JP3076641B2 - Dry etching apparatus and dry etching method - Google Patents

Dry etching apparatus and dry etching method

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JP3076641B2 JP03277088A JP27708891A JP3076641B2 JP 3076641 B2 JP3076641 B2 JP 3076641B2 JP 03277088 A JP03277088 A JP 03277088A JP 27708891 A JP27708891 A JP 27708891A JP 3076641 B2 JP3076641 B2 JP 3076641B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路等の製造
工程に用いられるドライエッチング装置およびドライエ
ッチング方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching apparatus and a dry etching method used in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体の製造技術の一つにドライエッチ
ング技術があり、このエッチングには、従来から平行平
板型の電極構造で、例えば陰極上に基板を設置するRI
E方式の装置などが用いられている。
2. Description of the Related Art A dry etching technique is one of the semiconductor manufacturing techniques. In this etching, a parallel plate type electrode structure is conventionally used, for example, an RI in which a substrate is placed on a cathode.
An E type device or the like is used.

【0003】RIE方式で異方性の高いエッチング形状
を得るための条件の一つは、エッチングガスの圧力が十
分に低く、基板に入射するイオンの分子との衝突による
散乱を抑制することである。ところが、圧力を低下させ
ると、気相中のエッチング活性種も減少するため、エッ
チング速度が低下する。このため,時間当たりの処理枚
数を向上するには、複数のウエハを同時に処理すること
も考えられるが、必然的にエッチング装置が巨大化する
問題がある。半導体素子の製造は一般に、クリーンルー
ムで実施されているため、装置の設置面積の増大は、膨
大なクリーンルーム維持費の増大につながり、素子の製
造コストを上昇させる。
One of the conditions for obtaining a highly anisotropic etched shape in the RIE method is that the pressure of the etching gas is sufficiently low to suppress scattering of ions incident on the substrate due to collision with molecules. . However, when the pressure is reduced, the etching active species in the gas phase are also reduced, so that the etching rate is reduced. For this reason, in order to increase the number of processed wafers per time, it is conceivable to process a plurality of wafers at the same time. However, there is a problem that the etching apparatus inevitably becomes large. Since semiconductor devices are generally manufactured in a clean room, an increase in the installation area of the device leads to an enormous increase in clean room maintenance costs, which increases the device manufacturing costs.

【0004】この点、マグネトロンエッチング装置で
は、磁場とこれに直交するプラズマシースの電界の相互
作用のため、電子がサイクロイド運動を行ない、分子に
電子が衝突して電離させる回数を増加し、比較的低圧力
(10-2〜10-3Torr)でも、高いエッチング速度
(1μm/min)が得られ、一枚あたりの短時間処理
が可能となってエッチングの信頼性も向上する。また、
イオンの平均エネルギーも低くなるため、ウエハに対す
る照射ダメージも小さくなる利点がある。
[0004] In this respect, in the magnetron etching apparatus, the number of times that electrons perform cycloidal motion and collide with molecules to ionize the molecules increases due to the interaction between the magnetic field and the electric field of the plasma sheath orthogonal to the magnetic field. Even at a low pressure (10 -2 to 10 -3 Torr), a high etching rate (1 μm / min) can be obtained, and a short processing per one substrate can be performed, thereby improving the etching reliability. Also,
Since the average energy of ions is also reduced, there is an advantage that irradiation damage to the wafer is reduced.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マグネトロンエッチング方式では、磁場の強さや方向の
不均一のために、エッチング速度の均一性が悪化した
り、また、イオンの方向性が乱れて、基板に対して斜め
に入射し異方性の高いエッチングを困難にする問題があ
った。
However, in the conventional magnetron etching method, the uniformity of the etching rate is deteriorated due to the non-uniformity of the strength and direction of the magnetic field, and the directionality of ions is disturbed. There is a problem that the light is obliquely incident on the substrate and makes etching with high anisotropy difficult.

【0006】図5は従来のマグネトロンエッチング装置
の一例を示す概略図で、基板電極10および対向電極1
2とで一対の平行平板電極が形成され、前記基板電極1
0上には、被処理体であるシリコンウエハ14が載置さ
れる。前記対向電極12の裏面には、その厚さ方向を磁
化方向とする2つの永久磁石16、16´が設けられ、
これらはヨーク18を介して磁気結合されるとともに、
回転軸18aを中心として回転駆動される。上記のよう
な装置では、ウエハの中央部Bでは、同図(B)のB断
面図に示すように異方性の高いエッチングが可能である
が、ウエハ14の周辺部のA,Cでは同図(B)のA,
C断面図に示すように異方性の悪い傾いた形状になって
しまう。
FIG. 5 is a schematic view showing an example of a conventional magnetron etching apparatus.
2 form a pair of parallel plate electrodes,
A silicon wafer 14 as an object to be processed is placed on the reference numeral 0. On the back surface of the counter electrode 12, two permanent magnets 16, 16 'whose thickness direction is the magnetization direction are provided,
These are magnetically coupled via the yoke 18,
It is driven to rotate about the rotation shaft 18a. In the apparatus as described above, etching with high anisotropy can be performed at the central portion B of the wafer as shown in the cross-sectional view B of FIG. A in FIG.
As shown in the C cross-sectional view, an inclined shape having poor anisotropy results.

【0007】このような加工形状の悪化の原因は厳密に
は明かではないが、以下のような機構が考えられる。
Although the cause of such deterioration of the machined shape is not strictly clear, the following mechanism can be considered.

【0008】すなわち、ウエハ14の周辺部に形成され
る磁力線は、同図(A)に点線で示すように、ウエハ1
4の面に対し平行には形成されていず、ループ状とな
る。プラズマ中では、電界は比較的小さいため、電子
は、もっぱら磁界の影響を強く受け、磁力線を取り巻く
ように、半径1mm程度のらせん運動を行なう。このた
め、磁力線とウエハ14が交差する場合、磁力線に沿っ
て、斜め方向から電子が入射する。一方、エッチング反
応に直接関与するイオンは質量が大きいため、磁界によ
って直接運動方向をまげられる効果は小さい。しかし、
加工中の基板の溝に対して、電子が斜めから入射する
と、片方の壁にだけ当たるため、左右の壁に蓄積される
電荷が等しくなくなる。その電荷の非対称の結果、壁の
左右方向に新たに生じた電界が、イオンに作用して、運
動方向を曲げ、形状の異方性が悪化したものと考えられ
る。
That is, the lines of magnetic force formed at the peripheral portion of the wafer 14 are, as shown by dotted lines in FIG.
4 are not formed parallel to the surface, but form a loop. In the plasma, the electric field is relatively small, so that the electrons are strongly affected by the magnetic field, and perform a spiral motion having a radius of about 1 mm so as to surround the lines of magnetic force. Therefore, when the magnetic field lines and the wafer 14 intersect, electrons enter obliquely along the magnetic field lines. On the other hand, since ions directly involved in the etching reaction have a large mass, the effect of directing the direction of movement by the magnetic field is small. But,
When an electron is obliquely incident on the groove of the substrate being processed, it hits only one of the walls, so that the electric charges accumulated on the left and right walls are not equal. It is considered that as a result of the asymmetry of the charge, an electric field newly generated in the left and right directions of the wall acts on the ions to bend the direction of movement, thereby deteriorating the shape anisotropy.

【0009】一方、図6(A)に示すように、基板電極
10及び、対向電極12で形成される平行平板電極の両
端側に、前記永久磁石16、16´を配置すれば、ウエ
ハ14上にはより平行に近い磁界を供給することができ
る。従って、この場合、同図(B)に示すような異方性
の高いエッチング形状が実現できる。
On the other hand, as shown in FIG. 6A, if the permanent magnets 16 and 16 ′ are arranged on both ends of the parallel plate electrode formed by the substrate electrode 10 and the counter electrode 12, Can be supplied with a more parallel magnetic field. Therefore, in this case, an etched shape with high anisotropy as shown in FIG.

【0010】しかしながら、同図(A)に示すように永
久磁石16、16´を配置させた場合には、ウエハ搬送
機構等の位置関係から、永久磁石16、16´を回転す
ることはスペース的に極めて困難である。一方、永久磁
石16、16´を回転駆動しなければ均一性のよいエッ
チングは実現不可能である。また、この構成でウエハ1
4面で均一な磁界を実現するには、永久磁石16、16
´をかなり大きなものとしなければならない。
However, when the permanent magnets 16 and 16 'are arranged as shown in FIG. 1A, it is not possible to rotate the permanent magnets 16 and 16' due to the positional relationship of the wafer transfer mechanism and the like. It is extremely difficult. On the other hand, unless the permanent magnets 16 and 16 'are driven to rotate, it is impossible to achieve uniform etching. Also, with this configuration, the wafer 1
To realize a uniform magnetic field on the four surfaces, the permanent magnets 16, 16
'Must be quite large.

【0011】さらに、永久磁石16、16´のかわり
に、真空処理室の両端にコイル状の電磁石を配置する装
置が提案されている。この装置は互いに直交する2組の
コイルに90°位相をずらした交流電流を流すことによ
って、磁界の方向を回転出来る特徴を有している。しか
し、ウエハ全面に均一な磁界を供給するには、コイルの
間隔即ち容器の大きさに対して、コイルの直径を十分大
きくする必要があり、ウエハが大口径になるほど、コイ
ルも巨大化せざるを得ない問題がある。また、同時にコ
イルに流す電流も大きくなりその電源も大型化する。さ
らに、容器の内外の不必要な部分にまで、強力な磁界が
及ぶため、磁気に対して敏感な、電子、機械部品が使用
できなくなるとともに、装置の外部に対しての磁気遮蔽
も必要となる。
Further, an apparatus has been proposed in which coiled electromagnets are arranged at both ends of a vacuum processing chamber in place of the permanent magnets 16 and 16 '. This device is characterized in that the direction of the magnetic field can be rotated by passing an alternating current with a phase shift of 90 ° to two sets of coils that are orthogonal to each other. However, in order to supply a uniform magnetic field to the entire surface of the wafer, it is necessary to make the diameter of the coil sufficiently large with respect to the interval between the coils, that is, the size of the container. The larger the diameter of the wafer, the larger the coil becomes. There is a problem that can not be obtained. At the same time, the current flowing through the coil also increases, and the power supply increases. In addition, a strong magnetic field extends to unnecessary parts inside and outside the container, making it impossible to use electronic and mechanical parts that are sensitive to magnetism and requiring magnetic shielding to the outside of the device. .

