in the dry etching apparatus according to Embodiment 2 of the present invention as viewed from the upper electrode side. As shown in FIG. 5, in the dry etching apparatus according to the second embodiment of the present invention, the height of the rectifying
本実施形態のドライエッチング装置においても実施形態1のドライエッチング装置と同様に、整流壁部150の下面と整流面151とのなす角度において、排気部180の近くに位置する整流面151の角度より、排気部180の遠くに位置する整流面151の角度の方が小さい。
Also in the dry etching apparatus of the present embodiment, as in the dry etching apparatus of the first embodiment, the angle between the lower surface of the rectifying
本実施形態においては、整流壁部150の四隅の近傍に排気部180が配置されている。そのため、整流壁部150の角部200に位置する整流面151が、排気部180の近くに位置する整流面151となる。また、整流壁部150の隣接する角部200同士の間の中間部210が、排気部180の遠くに位置する整流面151となる。
In the present embodiment,
図6は、本実施形態のドライエッチング装置における整流壁部の隣接する角部同士の中間部近傍を示す断面図である。図7は、本実施形態のドライエッチング装置における整流壁部の角部と上記中間部との間の位置を示す断面図である。図8は、本実施形態のドライエッチング装置における整流壁部の角部近傍を示す断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing the vicinity of an intermediate portion between adjacent corner portions of the rectifying wall portion in the dry etching apparatus of the present embodiment. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a position between a corner portion of the rectifying wall portion and the intermediate portion in the dry etching apparatus of the present embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view showing the vicinity of the corner of the rectifying wall in the dry etching apparatus of this embodiment.
図6に示すように、整流壁部150の中間部210近傍においては、整流壁部150の下面と整流面151とのなす角度β1は約45°である。また、整流壁部150の高さは、H1である。エッチングガス121は、矢印240で示すように、約45°の角度β1で傾斜した整流面151に沿って上昇した後、整流壁部150を越えて排気される。
As shown in FIG. 6, in the vicinity of the
図7に示すように、整流壁部150の角部200と中間部210との間の位置においては、整流壁部150の下面と整流面151とのなす角度β2は約60°である。また、整流壁部150の高さは、H2である。エッチングガス121は、矢印250で示すように、約60°の角度β2で傾斜した整流面151に沿って上昇した後、整流壁部150を越えて排気される。
As shown in FIG. 7, at a position between the
図8に示すように、整流壁部150の角部200の近傍においては、整流壁部150の下面と整流面151とのなす角度β3は約90°である。また、整流壁部150の高さは、H3である。エッチングガス121は、矢印260で示すように、約90°の角度β3で切り立った整流面151に沿って上昇した後、整流壁部150を越えて排気される。
As shown in FIG. 8, in the vicinity of the
上記の整流壁部150の高さは、H1>H2>H3の関係を満たしている。整流壁部150の下面と整流面151とのなす角度を大きくするにつれて、エッチングガス121は整流壁部150を超えて排気され易くなる。一方、整流壁部150を高くするにつれて、エッチングガス121は整流壁部150を超えにくくなるため排気されにくくなる。
The height of the rectifying
整流壁部150の下面と整流面151とのなす角度が大きくなるに従って、整流壁部150の高さが低くなっていることにより、エッチングガス121の排気流速の微調整を行なって、さらに排気流速の均一化を図ることができる。
As the angle between the lower surface of the rectifying
そのため、整流壁部150の下面と整流面151とのなす角度と、整流壁部150の高さとを、排気部180との位置関係に対応して適宜変更することにより、基板190上のエッチングガス121の流速の均一化を図ることができる。その結果、基板190の全面において、ドライエッチングの均一性を向上することができる。
Therefore, the etching gas on 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 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、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、200 角部、210 中間部。 100 dry etching apparatus, 101 vacuum vessel, 110 upper electrode, 111 opening, 120 gas piping, 121 etching gas, 130 lower electrode, 140 insulating frame, 150 rectifying wall, 151 rectifying surface, 160 wiring, 170 high frequency power supply, 180 exhaust part, 190 substrate, 200 corner part, 210 middle part.
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、
前記整流壁部の下面と前記整流面とのなす角度において、前記排気部の近くに位置する前記整流面の前記角度より、前記排気部の遠くに位置する前記整流面の前記角度の方が小さい、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 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 that is disposed so as to surround the substrate along an edge of the substrate and retains 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 angle formed between the lower surface of the rectifying wall portion and the rectifying surface, the angle of the rectifying surface located far from the exhaust portion is smaller than the angle of the rectifying surface located near the exhaust portion. , Dry etching equipment.
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