【0012】そこで、本発明の目的とするところは、比
較的小型な磁石で、電極面の広い範囲にわたって均一な
磁界を形成することにより、ウエハ表面上の全体にわた
って、均一なプラズマが維持された高精度なドライエッ
チング装置を提供するとともに、このドライエッチング
装置を用いて、シリコン、金属シリサイド、絶縁物、ア
ルミニウム、タングステンまたは、銅などの金属または
金属合金などの被処理物を高精度かつ、低損傷で加工で
きるドライエッチング方法を提供することにある。
It is an object of the present invention to form a uniform magnetic field over a wide area of the electrode surface with a relatively small magnet, thereby maintaining a uniform plasma over the entire wafer surface. Along with providing a high-precision dry etching apparatus, the object to be processed such as a metal such as silicon, metal silicide, an insulator, aluminum, tungsten, or copper or a metal alloy can be accurately and low-produced using the dry etching apparatus. An object of the present invention is to provide a dry etching method which can be processed by damage.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、マグネ
トロン放電を用いたドライエッチングにおいて、ウエハ
面に対して均一な水平磁界を供給できるようにし、この
磁界と直交する電界を用いてマグネトロン放電を生成せ
しめるようにした点にある。
The gist of the present invention is to enable a uniform horizontal magnetic field to be supplied to a wafer surface in dry etching using a magnetron discharge, and to use a magnetron discharge by an electric field orthogonal to the magnetic field. Is generated.

【0014】すなわち、請求項1に記載の発明に係るド
ライエッチング装置は、真空容器と、この真空容器内に
配置される被処理物を載置する第1の電極とこれと対向
する第2の電極からなる平行電極と、前記真空容器内に
エッチングガスを導入する手段と、磁石ブロックの両端
面に逆極性の主磁極が設けられるとともに前記両端面の
前記磁石ブロックには、階段状もしくはテーパー状に窪
んだ凹部が形成され、かつ前記凹部が前記第2の電極の
裏面に相対して配置された磁場発生磁気回路と、前記磁
場発生磁気回路を回転軸廻りに回転駆動する手段と、
記電極の少なくとも一方に電界を印加する手段とを備
え、前記平行電極間に放電を誘起して前記被処理物をエ
ッチングすることを特徴とする。請求項2に記載の発明
に係るドライエッチング装置は、請求項1において、前
記磁場発生磁気回路によって前記電極間に印加される磁
界の前記被処理物表面上における垂直成分は、水平成分
の1/4以下に抑制されてなることを特徴とするを特徴
とする。請求項3に記載の発明に係るドライエッチング
装置は、請求項1において、前記第1の電極は、前記被
処理物よりも大なる面積を有しており、前記被処理物が
載置されない部分は、伝導性の材料または、厚さ1mm
以下の絶縁物で被覆されていることを特徴とする。
That is, in the dry etching apparatus according to the first aspect of the present invention, a vacuum vessel, a first electrode on which an object to be processed is placed in the vacuum vessel, and a second electrode facing the first electrode are provided. Parallel electrodes comprising electrodes, means for introducing an etching gas into the vacuum vessel, and main magnetic poles of opposite polarity provided on both end faces of the magnet block, and the magnet blocks on both end faces have a stepped or tapered shape. a magnetic field generating magnetic circuit recess is formed, and the recess is disposed relative to the rear surface of the second electrode recessed, the magnetic
Means for rotating a field generating magnetic circuit about a rotation axis; and means for applying an electric field to at least one of the electrodes, wherein a discharge is induced between the parallel electrodes to etch the object to be processed. And A dry etching apparatus according to a second aspect of the present invention is the dry etching apparatus according to the first aspect, wherein a vertical component of the magnetic field applied between the electrodes by the magnetic field generating magnetic circuit on the surface of the workpiece is 1/1 / the horizontal component. It is characterized by being suppressed to 4 or less. According to a third aspect of the present invention, in the dry etching apparatus according to the first aspect, the first electrode has an area larger than the object to be processed, and a portion where the object is not placed. Is a conductive material or 1 mm thick
It is characterized by being covered with the following insulator.

【0015】請求項に記載の発明に係るドライエッチ
ング方法は、真空容器内にエッチングガスを導入すると
ともに、前記真空容器内に設けられた第1の電極上に被
処理物を載置し、前記第1の電極に対向する第2の電極
の裏面側に、磁石ブロックの両端面が逆極性の主磁極を
有し、前記両端面間の前記磁石ブロックには階段状もし
くはテーパー状に窪んだ凹部が形成されて前記主磁極の
背後の凹部の面に前記主磁極とは逆極性の補償用磁極が
設けられた磁場発生磁気回路を配置して、前記磁場発生
磁気回路を回転させることにより、前記第1の電極近傍
にほぼ平行な磁界を生成するとともに、前記電極間に電
界を印加して放電を誘起し前記被処理物をエッチングす
ることを特徴とする。請求項に記載の発明に係るドラ
イエッチング方法は、請求項において、前記第1の電
極表面における磁界の垂直成分が、水平成分の1/4以
下に抑制されてなることを特徴とする。請求項に記載
の発明に係るドライエッチング方法は、請求項におい
て、前記エッチングガスの圧力は、10-2Torr以上
に制御されることを特徴とする。請求項に記載の発明
に係るドライエッチング方法は、請求項において、前
記第1の電極の温度制御を行なうとともに、前記被処理
物を前記第1の電極に対して静電チャックを用いて固着
して熱接触を確保することにより、該被処理物の温度を
制御することを特徴とする。請求項に記載の発明に係
るドライエッチング方法は、請求項において、前記エ
ッチングガスは、少なくとも水素またはヘリウムのいず
れかを含む混合ガスであることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the dry etching method, an etching gas is introduced into a vacuum vessel, and an object to be processed is placed on a first electrode provided in the vacuum vessel. On the back side of the second electrode facing the first electrode, both end faces of the magnet block have main poles of opposite polarity, and the magnet block between the both end faces is recessed in a stepped or tapered shape. A magnetic field generating magnetic circuit in which a concave portion is formed and a compensating magnetic pole having a polarity opposite to that of the main magnetic pole is provided on a surface of the concave portion behind the main magnetic pole to generate the magnetic field.
By rotating a magnetic circuit , a substantially parallel magnetic field is generated in the vicinity of the first electrode, and an electric field is applied between the electrodes to induce a discharge to etch the workpiece. A dry etching method according to a fifth aspect of the present invention is the dry etching method according to the fourth aspect , wherein a vertical component of the magnetic field on the first electrode surface is suppressed to 1 / or less of a horizontal component. A dry etching method according to a sixth aspect of the present invention is characterized in that, in the fourth aspect , the pressure of the etching gas is controlled to 10 −2 Torr or more. A dry etching method according to a seventh aspect of the present invention is the dry etching method according to the fourth aspect , wherein the temperature of the first electrode is controlled, and the object to be processed is attached to the first electrode by using an electrostatic chuck. It is characterized in that the temperature of the object to be processed is controlled by securing the thermal contact by fixing. An eighth aspect of the present invention is directed to the dry etching method according to the fourth aspect , wherein the etching gas is a mixed gas containing at least either hydrogen or helium.

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【0018】[0018]

【作用】請求項1及びに記載の各発明によれば、磁場
発生磁気回路は、磁化方向の両端面を壁部として階段状
またはテーパ状に窪んだ凹部を有する磁石ブロックで構
成されるため、壁面の内面、外面間に形成される磁力線
は、前記壁部の頂点付近にとじ込めることが可能であ
る。
According to the first and fourth aspects of the present invention, the magnetic field generating magnetic circuit has a stepped shape with both end surfaces in the magnetization direction as walls.
Alternatively, since the magnetic block is formed of a magnet block having a concave portion depressed in a tapered shape, the lines of magnetic force formed between the inner surface and the outer surface of the wall surface can be trapped near the apex of the wall portion.

【0019】また、前記壁部の対向する内面間に形成さ
れる湾曲した磁力線も、磁石ブロックに形成した凹部に
とじ込められる。
The curved lines of magnetic force formed between the opposed inner surfaces of the wall portion are also trapped in the concave portions formed in the magnet block.

【0020】このように、前記磁場発生磁気回路は、比
較的曲率半径の小さい磁力線は、磁石の近傍のみに封じ
込めることができ、凹部の対向壁面の、一方の外壁面よ
り、他方の外壁面に向かう平行領域の長い磁力線を得ら
れる。
As described above, in the magnetic field generating magnetic circuit, the lines of magnetic force having a relatively small radius of curvature can be confined only in the vicinity of the magnet, so that one of the opposing wall surfaces of the concave portion is more confined to the other outer wall surface. It is possible to obtain a long magnetic field line in a parallel region toward the head.

【0021】従って、前記凹部をウエハに相対して配置
することによって、ウエハ表面にわたって、均一な水平
磁界を供給することができる。
Therefore, by arranging the concave portion relative to the wafer, a uniform horizontal magnetic field can be supplied over the surface of the wafer.

【0022】次に、磁力線の方向が加工形状におよぼす
影響を明らかにするため行った実験について述べる。こ
の実験では、図6(A)で図示したものと類似の実験装
置を用い、図7(A)に示すように、磁石を電極に対し
て傾斜させてエッチングを行った。
Next, an experiment conducted to clarify the effect of the direction of the magnetic field lines on the processed shape will be described. In this experiment, as shown in FIG. 7A, etching was performed using an experimental apparatus similar to that shown in FIG. 6A with the magnet inclined with respect to the electrode.

【0023】図7(B)はウエハ中央部すなわち、B断
面における加工形状の傾きを、電極面に対する磁石の傾
きθに対して示したものである。形状の傾きは、θが1
5°以下の場合は無視できる程度に小さいが、それ以上
では、θとともに急激に増大することが明らかとなっ
た。従って、高精度磁界とウエハ面との傾きを15°以
下、すなわち、磁界の垂直成分の水平成分に対する比率
を、tan15°=1/4以下におさえることにより極
めて方向性のよいエッチングが実現できることが見出だ
された。従って、請求項2及びに記載の各発明によれ
ば、垂直磁界成分を水平磁界の1/4以下に抑制するこ
とができる。請求項3に記載の発明によれば、磁力線に
直交する方向の電極端部では、プラズマ密度の勾配が大
きくなりがちであり、均一性や、加工形状の異方性が損
なわれやすい傾向がある。そこで、被処理物よりも第1
の電極を大きく形成することで、電極端部の不均一が加
工に及ぼす影響を防止でき、磁力線に直交する方向のエ
ッチング速度の均一性を向上させることができる。特
に、被処理物が載置されない電極端部では、印加された
電界が分配されるため、被処理物の表面の電界に比べ、
周辺部の電界が小さくなる。このため、均一性の点で
も、ゲート破壊を防止する点でも、被処理物より大きい
電極を使用することが必要である。また、その電極端部
は、例えば金属や炭素等の伝導性の材料で表面まで構成
されていることが望ましい。しかし、電極保護や、被処
理物への汚染防止のためにやむを得ず絶縁物を使用する
場合は、厚みを極力抑えて1mm以下にすることが望ま
しい
FIG. 7B shows the inclination of the processed shape at the center of the wafer, that is, the cross section B, with respect to the inclination θ of the magnet with respect to the electrode surface. As for the inclination of the shape, θ is 1
When the angle is 5 ° or less, it is negligibly small. When the angle is 5 ° or less, the angle rapidly increases with θ. Therefore, it is possible to achieve extremely directional etching by keeping the inclination between the high-precision magnetic field and the wafer surface at 15 ° or less, that is, the ratio of the vertical component of the magnetic field to the horizontal component at tan15 ° = 1/4 or less. Was found. Therefore, according to each of the second and fifth aspects of the invention, the vertical magnetic field component can be suppressed to 1 / or less of the horizontal magnetic field. According to the third aspect of the present invention, the gradient of the plasma density tends to be large at the electrode end in the direction perpendicular to the line of magnetic force, and the uniformity and the anisotropy of the processed shape tend to be impaired. . Therefore, the first
By making the electrode large, it is possible to prevent the influence of non-uniformity of the end of the electrode from affecting the processing, and to improve the uniformity of the etching rate in the direction orthogonal to the line of magnetic force. In particular, at the end of the electrode on which the object is not placed, the applied electric field is distributed.
The electric field in the peripheral portion is reduced. For this reason, it is necessary to use an electrode larger than the object to be processed in terms of uniformity and prevention of gate destruction. Further, it is desirable that the electrode end portion is formed up to the surface with a conductive material such as metal or carbon. However, when an insulator is unavoidably used to protect the electrodes and prevent contamination of the object to be processed, it is desirable to minimize the thickness to 1 mm or less .

【0024】請求項に記載の発明によれば、被処理物
表面に対して均一な水平方向の平行磁界と、電極間に発
生する電界が直交する構成では、電子は磁界と電界の双
方に直交する方向にドリフト運動を行う。このため、電
極面で、磁界に直交する方向で、電子密度の偏りが発生
する。電子は分子に衝突して電離を促進するため、電子
密度が大きいほど、電離の頻度も高くなる。また、負の
電荷をもつ電子密度の偏りがあると、電気中性を保つた
め正のイオンが引き寄せられるため、プラズマの密度が
増大する。従って、このドリフト運動による電子の偏り
は、放電の不均一の原因となる。
According to the sixth aspect of the present invention, in a configuration in which the parallel magnetic field in the horizontal direction that is uniform with respect to the surface of the workpiece and the electric field generated between the electrodes are orthogonal to each other, the electrons are converted into both the magnetic field and the electric field Perform a drift motion in the orthogonal direction. For this reason, a bias in the electron density occurs on the electrode surface in a direction orthogonal to the magnetic field. Since electrons collide with molecules and promote ionization, the higher the electron density, the higher the frequency of ionization. In addition, when there is a bias in the density of electrons having negative charges, positive ions are attracted to maintain electrical neutrality, so that the density of plasma increases. Therefore, the bias of the electrons due to the drift motion causes non-uniform discharge.

【0025】電子密度は、ドリフト運動の方向の反対側
の電極端部でもっとも小さく、運動方向に向かって増大
し、運動方向側の電極端部でもっとも大きくなる。従っ
て、請求項の発明によるドライエッチング方法ではエ
ッチングガスの圧力を一定以上に大きくして、電子の平
均自由工程を、十分大きくすることにより、電子と分子
の衝突頻度を大きいものとして、電子密度を全体に増大
し、プラズマ密度の勾配を小さくするようにする。
The electron density is smallest at the end of the electrode opposite to the direction of the drift movement, increases in the direction of movement, and becomes largest at the end of the electrode on the side of movement. Therefore, in the dry etching method according to the sixth aspect of the present invention, by increasing the pressure of the etching gas to a certain level or more and sufficiently increasing the mean free path of electrons, it is possible to increase the frequency of collision between electrons and molecules, To increase the plasma density gradient.

【0026】すなわち、請求項のドライエッチング方
法においては、ウエハに対して平行な磁界を得るととも
に、エッチングガスの圧力を10-2Torr以上の圧力
に設定することにより、放電の均一性を良好にすること
ができ、その結果、加工形状の異方性と、エッチング速
度の均一性の優れた微細加工が可能となる。
[0026] That is, in the dry etching method according to claim 6, together with obtaining a magnetic field parallel to the wafer, the pressure of the etching gas by setting the pressure of more than 10 @ -2 Torr, better uniformity of discharge As a result, fine processing with excellent anisotropy of the processing shape and uniformity of the etching rate becomes possible.

【0027】また、上述のガス圧力では、プラズマ中に
は電離した粒子以外にも活性化されたラジカルや、原子
が大量に存在している。これらの粒子もエッチング反応
に寄与し、加工形状や、エッチング速度に重大な影響を
与えるが、その反応は基板の温度に対して極めて敏感で
ある。従って、前記発明において基板の温度を精密に制
御するようにして、加工形状をテーパー状ないし、垂直
に制御したり、低温に冷却することにより選択比を向上
するなど、加工精度を向上することができる。請求項
に記載の発明によれば、第1の電極の温度制御をし、被
処理物は静電チャックを用いて固着され、被処理物と第
1の電極との温度差を例えば5℃以下に抑えることがで
きる。これにより、例えば表2に示すように、選択比が
向上すると共に、被処理物の温度が0℃以下では特にそ
の効果が大きく、加工形状もアンダーカットが低減して
良好とすることができる。
At the above gas pressure, a large amount of activated radicals and atoms other than ionized particles are present in the plasma. These particles also contribute to the etching reaction and have a significant effect on the processed shape and the etching rate, but the reaction is extremely sensitive to the temperature of the substrate. Therefore, it is possible to improve the processing accuracy by precisely controlling the temperature of the substrate in the above invention, by controlling the processing shape to be tapered or vertical, or by improving the selectivity by cooling to a low temperature. it can. Claim 7
According to the invention described in (1), the temperature of the first electrode is controlled, the object to be processed is fixed using an electrostatic chuck, and the temperature difference between the object to be processed and the first electrode is suppressed to, for example, 5 ° C. or less. be able to. Thereby, as shown in Table 2, for example, the selectivity is improved, and the effect is particularly large when the temperature of the object to be processed is 0 ° C. or lower, and the processed shape can be made favorable by reducing the undercut.

【0028】請求項に記載の発明によれば、電子密度
の偏りが生じている場合、プラズマ中の局部的な電気中
性は完全ではなく、ドリフト方向が負、反対方向は正に
帯電する。この帯電量はわずかであっても、電極と平行
な方向に電界を生じさせ、本来垂直に入射するべきイオ
ンの方向を傾けて、異方性を悪化させる原因となる。
According to the eighth aspect of the invention, when the electron density is uneven, the local electric neutrality in the plasma is not perfect, the drift direction is negative, and the opposite direction is positively charged. . Even if the charge amount is small, an electric field is generated in a direction parallel to the electrode, and the direction of ions which should be incident perpendicularly is inclined to cause deterioration of anisotropy.

【0029】この様な電荷の偏りを緩和するには、エッ
チングガス中に、比較的質量の小さい元素を添加するこ
とが有力である。すなわち、直接エッチング反応に寄与
する重元素に対し、水素や、ヘリウムなどの軽元素ガス
を添加すると、移動性の大きい水素イオンや、ヘリウム
イオンが生じる。電子密度の偏りにより横方向の電界が
生じても、これらの軽イオンが速やかに移動し電荷を中
和し、電界を遮蔽する作用がある。従って、重元素など
の質量の大きいイオンは、横方向の電界の影響をあまり
受けず、基板に対し垂直に入射する。また、エッチング
反応にあまり寄与しない軽元素イオンによって電子の電
荷が中和されるため、質量が大きく移動しにくい重元素
イオン濃度の勾配はより緩やかとなり、エッチング速
度の均一性も向上する作用がある。
In order to alleviate such bias of electric charge, it is effective to add an element having a relatively small mass to the etching gas. That is, when hydrogen or a light element gas such as helium is added to a heavy element that directly contributes to the etching reaction, highly mobile hydrogen ions and helium ions are generated. Even if a lateral electric field is generated due to the bias of the electron density, these light ions move quickly, neutralize the electric charge, and have an effect of shielding the electric field. Therefore, ions having a large mass, such as heavy elements, are not significantly affected by the electric field in the lateral direction and are incident perpendicularly on the substrate. In addition, since the charge of electrons is neutralized by light element ions that do not contribute much to the etching reaction, heavy elements that have large mass and are difficult to move
Has a function of improving the uniformity of the etching rate by making the ion concentration gradient gentler.

【0030】[0030]

【0031】[0031]

【0032】[0032]

【0033】[0033]

【実施例】以下本発明のドライエッチング装置の実施例
について図面を参照して説明する。図1はその概略構成
図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the dry etching apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram thereof.

【0034】図1において、真空処理室20は、たとえ
ば10-6Torr程度の真空度まで真空引きでき、その
内部には下部電極22が支持され、この下部電極22と
上方にて対向する前記真空処理室20の壁部の上部電極
24とで平行平板電極を構成している。下部電極22に
は、温度制御手段(図示せず)が備えられているととも
に、ウエハは静電チャックを用いて固着され、ウエハと
電極の温度差を5°以下に抑えられる構造となってい
る。
In FIG. 1, the vacuum processing chamber 20 can be evacuated to a degree of vacuum of about 10 −6 Torr, for example, and a lower electrode 22 is supported inside the vacuum processing chamber 20. The upper plate 24 on the wall of the processing chamber 20 constitutes a parallel plate electrode. The lower electrode 22 is provided with temperature control means (not shown), and the wafer is fixed using an electrostatic chuck, so that the temperature difference between the wafer and the electrode can be suppressed to 5 ° or less. .

【0035】前記真空処理室20には、エッチングガス
を導入可能な、ガス導入口20aが配置され、平行平板
電極内に前記エッチングガスを導入可能である。
The vacuum processing chamber 20 is provided with a gas inlet 20a through which an etching gas can be introduced, so that the etching gas can be introduced into the parallel plate electrode.

【0036】本実施例では、アノードカップリング(P
E)方式、カソードカップリング(RIE)方式を択一
的に選択でき、前記下部電極22はスイッチ26aを介
して接地されるかまたは、高周波電源28aに接続され
る。一方上部電極24は、接地状態と、高周波電源28
bによる電圧印加状態が、スィッチ26bを介して切り
替え可能となっている。
In this embodiment, the anode coupling (P
E) or cathode coupling (RIE) can be selected as an alternative, and the lower electrode 22 is grounded via a switch 26a or connected to a high frequency power supply 28a. On the other hand, the upper electrode 24 is connected to the grounded state,
The voltage application state by b can be switched via the switch 26b.

【0037】そして、高周波電源28bによって高周波
電圧を上部電極24に印加し、下部電極22を接地した
場合には、PE方式として動作する。一方、高周波電源
28aによって高周波電圧を下部電極22に印加した場
合にはRIE方式として動作することになる。
When a high-frequency voltage is applied to the upper electrode 24 by the high-frequency power supply 28b and the lower electrode 22 is grounded, the device operates as a PE system. On the other hand, when a high frequency voltage is applied to the lower electrode 22 by the high frequency power supply 28a, the device operates as an RIE method.

【0038】前記上部電極24の裏面側には、段付き凹
部32を有してなる永久磁石30が、非磁性体例えばア
ルミ材等の磁石ホルダ34に支持されており、この磁石
ホルダ34に連結した非磁性体の回転軸36を駆動する
ことで、永久磁石30を回転駆動可能となっている。
On the back side of the upper electrode 24, a permanent magnet 30 having a stepped concave portion 32 is supported by a magnet holder 34 made of a non-magnetic material, for example, aluminum, and is connected to the magnet holder 34. By driving the rotating shaft 36 of the non-magnetic material, the permanent magnet 30 can be driven to rotate.

【0039】つぎに、前記永久磁石30の詳細につい
て、図2(A),(B)の上面図及び断面図を参照して
説明すると、永久磁石30の前記上部電極24と対向す
る面(磁化方向と直交する面である)には、磁化方向の
両端側を壁部とする前記段付き凹部32が形成され、こ
の段付き凹部32は端部側より中心側に向かうに従い凹
部深さが階段状に深くなるよう構成されている。この永
久磁石30は、図2(A)に示すように小判形状になっ
ていて、その長手軸方向を磁化方向とし、この磁化方向
の一方側の壁部の外側面をS極とし、他方の壁部の外側
面をN極とするように着磁されている。尚、本実施例の
永久磁石30は、フェライトの小片を図2(A)に示す
ように組み立てた後に、前記磁化方向にしたがって着磁
することで構成されている。
Next, the details of the permanent magnet 30 will be described with reference to the top view and the cross-sectional view of FIGS. 2A and 2B. The stepped recess 32 is formed on both sides in the magnetization direction as walls, and the depth of the stepped recess 32 increases stepwise from the end toward the center. It is configured to be deep in shape. As shown in FIG. 2A, the permanent magnet 30 has an oval shape, its longitudinal axis direction is used as a magnetization direction, an outer surface of a wall on one side in this magnetization direction is used as an S pole, and the other is used as an S pole. The outer surface of the wall is magnetized so as to have an N pole. The permanent magnet 30 according to the present embodiment is configured by assembling small pieces of ferrite as shown in FIG. 2A, and then magnetizing the pieces according to the magnetization direction.

【0040】永久磁石30に段付き凹部32を形成する
ことによって、前記磁化方向の両端側には、それぞれ垂
直方向に段差を有する第1段壁部40,第2段壁部4
2,第3段壁部44および第4段壁部46の4段の各壁
部が形成されている。そして、最も外側の第1段壁部4
0については、永久磁石30の長手中心軸の両側に向か
うに従い、相対向する第1段壁部40,40の対向間距
離が短くなるように、水平段部48が形成されている。
これは、中心軸より離れるに従い磁場強度が低下するこ
とを防止するためである。ここで、前記第1乃至第4段
壁部は裏面の磁極とは逆極性の磁極が着磁している。
By forming the stepped concave portion 32 in the permanent magnet 30, the first step wall portion 40 and the second step wall portion 4 each having a step in the vertical direction are provided at both ends in the magnetization direction.
Second, four-stage wall portions of a third step wall portion 44 and a fourth step wall portion 46 are formed. Then, the outermost first step wall portion 4
With respect to 0, the horizontal step portion 48 is formed such that the distance between the opposing first step wall portions 40, 40 becomes shorter toward both sides of the longitudinal center axis of the permanent magnet 30.
This is to prevent the magnetic field intensity from decreasing as the distance from the central axis increases. Here, the first to fourth step wall portions are magnetized with magnetic poles having polarities opposite to the magnetic poles on the back surface.

【0041】次に作用について説明する。Next, the operation will be described.

【0042】段付き凹部32を有する永久磁石30に形
成される磁力線としては、図2(B)に示すように大別
して3種類のものがある。第1の磁力線50は、第1段
壁部40の内面と外面間に形成される曲率の大きな磁力
線であるが、この第1の磁力線50は第1段壁部40の
頂面近傍に形成され、永久磁石30の表面より例えば5
2mmの距離に設定されている前記ウエハ14上の磁場
には何等の影響も与えない。第2の磁力線52は、各段
の壁部40〜46の対向面間に形成される磁力線であ
り、この第2の磁力線52の大部分は、永久磁石30に
形成されている段付き凹部32の内部に形成され、同様
にウエハ14近傍に形成される磁場には何等の影響も与
えない。そして、本実施例では、第3の磁力線54をウ
エハ14近傍に形成される平行磁場として利用してい
る。この第3の磁力線54は、磁化方向両端側の永久磁
石30の外面側に形成され、ウエハ14と対向する位置
に形成される磁場は、このウエハ14の面に対して平行
な磁場となっている。従って、この第3の磁力線54を
中心軸としてスピンする電子が、その接線方向に飛び出
した場合には、加工中の溝に対し左右対称に入射するの
で、異方性の高いエッチングが可能となる。特にこのよ
うな作用は、ウエハ14の近傍に形成される放電暗部
(シース部)に上記の平行な第3の磁力線54を形成す
ることで、より異方性の高いエッチングが可能であるこ
とが確認された。しかも、本実施例ではフェライト等の
ような比較的安価な材料にて永久磁石30を形成しなが
らも、ウエハ14の表面上での磁束密度をほぼ100G
程度に確保することができ、マグネトロンエッチングに
必要十分な強度の平行磁場を形成することができる。
As shown in FIG. 2B, there are roughly three types of magnetic lines of force formed on the permanent magnet 30 having the stepped recess 32. The first magnetic line of force 50 is a magnetic line of large curvature formed between the inner surface and the outer surface of the first step wall portion 40. The first magnetic line of force 50 is formed near the top surface of the first step wall portion 40. From the surface of the permanent magnet 30, for example, 5
The magnetic field on the wafer 14 set at a distance of 2 mm has no influence. The second magnetic line of force 52 is a magnetic line of force formed between the opposing surfaces of the walls 40 to 46 of each step, and most of the second magnetic line of force 52 is formed by the stepped recess 32 formed in the permanent magnet 30. And has no effect on the magnetic field similarly formed in the vicinity of the wafer 14. In this embodiment, the third magnetic field lines 54 are used as a parallel magnetic field formed near the wafer 14. The third magnetic lines of force 54 are formed on the outer surface of the permanent magnet 30 at both ends in the magnetization direction, and the magnetic field formed at a position facing the wafer 14 is a magnetic field parallel to the surface of the wafer 14. I have. Therefore, when electrons spinning about the third magnetic line of force 54 as a central axis jump out in the tangential direction, the electrons are symmetrically incident on the groove being processed, so that highly anisotropic etching can be performed. . In particular, such an effect can be achieved by forming the above-mentioned parallel third magnetic lines of force 54 in a discharge dark portion (sheath portion) formed in the vicinity of the wafer 14 so that etching with higher anisotropy can be performed. confirmed. Moreover, in this embodiment, the magnetic flux density on the surface of the wafer 14 is reduced to about 100 G while forming the permanent magnet 30 with a relatively inexpensive material such as ferrite.
And a parallel magnetic field of sufficient strength necessary for magnetron etching can be formed.

【0043】また、本実施例では上記のような永久磁石
30を、上部電極24の裏面側に設定しているので、こ
のマグネトロンエッチング装置にウエハ14を搬入出す
るための機構とは異なる位置に永久磁石30を配置で
き、従ってこの永久磁石30を回転駆動する機構を容易
に採用することが可能となる。このように、永久磁石3
0を回転駆動することによって、上述したように形成さ
れた平行磁場をウエハ14表面上にて回転し、この結果
平行磁場の強度をウエハ14上にてほぼ均一に設定する
ことが可能となる。この結果、ウエハ14全面に対する
エッチングレートの均一性を確保できる。
In this embodiment, since the permanent magnet 30 as described above is set on the back side of the upper electrode 24, the permanent magnet 30 is located at a position different from the mechanism for carrying the wafer 14 in and out of the magnetron etching apparatus. The permanent magnet 30 can be disposed, and therefore, a mechanism for rotating the permanent magnet 30 can be easily adopted. Thus, the permanent magnet 3
By rotating 0, the parallel magnetic field formed as described above is rotated on the surface of the wafer 14, and as a result, the intensity of the parallel magnetic field can be set almost uniformly on the wafer 14. As a result, uniformity of the etching rate over the entire surface of the wafer 14 can be ensured.

【0044】比較例 本発明者らは当初、図3に示すようなマグネトロンエ
ッチング装置を試作した。この装置が図1に示す装置と
相違する点として、上部電極24の裏面側に配設される
永久磁石を、図4に示すような構成としたものである。
同図に示すように、鉄類等で形成されるヨーク60の両
端に、所定高さHの湾曲した永久磁石62,62を固定
し、前記ヨーク60の中心位置に非磁性体例えばアルミ
材等よりなる回転軸64を固着したものである。前記ヨ
ーク60は、永久磁石62,62の下面側より出る磁力
線で飽和するような厚さに形成されている。そして、ヨ
ーク60の厚さと永久磁石62,62の形状を所望に選
定することにより、ウエハ14の面上でほぼ水平な磁力
線を達成でき、磁界密度も均一にできることを確認し
た。
[0044]Comparative example  The present inventors initially thought that a magnetron magnet as shown in FIG.
A switching device was prototyped. This device is the same as the device shown in FIG.
The difference is that it is arranged on the back side of the upper electrode 24.
The permanent magnet has a configuration as shown in FIG.
As shown in the figure, both ends of a yoke 60 made of iron or the like are provided.
Fixed curved permanent magnets 62 with a predetermined height H to the ends
A non-magnetic material such as aluminum is provided at the center of the yoke 60.
A rotating shaft 64 made of a material or the like is fixed. Said yo
The magnetic force generated from the lower surface of the permanent magnets 62
The thickness is formed so as to be saturated with the line. And Yo
The thickness of the magnet 60 and the shape of the permanent magnets 62, 62 are selected as desired.
By setting, an almost horizontal magnetic force on the surface of the wafer 14
And that the magnetic field density can be uniform.
Was.

【0045】しかしながら、図3に示すような装置で
は、磁場強度がヨーク62によって吸収されてしまい、
ウエハ14の面上に形成される平行磁場強度を、マグネ
トロンエッチングに最適な100G程度の磁束密度に確
保することが困難である。このような磁束密度は、比較
的安価なフェライト材によって永久磁石62を形成した
場合には確保できず、フェライト磁石よりも10倍〜2
0倍程度コストの高い希土類であるサマリウムコバルト
(SmCo)等によって永久磁石62を構成しなければなら
ない。
However, in the device shown in FIG. 3, the magnetic field intensity is absorbed by the yoke 62,
It is difficult to secure the intensity of the parallel magnetic field formed on the surface of the wafer 14 at a magnetic flux density of about 100 G, which is optimal for magnetron etching. Such a magnetic flux density cannot be secured when the permanent magnet 62 is formed of a relatively inexpensive ferrite material, and is 10 to 2 times larger than that of the ferrite magnet.
The permanent magnet 62 must be made of samarium-cobalt (SmCo), which is a rare earth whose cost is about 0 times.

【0046】しかも、上記のような高価な永久磁石を使
用したとしても、前記実施例と比較して、平行磁場の強
度および磁場の均一性が劣っていることが確認された。
とくに、磁石の径を小さくするほど平行磁場の形成には
不利となるが、本実施例の構造の磁石30によれば、直
径320mmとしても、ウエハ14の端部側での磁力線の
垂直成分を従来よりも少なくでき、水平磁界の1/4以
下に抑制できることが確認された。このように、本実施
例のほうが、コスト,性能の両面で上記比較例より優れ
ている。
Moreover, even when the expensive permanent magnet as described above was used, it was confirmed that the intensity of the parallel magnetic field and the uniformity of the magnetic field were inferior to those of the above-described embodiment.
In particular, as the diameter of the magnet decreases, it is disadvantageous to form a parallel magnetic field. However, according to the magnet 30 having the structure of the present embodiment, even when the diameter is 320 mm, the perpendicular component of the magnetic force lines on the end side of the wafer 14 is reduced. It was confirmed that it can be reduced as compared with the conventional case and can be suppressed to 1/4 or less of the horizontal magnetic field. As described above, this embodiment is superior to the comparative example in both cost and performance.

【0047】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可
能である。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention.

【0048】永久磁石30に形成される凹部としては、
上記実施例のような4段の段付き凹部32に限定される
ものではなく、マグネットが小さければ1段の凹部であ
ってもよいが、本発明者らの実験によれば、1段,2段
よりも多段の凹部を形成した方が、均一な平行磁場の形
成に有利なことが確認できた。これは、多段の凹部を形
成することによって、上述した第1,第2の磁力線5
0,52を、それぞれ永久磁石30の近傍あるいは凹部
内部に閉じ込める効果が大きくなり、より均一な平行磁
場を形成できることによるものと考えられる。また、永
久磁石30に形成される凹部としては、上記実施例のよ
うに必ずしも階段状に凹部深さが変化するものに限ら
ず、凹部の内面を傾斜面とすることで連続的に凹部深さ
を変化するもの等であってもよい。ただし、永久磁石3
0をフェライト等の小片によって組立てる場合には、そ
の加工の点を考慮すると、階段状の段付き凹部の方が製
造が容易である。
The recesses formed in the permanent magnet 30 include:
The present invention is not limited to the four-step recessed portion 32 as in the above-described embodiment, and may be a one-stage recessed portion as long as the magnet is small. It was confirmed that the formation of the concave portions in multiple stages was more advantageous for forming a uniform parallel magnetic field than the steps. This is because the first and second lines of magnetic force 5 described above are formed by forming a multi-stage recess.
This is considered to be because the effect of confining 0 and 52 in the vicinity of the permanent magnet 30 or inside the recess is increased, and a more uniform parallel magnetic field can be formed. Further, the recess formed in the permanent magnet 30 is not limited to the one in which the depth of the recess changes in a stepwise manner as in the above-described embodiment. May be changed. However, the permanent magnet 3
When assembling 0 with small pieces of ferrite or the like, the stepped concave portion is easier to manufacture in consideration of the processing.

【0049】次に、前述の本発明によるドライエッチン
グ装置を用いた、本発明によるドライエッチング方法の
実施例を多層レジスト工程のレジストのエッチングを例
にとり説明する。多層レジスト法は、表面に凹凸が生じ
た基板の上でも平面上と同等の高いリソグラフィ精度を
保つための手段である。3層レジスト法はその代表的な
もので、段差のある表面にレジストを塗布して一旦平坦
にし、次に中間層としてスピンオングラス(SOG)な
どの無機化合物の膜を形成した上に通常のリソグラフィ
工程でパターンを焼きつける。この後、反応性イオンエ
ッチング(RIE)によりSOGとレジスト側を順次エ
ッチングしてパターンを形成する。本実施例で用いた被
処理物は図8(A)の工程断面図に示されるように、基
板80の上に厚さ2μmの第1層のレジスト81と既に
エッチングされたSOG82及び上層のレジスト83が
積層されたものである。
Next, an embodiment of a dry etching method according to the present invention using the above-described dry etching apparatus according to the present invention will be described by taking resist etching in a multilayer resist process as an example. The multilayer resist method is a means for maintaining high lithographic accuracy equivalent to that on a flat surface even on a substrate having an uneven surface. A typical example of the three-layer resist method is to apply a resist to a stepped surface, flatten the resist, then form an inorganic compound film such as spin-on-glass (SOG) as an intermediate layer, and then perform normal lithography. Burn the pattern in the process. Thereafter, the SOG and the resist side are sequentially etched by reactive ion etching (RIE) to form a pattern. As shown in the cross-sectional view of the process in FIG. 8A, the object to be processed used in this embodiment is a first layer resist 81 having a thickness of 2 μm, an already etched SOG 82 and an upper layer resist on a substrate 80. Reference numeral 83 denotes a laminate.

【0050】図1で示したドライエッチング装置の真空
処理室内に一定の圧力の酸素を導入して、ウエハの置か
れた電極の側に13.56MHzのRF電力を印加する
カソードカップル方式で放電を誘起し、処理を行った。
A constant pressure oxygen is introduced into the vacuum processing chamber of the dry etching apparatus shown in FIG. 1, and discharge is performed by a cathode couple system in which 13.56 MHz RF power is applied to the electrode on which the wafer is placed. Induced and processed.

【0051】先ず、同図のマグネット(磁場発生磁気回
路)により生成された磁界とエッチング特性との関連を
明らかにするため、磁石の回転を停止した状態でエッチ
ング速度分布を測定した。図9は、圧力3.5mTor
rにおけるその分布を示す。図中(A)は、磁力線に沿
った方向の分布を示し、中心に比べ周辺が高いもののほ
ぼ左右対称な分布をなしている。これに対し図中(B)
で示した磁力線に直交する方向では、左方向に向かって
単調に増加する非対称な分布となっている。
First, in order to clarify the relationship between the magnetic field generated by the magnet (magnetic field generating magnetic circuit) and the etching characteristics, the etching rate distribution was measured with the rotation of the magnet stopped. FIG. 9 shows a pressure of 3.5 mTorr.
shows its distribution at r. (A) in the figure shows the distribution in the direction along the line of magnetic force, and although the distribution is higher at the periphery than at the center, the distribution is almost symmetrical. On the other hand, (B) in the figure
In the direction perpendicular to the lines of magnetic force indicated by, an asymmetric distribution increases monotonically to the left.

【0052】また、この方向に沿った断面の加工形状を
観察したところ、図8(B)に示すように、細い繰り返
しパターンのレジスト部分84は、垂直に加工されてい
るにも拘らず、広い溝に面したレジスト部分85では、
エッチング速度の高い方向に向いた側の側壁のみにくび
れが生じることが明らかとなった。
When the processed shape of the cross section along this direction was observed, as shown in FIG. 8B, the resist portion 84 of the thin repeated pattern was wide despite being processed vertically. In the resist portion 85 facing the groove,
It has been clarified that constriction occurs only on the side wall facing the direction in which the etching rate is high.

【0053】磁石を回転するとエッチング速度は平均化
されるが、中心と周辺のエッチング速度の不均一は解消
されず、ウエハ中心に比べ周辺が高い不均一を示すこと
も明らかとなった。また、加工形状は回転によって、左
右対称にはなるものの、側壁のくびれは解消できない。
When the magnet is rotated, the etching speed is averaged, but the unevenness of the etching speed between the center and the periphery is not eliminated, and it is also clear that the periphery is higher than the center of the wafer. Further, although the processed shape becomes symmetrical by rotation, constriction of the side wall cannot be eliminated.

【0054】マグネトロン放電では、主に陰極とプラズ
マの間に発生する電界とこれに直交する磁界成分との作
用によって、電界と磁界のそれぞれに直交する方向に電
子がサイクロイド運動を行う。この現象は、電子とガス
分子の衝突頻度を増大し、プラズマの密度を高める効果
がある。同時に、電極面内で磁界に直交する方向にプラ
ズマの密度の勾配を生じる原因となり、前述のエッチン
グ速度の不均一や加工形状の非対称を生じたものであ
る。この、不均一を取り除くには、磁石を同心円状にす
ることによって、電子のサイクロイド運動のみちすじを
閉回路状にし、周回運動を繰り返させる方法があるが、
電子の通過部分と他の部分の間により大きな不均一を生
じる。また、同心円状の磁石では垂直磁界を十分抑制す
ることは不可能である。
In the magnetron discharge, electrons perform cycloidal motion in the directions orthogonal to the electric field and the magnetic field, respectively, mainly due to the action of the electric field generated between the cathode and the plasma and the magnetic field component orthogonal to the electric field. This phenomenon has the effect of increasing the frequency of collision between electrons and gas molecules and increasing the density of plasma. At the same time, this causes a gradient of plasma density in a direction orthogonal to the magnetic field in the electrode surface, resulting in the non-uniformity of the etching rate and the asymmetry of the processed shape. In order to remove the non-uniformity, there is a method in which the concentric circles of the magnets make the streak of electrons in a cycloid motion a closed circuit and repeat the orbital motion.
Greater non-uniformity occurs between the electron passage and other parts. Further, it is impossible to sufficiently suppress the vertical magnetic field with a concentric magnet.

【0055】以上、述べたようにプラズマ密度の勾配が
エッチング速度や加工形状の最大の不均一の要因であ
り、これを抑えることによって、前記本発明によるエッ
チング装置の特徴を最大に発揮できる。そこで、プラズ
マの均一性に強い影響を与えるガスの圧力の影響につい
て実験を行った。
As described above, the gradient of the plasma density is the cause of the maximum non-uniformity of the etching rate and the processed shape. By suppressing this, the features of the etching apparatus according to the present invention can be maximized. Thus, an experiment was conducted on the effect of gas pressure, which strongly affects the uniformity of plasma.

【0056】まず、磁力線に直交する方向の放電の状態
を目視で観察したところ、3.5mTorrでは、図1
0(A)に摸式的に示すように、電極90よりも外側に
はみ出した部分91で強い発光を示すことが明らかとな
った。電極90上でドリフト運動する電子が集中するこ
とによってこのような強い発光部91が生じたものと考
えられる。次に、ガスの圧力を25ないし50mTor
rに上げて同様に観察すると、図10(B)に摸式的に
示すように、カソード全体に渡って、数mm程度のシース
部分に強い発光部92が生じ、放電のカソード面内の均
一性が格段に向上することが明らかとなった。圧力が増
大すると、サイクロイド運動の結果ドリフトする電子と
ガス分子の衝突の頻度が増えるため、比較的短い距離で
プラズマの密度が一定の状態に達するため、放電の状態
がこのように変化するものと考えられる。
First, the state of discharge in a direction perpendicular to the line of magnetic force was visually observed, and at 3.5 mTorr, the state of FIG.
As shown schematically in FIG. 2A, it was found that the portion 91 protruding outside the electrode 90 emits strong light. It is considered that such a strong light emitting portion 91 was generated by the concentration of electrons drifting on the electrode 90. Next, the gas pressure was increased to 25 to 50 mTorr.
When observed in the same manner with the temperature increased to r, as schematically shown in FIG. 10 (B), a strong light emitting portion 92 is generated in a sheath portion of about several mm over the entire cathode, and uniform discharge in the cathode surface is caused. It became clear that the sex was significantly improved. When the pressure increases, the frequency of collision between electrons and gas molecules drifting as a result of cycloidal motion increases, and the density of the plasma reaches a constant state over a relatively short distance, so that the state of discharge changes in this way. Conceivable.

【0057】図8(C)は、図1のエッチング装置を用
い、圧力50mTorrでエッチングしたレジストの加
工形状を示す。なお、これは、酸素ガスの流量は50s
ccm、RFの印加電力は600Wとし、直径150mm
のウエハを処理した結果である。図8(B)において見
られた側壁のくびれは全く観察されず、異方性の高い加
工形状が得られることが明らかとなった。加工形状と圧
力の関係を詳細に観察した結果、側壁の非対称なくびれ
は、圧力25mTorr以上では500オングストロー
ム以下と実用上許容し得る程度に減少し、目視で観察し
た放電の分布と、側壁のくびれに対応があることが明ら
かとなった。また、125mTorr以上の圧力では、
イオンの散乱が激しくなるため、パターンの向きや幅と
無関係に側壁のくびれが顕著に、発生し始めることも明
らかとなった。
FIG. 8C shows a processed shape of the resist etched by using the etching apparatus of FIG. 1 at a pressure of 50 mTorr. This means that the flow rate of the oxygen gas is 50 s.
ccm, RF applied power is 600W, diameter 150mm
Is the result of processing the wafer of FIG. No constriction of the side wall seen in FIG. 8B was observed at all, and it became clear that a processed shape with high anisotropy was obtained. As a result of closely observing the relationship between the processing shape and the pressure, the asymmetrical necking of the side wall was reduced to a practically acceptable level of 500 angstrom or less at a pressure of 25 mTorr or more. It became clear that there was a response. At a pressure of 125 mTorr or more,
It was also clarified that since the scattering of ions became intense, the constriction of the side wall was remarkable and started to occur irrespective of the direction and width of the pattern.

【0058】図11は、50mTorrにおけるエッチ
ング速度の分布を示す。(a)は磁力線方向、(b)は
これに直交する方向の速度分布を示す。(b)におい
て、左側ほど高くなる傾向には変化がないが、全体とし
てエッチング速度が向上するとともに、均一性も向上し
ている。
FIG. 11 shows the distribution of the etching rate at 50 mTorr. (A) shows the velocity distribution in the direction of the line of magnetic force, and (b) shows the velocity distribution in the direction perpendicular to this. In (b), there is no change in the tendency to increase toward the left, but the etching rate is improved as a whole and the uniformity is improved.

【0059】図12は、磁石を回転した場合のエッチン
グ速度の均一性と放電圧力の関係を示す。均一性を表わ
す指標としては最大値と最小値の差を平均値で割った値
を用いた。同図より、圧力が高いほど、均一性が向上す
ることが明らかとなった。
FIG. 12 shows the relationship between the uniformity of the etching rate and the discharge pressure when the magnet is rotated. As an index representing uniformity, a value obtained by dividing the difference between the maximum value and the minimum value by the average value was used. It is clear from the figure that the higher the pressure, the better the uniformity.

【0060】本実施例によって、本発明のドライエッチ
ング装置を用いてレジストを加工するに際しては、エッ
チングガスの圧力を25mTorr以上、そして、望ま
しくは125mTorr以下の範囲に設定することによ
り、均一性と加工形状に優れた、エッチングが実現する
ことが示された。
According to the present embodiment, when processing the resist using the dry etching apparatus of the present invention, the uniformity and processing can be achieved by setting the pressure of the etching gas within the range of 25 mTorr or more, and preferably 125 mTorr or less. It was shown that etching having an excellent shape was realized.

【0061】次に、エッチングガスに軽い元素を有する
ガスの添加を行った場合の効果を明らかにするため、酸
素にヘリウムガスを添加した。図13(A)は、磁石を
固定した場合の磁力線に直交する方向のエッチング速度
分布を示している。(a)は、酸素100%、(b)は
酸素33%ヘリウム67%の混合ガスをエッチングガス
として用い、それぞれ、酸素ガスの流量は50scc
m、圧力50mTorr、RFの印加電力は400Wと
し、直径150mmのウエハを処理した結果である。
(a)と(b)を比較すれば、ヘリウムガスを添加する
ことにより、エッチング速度は平均として約5%低下す
るものの、均一性が向上していることが明らかである。
磁石を回転してエッチングした場合の均一性も酸素のみ
では10%程度であったが、ヘリウムを加えることによ
り6%に向上した。
Next, a helium gas was added to oxygen to clarify the effect of adding a gas containing a light element to the etching gas. FIG. 13A shows an etching rate distribution in a direction perpendicular to the lines of magnetic force when the magnet is fixed. (A) uses a mixed gas of 100% oxygen and (b) a gas mixture of 33% oxygen and 67% helium as an etching gas, and the flow rate of oxygen gas is 50 scc, respectively.
m, a pressure of 50 mTorr, an applied power of RF of 400 W, and a result of processing a wafer having a diameter of 150 mm.
Comparing (a) and (b), it is clear that the addition of helium gas improves the uniformity although the etching rate is reduced by about 5% on average.
The uniformity when the magnet was rotated and etched was about 10% with oxygen alone, but was improved to 6% by adding helium.

【0062】また、図13(B)の(a)、(b)は、
磁石を回転してエッチングした試料の加工形状を詳細
に、図示したものであるが、(a)では、側壁に約40
0オングストローム程度のくびれがみられる、(b)で
は200オングストロームと約半分に減少していること
が明らかである。
Further, (a) and (b) of FIG.
Although the processed shape of the sample etched by rotating the magnet is illustrated in detail, in FIG.
Constriction of about 0 angstrom is observed, and it is clear that in FIG.

【0063】ヘリウムイオンは質量が小さいため基板に
衝突してもその物理的作用は僅かである。また、化学的
にも極めて安定で、直接エッチング反応には関与しな
い。それにも拘らず、均一性や、加工形状が改善される
のは、本発明のドライエッチング装置のような閉回路を
持たないマグネトロンRIEに固有な電子密度の偏りの
影響を緩和することによるものと考えられる。
Since the helium ion has a small mass, even if it collides with the substrate, its physical action is slight. Also, it is extremely stable chemically and does not directly participate in the etching reaction. Nevertheless, the reason why the uniformity and the processed shape are improved is that the effect of the bias of the electron density inherent to the magnetron RIE having no closed circuit as in the dry etching apparatus of the present invention is reduced. Conceivable.

【0064】次に、被処理体と電極の大きさ、及び材料
の関係について述べる。上述の実施例では電極は半径7
5mmのウエハに対して半径で15mm大きいものを用いて
いる。このウエハ周囲の電極は、エッチング速度の均一
性の向上に重要な役割を果たしている。比較例として、
電極とウエハの大きさを同じにした場合の磁力線に直交
する方向のエッチング速度の均一性を、図11(c)に
示す。左右両端の速度の勾配がより顕著となって均一性
が悪化していることが明らかである。
Next, the relationship between the object to be processed, the size of the electrode, and the material will be described. In the above embodiment, the electrode has a radius of 7
A wafer 15 mm larger in radius than a 5 mm wafer is used. The electrodes around the wafer play an important role in improving the uniformity of the etching rate. As a comparative example,
FIG. 11C shows the uniformity of the etching rate in the direction perpendicular to the lines of magnetic force when the size of the electrode and the wafer is the same. It is clear that the gradient of the speed at the left and right ends becomes more remarkable, and the uniformity is deteriorated.

【0065】次に、本発明のドライエッチング方法の他
の実施例として、前述のカソードカップリング方式のド
ライエッチング装置を、シリコンMOSLSIデバイス
のゲート電極の加工に応用したドライエッチング方法に
ついて述べる。
Next, as another embodiment of the dry etching method of the present invention, a dry etching method in which the above-described cathode coupling type dry etching apparatus is applied to processing of a gate electrode of a silicon MOS LSI device will be described.

【0066】図14(a)は、本実施例で使用した被処
理体の断面図を示す。この被処理体は、シリコン基板1
01上に熱酸化法によって厚さ100オングストローム
の二酸化シリコン膜を形成した後多結晶シリコン膜10
3を堆積し、これにリンをドーピングしたうえで、その
上にレジストマスク104を形成したものである。リン
をドーピングした多結晶シリコン103は、MOSキャ
パシタや、MOSトランジスタのゲート電極の構成材料
として広く用いられており、ここでは、二酸化シリコン
膜102は誘電体として用いられる。このような構造で
の多結晶シリコン膜103の加工においては、均一性や
加工形状、下地の酸化膜102に対する高い選択性など
と同時に、ゲート酸化膜102の場合には、絶縁特性に
ダメージを与えないことが要求される。また、プラズマ
の均一性が良くないと酸化膜102に強い電界が生じて
絶縁破壊を発生しやすいことが良く知られている。
FIG. 14A is a sectional view of the object to be processed used in this embodiment. The object to be processed is the silicon substrate 1
After forming a silicon dioxide film having a thickness of 100 angstroms by thermal oxidation on polycrystalline silicon film
3 is deposited, doped with phosphorus, and a resist mask 104 is formed thereon. The polycrystalline silicon 103 doped with phosphorus is widely used as a constituent material of a gate electrode of a MOS capacitor or a MOS transistor. Here, the silicon dioxide film 102 is used as a dielectric. In the processing of the polycrystalline silicon film 103 having such a structure, the uniformity, the processed shape, the high selectivity to the underlying oxide film 102, and the like, as well as the gate oxide film 102, damage the insulating characteristics. Not required. Also, it is well known that if the uniformity of the plasma is not good, a strong electric field is generated in the oxide film 102 to easily cause dielectric breakdown.

【0067】プラズマの均一性と相関の大きいガス圧力
と酸化膜の耐圧の関係を調べる実験を行った。装置とし
ては図1に示したものを用い、エッチングガスには塩素
を用い、電極に印加する高周波電力の電力150W、基
板温度を0°Cとして、被処理体をエッチングして図1
4(b)に示すMOSキャパシタを作成し、基板とゲー
ト多結晶シリコンの間の電流電圧特性を測定し、耐圧の
不良率を求めた。
An experiment was conducted to examine the relationship between the gas pressure, which has a great correlation with the plasma uniformity, and the breakdown voltage of the oxide film. The apparatus shown in FIG. 1 was used as the apparatus, chlorine was used as an etching gas, the high-frequency power applied to the electrodes was 150 W, the substrate temperature was 0 ° C., and the object was etched.
The MOS capacitor shown in FIG. 4 (b) was prepared, the current-voltage characteristics between the substrate and the gate polycrystalline silicon were measured, and the failure rate of the breakdown voltage was obtained.

【0068】その結果を表1に示す。Table 1 shows the results.

【表1】 圧力5mTorr(5×10-3Torr)では、10%
の不良が認められたが、10mTorrでは7%に減少
し、40mTorr以上では、不良は全く発生しない。
この原因は、圧力が高いほど、プラズマの均一性が向上
し、ゲート酸化膜102に、不良を生じるような電界を
生じないためである。より詳細にゲート破壊の有無を調
べた結果、圧力25mTorrが破壊が生じるか否かの
境界であることが判明した。また、エッチング速度の均
一性は、前述のレジストエッチングの実施例と同様に圧
力を上げるほど向上することも確認された。
[Table 1] At a pressure of 5 mTorr (5 × 10 −3 Torr), 10%
However, at 10 mTorr, it decreased to 7%, and at 40 mTorr or more, no defect occurred.
The reason for this is that the higher the pressure, the better the uniformity of the plasma is, and no electric field is generated in the gate oxide film 102 that may cause a defect. As a result of examining the presence / absence of gate breakdown in more detail, it was found that a pressure of 25 mTorr was the boundary of whether or not breakdown would occur. It was also confirmed that the uniformity of the etching rate was improved as the pressure was increased, as in the above-described resist etching example.

【0069】また、酸化膜に対する選択性も圧力が高い
ほど高く40mTorrで20,80mTorrでは3
5の選択比が得られた。一方、圧力が160mTorr
を超えると、マスクの下にアンダーカットが発生するな
どの問題が生じることが明らかになった。
The selectivity to the oxide film is also higher as the pressure is higher, and is higher at 40 mTorr and at 80 mTorr,
A selectivity of 5 was obtained. On the other hand, the pressure is 160 mTorr
It has been clarified that when the value exceeds the above, problems such as the occurrence of undercut under the mask occur.

【0070】表2は、多結晶シリコン、SiO2 膜のエ
ッチング速度と基板温度の関係を示す。基板温度は低温
にするほど選択比が向上し、基板温度0°C以下では特
にその効果が大きい。また、加工形状もアンダーカット
が低減し良好になる。
Table 2 shows the relationship between the etching rate of the polycrystalline silicon and SiO 2 films and the substrate temperature. As the substrate temperature is lowered, the selectivity is improved, and the effect is particularly large at a substrate temperature of 0 ° C. or lower. In addition, the processed shape is improved because undercut is reduced.

【表2】 次にエッチングガスを塩素100%から、塩素80%ヘ
リウム20%の混合ガスに切り替えると、上述のヘリウ
ムイオンによる横方向の電界遮蔽効果によって、破壊が
生じるか否かの境界は、圧力10mTorrまで下がる
ことが確認された。従って、このような軽元素ガスの添
加により、破壊なく加工できる圧力領域を広げる効果が
ある。
[Table 2] Next, when the etching gas is switched from a 100% chlorine gas to a mixed gas of 80% chlorine and 20% helium, the boundary of whether or not destruction occurs due to the above-mentioned electric field shielding effect by helium ions is reduced to a pressure of 10 mTorr. It was confirmed that. Therefore, the addition of such a light element gas has the effect of expanding the pressure range in which processing can be performed without destruction.

【0071】また、多結晶シリコンのエッチングでも、
上述のレジストの実施例と同様、電極の大きさが、エッ
チング速度の均一性に強く影響する。図15は、図1に
示した装置の電極の大きさを種々変化させたときのウエ
ハ面内でのPoly・Siのエッチング速度の特性図を
示したものである。図15(c)は、ウエハに対して半
径で15mm大きい電極による磁極に直交する方向のエッ
チング速度分布である。レジストの場合とは逆に、電子
が集まる方向の左側ほどエッチング速度が小さい。この
原因は不明であるが、勾配は比較的小さい。これに対し
(b)は、比較例として、ウエハと同じ大きさの電極を
用いたもので均一性が悪化する。また、(a)は、
(c)と同じウエハより15mm大きい電極を用いたが、
周辺の表面を保護するため、厚さ2mm石英ガラスで覆っ
た時の結果である。やはり(c)に比べ均一性が悪化し
ている。この原因は、周辺部では、印加された高周波電
界が石英板とプラズマシースの両方に分配されるため、
ウエハ表面の電界に比べ、周辺部の電界が小さくなるた
めである。
Also, in the etching of polycrystalline silicon,
As in the resist embodiment described above, the size of the electrode strongly affects the uniformity of the etching rate. FIG. 15 is a characteristic diagram of the etching rate of Poly.Si in the wafer surface when the size of the electrode of the apparatus shown in FIG. 1 is variously changed. FIG. 15C shows an etching rate distribution in a direction perpendicular to the magnetic pole by an electrode having a radius larger than the wafer by 15 mm. Contrary to the case of the resist, the etching rate is smaller on the left side in the direction in which the electrons gather. The cause is unknown, but the slope is relatively small. On the other hand, (b) shows a comparative example in which electrodes having the same size as the wafer are used, and the uniformity is deteriorated. (A)
An electrode 15 mm larger than the same wafer as in (c) was used,
The results are obtained when the surface is covered with quartz glass having a thickness of 2 mm to protect the peripheral surface. Again, the uniformity is worse than in (c). This is because in the peripheral area, the applied high-frequency electric field is distributed to both the quartz plate and the plasma sheath,
This is because the electric field at the peripheral portion is smaller than the electric field at the wafer surface.

【0072】さらに、ゲート破壊の発生頻度も(c)、
(a)、(b)の順に高くなる。従って、均一性の点で
も、ゲート破壊を防止する点でも、ウエハより大きい電
極を使用することが必要である。また。その周辺部は、
金属や炭素などの伝導性の材料で表面まで構成されてい
ることが望ましい。しかし、電極保護や、ウエハへの汚
染防止のためにやむを得ず絶縁物を使用する場合は、厚
みを極力抑えて1mm以下にすることが望ましい。
Further, the frequency of occurrence of gate destruction is (c)
It becomes higher in the order of (a) and (b). Therefore, it is necessary to use an electrode larger than the wafer in terms of uniformity and prevention of gate destruction. Also. The surrounding area is
It is desirable that the surface is made of a conductive material such as metal or carbon. However, when an insulator is unavoidably used to protect the electrodes and prevent contamination of the wafer, it is desirable to minimize the thickness to 1 mm or less.

【0073】次に、被処理物の各種材料のドライエッチ
ング特性について述べる。
Next, dry etching characteristics of various materials to be processed will be described.

【0074】図1に示した如く、本発明のドライエッチ
ング装置を用いて、シリコンMOSLSIデバイスのゲ
ート電極の加工を行うには、上述の塩素を用いる方法が
有力であるが、その他に10-2Torr以上の圧力下で
のBr2 やHBrなど臭素を含むガスを用いても加工形
状と選択性に優れたエッチングが可能である。また、こ
れらのガスにSF6 などのフッ素を含むガスを添加する
ことにより、エッチング中の堆積を減少し良好な形状が
得られる。
[0074] As shown in Figure 1, using a dry etching apparatus of the present invention, in performing the processing of the gate electrode of the silicon MOSLSI device, a method of using the above-described chlorine is dominant, other 10 -2 Even if a gas containing bromine such as Br 2 or HBr under a pressure of Torr or higher is used, etching excellent in processing shape and selectivity can be performed. Further, by adding a fluorine-containing gas such as SF 6 to these gases, deposition during etching is reduced and a good shape is obtained.

【0075】また、低抵抗の電極材料として用いられる
WSi、MoSi、TiSiなど金属シリサイドの加工
にも、本発明のドライエッチング方法は有力であり、こ
の場合、やはり塩素を含むガスや臭素を含むガスを用い
て、あるいは臭素をふくむガスとフッ素を含むガスの混
合ガスを用いて良好な加工形状と選択性を得ることがで
きる。
The dry etching method of the present invention is also effective for processing metal silicides such as WSi, MoSi, and TiSi used as low-resistance electrode materials. In this case, a gas containing chlorine or a gas containing bromine is also used. Or a mixed gas of a gas containing bromine and a gas containing fluorine can be used to obtain a good processing shape and selectivity.

【0076】シリコン基板のエッチングには、SiO2
膜をマスクとして用い、このSiO2 膜に対して選択性
を確保するには、塩素、または、臭素を含むガスが有効
である。例えばCl2 :90%、SiCl4 :10%の
混合ガスを用いて、圧力10mTorrないし50mT
orrの範囲で、600WのRF電力を印加し、SiO
2 に対し選択比15が得られた。加工形状は基板温度に
依存し70°Cで垂直、50°Cでは順テーパ状、80
°C以上では逆テーパ状となった。逆テーパ状では、薄
膜の埋め込みが困難となるため、70°C以下で加工す
ることがよい。
For etching the silicon substrate, SiO 2 was used.
In order to use the film as a mask and secure selectivity to this SiO 2 film, a gas containing chlorine or bromine is effective. For example, using a mixed gas of Cl 2 : 90% and SiCl 4 : 10%, the pressure is 10 mTorr to 50 mT.
orr range, 600 W RF power is applied and SiO
A selectivity of 15 was obtained for 2 . The processing shape depends on the substrate temperature and is vertical at 70 ° C, forward tapered at 50 ° C,
Above ° C, it became reverse tapered. Since it is difficult to embed a thin film in a reverse tapered shape, it is preferable to process at 70 ° C. or less.

【0077】また、シリコン基板のエッチングでHBr
やBr2 もエッチングガスとして用いることができるが
堆積物が発生しやすいため、SF6 などフッ素を含むガ
スと混合して用いるのがよい。
Further, HBr is removed by etching the silicon substrate.
And Br 2 can also be used as an etching gas, but since a deposit is easily generated, it is preferable to use a mixture with a gas containing fluorine such as SF 6 .

【0078】配線材料に用いられるAl−Si1%−C
u(2%)の加工にはCl2 とBCl3 の3:7ないし
7:3の混合比のガスを用い、圧力10mTorrない
し80mTorrの圧力範囲で200WのRF電力を印
加することにより、アンダーカットのない異方性エッチ
ングが確認された。エッチング速度は、Cl2 とBCl
3 が7:3の混合ガスにより、6000オングストロー
ム/minが得られた。また、Br2 とBBr3 など、
臭素を含むガスを用いても良好な異方性エッチングが実
現出来る。また、Al合金のエッチングには基板を室温
以上に加熱したほうがエッチング残りの発生を防止でき
る。
Al-Si 1% -C used for wiring material
Undercutting is performed by using a gas of Cl 2 and BCl 3 in a mixing ratio of 3: 7 to 7: 3 for the processing of u (2%) and applying 200 W of RF power in a pressure range of 10 mTorr to 80 mTorr. No anisotropic etching was observed. The etching rates are Cl 2 and BCl
With a mixed gas of 3: 7: 3, 6000 Å / min was obtained. Also, Br 2 and BBr 3 etc.
Good anisotropic etching can be realized even by using a gas containing bromine. In addition, when the Al alloy is etched, heating the substrate to room temperature or higher can prevent the occurrence of etching residue.

【0079】絶縁材料として用いられるSiO2 膜、リ
ン添加シリカガラス、ボロン−リン添加シリカガラスの
加工には、CHF3 ガスを用いることができる。表3
は、このような材料でエッチングする場合のエッチング
条件と、エッチング速度、壁側の傾斜角度の関係を示
す。
CHF 3 gas can be used for processing the SiO 2 film, the phosphor-doped silica glass, and the boron-phosphorus-doped silica glass used as the insulating material. Table 3
Shows the relationship between the etching conditions when etching with such a material, the etching rate, and the inclination angle on the wall side.

【表3】 壁側の傾斜角度は、圧力が高いほど、また、基板温度が
低いほど小さくなる傾向があり、これらのパラメータに
より傾斜角度を自由に設定することが出来る。また、C
4 を添加すると傾斜角は大となり、CH2 2 を添加
すると小となる傾向がありこれらのガス添加により、側
壁傾斜角を制御することも可能である。
[Table 3] The inclination angle on the wall side tends to be smaller as the pressure is higher and the substrate temperature is lower, and the inclination angle can be freely set by these parameters. Also, C
The addition of F 4 tends to increase the inclination angle, and the addition of CH 2 F 2 tends to decrease the inclination angle. By adding these gases, the inclination angle of the side wall can be controlled.

【0080】また、一般式Cl Hm Fn (m+n= 2l+2)
で表せるガスであれば、前述したシリカガラス等の加工
に用いることができる。
The general formula Cl Hm Fn (m + n = 2l + 2)
Any gas can be used for processing the above-mentioned silica glass or the like.

【0081】以上述べたように本発明の実施例方法によ
り、レジストおよび多結晶シリコンを加工する場合、エ
ッチングガス圧力を、10mTorr以上の範囲に設定
することにより、エッチング速度の均一性が確保される
とともに、プラズマの不均一に起因する加工形状の異常
や、ゲート酸化膜に対する損傷を低減できることを明ら
かにした。このような、ガス圧力と、放電の均一性の間
の関係は、比較的ガスの種類には依存しない一般的なも
のである。すなわち、前述の実施例以外にも、Cl Hm
Fn (m+n= 2l +2)ガスを用いたSiO2 膜のエッチン
グや、Br系ガスを用いた単結晶シリコンのエッチング
など種々のエッチングガスと被処理物の関係においても
同様の圧力範囲を使用することによって、均一なエッチ
ングを実現することが可能である。
As described above, when processing the resist and polycrystalline silicon by the method of the embodiment of the present invention, the uniformity of the etching rate is ensured by setting the etching gas pressure to a range of 10 mTorr or more. At the same time, it was revealed that abnormalities in the processed shape due to non-uniform plasma and damage to the gate oxide film can be reduced. Such a relationship between gas pressure and discharge uniformity is a general one that is relatively independent of gas type. That is, in addition to the above-described embodiment, Cl Hm
The same pressure range is applied to the relationship between various etching gases and a processing object such as etching of a SiO 2 film using Fn (m + n = 2l + 2) gas and etching of single crystal silicon using a Br-based gas. By using, it is possible to realize uniform etching.

【0082】また、酸素や塩素に対し、ヘリウムガスを
添加することで、均一性、加工形状が改善され、ゲート
破壊も起こりにくくなる。この効果は、軽元素イオンの
移動度の大きさによるものであり、水素を添加しても同
様の効果が得られる。また、HClや、HBrなど分子
内に水素を含む化合物ガスを用いても同様の効果が得ら
れる。
Further, by adding helium gas to oxygen and chlorine, uniformity and processed shape are improved, and gate breakdown is less likely to occur. This effect depends on the mobility of the light element ions, and the same effect can be obtained by adding hydrogen. Similar effects can be obtained by using a compound gas containing hydrogen in a molecule such as HCl or HBr.

【0083】また、本実施例では、レジスト、多結晶シ
リコン、単結晶シリコン、金属シリサイド、シリカガラ
ス、Al合金の加工について述べたが、本発明はこれら
に限定されるものではなく、各種のシリカガラス、Al
または、Al合金または、銅、タングステンなどの金属
など種々の薄膜または、表面の微細加工に応用すること
ができる。
In this embodiment, the processing of resist, polycrystalline silicon, single crystal silicon, metal silicide, silica glass, and Al alloy has been described. However, the present invention is not limited to these. Glass, Al
Alternatively, the present invention can be applied to various thin films such as Al alloys or metals such as copper and tungsten, or fine processing of the surface.

【0084】以上述べた本発明によるドライエッチング
方法の実施例は、図1に示したドライエッチング装置の
みならず後述する図16,図17に示す如き実施例装置
を用いて実施することが可能である。
The embodiment of the dry etching method according to the present invention described above can be carried out not only using the dry etching apparatus shown in FIG. 1 but also using an embodiment apparatus shown in FIGS. is there.

【0085】図16は本発明の他の実施例装置の概略構
成図である。なお図1と同一の部分には、同一符号を付
して、その詳しい説明は省略する。
FIG. 16 is a schematic structural view of an apparatus according to another embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0086】この装置では、ウエハ14を載置する第1
の電極111と、これに対向する第2の電極112、接
地され反応容器を兼ねた第3の電極113を有してお
り、第1の電極111と、第2の電極112の双方に高
周波電力を印加し得る構造となっている。
In this apparatus, the first
Electrode 111, a second electrode 112 opposed thereto, and a third electrode 113 which is grounded and serves also as a reaction vessel. High-frequency power is applied to both the first electrode 111 and the second electrode 112. Can be applied.

【0087】第1の電極111に対しては、高周波発振
器114の出力信号を増幅器115で増幅した後、イン
ピーダンス整合器116を介して高周波が印加される。
第2の電極112に対しては、発振器114の出力信号
を位相調整器117を経て増幅器118で増幅した後、
インピーダンス整合器119を介して高周波が印加され
る。従って、双方の電極に対して同一の発振器114を
用いているため、両者の電極に印加される高周波は、位
相調整器117によって設定される一定の位相関係に保
持されるため、安定な放電が保持される。また、位相関
係を最適に調整することによりエッチング速度も最大と
なる。
After the output signal of the high-frequency oscillator 114 is amplified by the amplifier 115, a high frequency is applied to the first electrode 111 via the impedance matching device 116.
For the second electrode 112, after the output signal of the oscillator 114 is amplified by the amplifier 118 via the phase adjuster 117,
High frequency is applied via the impedance matching device 119. Therefore, since the same oscillator 114 is used for both electrodes, the high frequency applied to both electrodes is maintained in a constant phase relationship set by the phase adjuster 117, so that a stable discharge occurs. Will be retained. Further, by optimally adjusting the phase relationship, the etching rate is maximized.

【0088】この実施例では、増幅器115、及び11
8を調節することにより、双方の電極に発生する自己バ
イアス電圧を任意の比率に設定できる。その結果、上部
電極と下部電極上における電子のドリフトのバランスを
取ることができ、均一なエッチングが可能となる。
In this embodiment, the amplifiers 115 and 11
By adjusting 8, the self-bias voltage generated at both electrodes can be set to an arbitrary ratio. As a result, the drift of electrons on the upper electrode and the lower electrode can be balanced, and uniform etching can be performed.

【0089】また、本実施例の構成によれば、被エッチ
ング材料や、要求される加工特性に応じて、両電極に発
生する電界をそれぞれ自由に設定できる特徴があり、よ
り高精度で選択性に優れた条件でエッチングを行うこと
ができる。
Further, according to the structure of this embodiment, the electric field generated at both electrodes can be freely set according to the material to be etched and the required processing characteristics. Etching can be performed under excellent conditions.

【0090】また、発振器114を2つ設けて、両電極
に互いに異なる周波数の電界を印加するようにしてもよ
い。例えば、第2の電極112に対しては、イオンが追
随できない程度の高周波を印加し、第1の電極111に
は、低周波の電圧を印加すれば、第2の電極材料の消耗
を防ぎながら、第1の電極上のウエハ14だけを選択的
にエッチングすることができる。
Further, two oscillators 114 may be provided to apply electric fields having different frequencies to both electrodes. For example, by applying a high frequency to the second electrode 112 such that ions cannot follow the electrode and applying a low frequency voltage to the first electrode 111, the second electrode 112 can be prevented from being consumed. , Only the wafer 14 on the first electrode can be selectively etched.

【0091】図17は本発明のさらに他の実施例装置の
概略構成図である。なお図16と同一の部分には、同一
符号を付して、その詳しい説明は省略する。
FIG. 17 is a schematic structural view of an apparatus according to still another embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 16 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0092】この実施例では第2の電極112に対し
て、直接に高周波を印加する変わりに、アースとの間の
コンデンサ121と可変のインダクタ122を直列に接
続してアースしたものである。コンデンサ121は電極
112を直流的に絶縁する効果があり、インダクタ12
2を調整することによって、第2の電極112に誘導さ
れる高周波信号の位相を調整でき、第2の電極112の
表面に発生する自己バイアス電圧を可変することができ
る。その結果上述の実施例と同様に、上部電極と下部電
極上における電子のドリフトのバランスを取ることがで
き、均一なエッチングが可能となる。さらに、第2電極
112に印加される高周波の位相を調整すると、プラズ
マを電極の中心に集め、中心のプラズマ密度を高めるこ
とができる。また、プラズマを電極の周辺に分散させる
こともできる。
In this embodiment, instead of directly applying a high frequency to the second electrode 112, a capacitor 121 and a variable inductor 122 connected to the ground are connected in series and grounded. The capacitor 121 has an effect of insulating the electrode 112 in a DC manner.
By adjusting 2, the phase of the high-frequency signal guided to the second electrode 112 can be adjusted, and the self-bias voltage generated on the surface of the second electrode 112 can be varied. As a result, similarly to the above-described embodiment, the electron drift on the upper electrode and the lower electrode can be balanced, and uniform etching can be performed. Further, by adjusting the phase of the high frequency applied to the second electrode 112, plasma can be collected at the center of the electrode, and the plasma density at the center can be increased. Also, the plasma can be dispersed around the electrodes.

【0093】なお、第2電極112に接続されるインダ
クタ122とコンデンサ121のインピーダンスは、配
線の抵抗も含めて高周波発振器114のインピーダンス
とマッチングさせるのが好ましい。また、第3電極11
3にはアース線が接続されているが、インピーダンスを
有しているので部分的に誘導電圧が発生し、電位を有し
ている。
It is preferable that the impedance of the inductor 122 and the capacitor 121 connected to the second electrode 112 match the impedance of the high-frequency oscillator 114 including the resistance of the wiring. Also, the third electrode 11
Although a ground wire is connected to 3, an induced voltage is partially generated due to the presence of an impedance and thus has a potential.

【0094】この実施例は上述の装置に比べると、上部
電極112の表面に発生する自己バイアス電極の可変の
範囲は狭いが、構造が比較的簡単で、安価に実現できる
特徴がある。なお、インダクタ122は予め最適化され
た固定値を有するものを用いてもよい。また、この構成
とは逆に、第2の電極112の側に高周波電圧を印加
し、第1の電極とアースとの間にコンデンサ121と可
変のインダクタ122を挿入してもよい。
Although this embodiment has a narrower variable range of the self-bias electrode generated on the surface of the upper electrode 112 than the above-described apparatus, it has a feature that the structure is relatively simple and can be realized at low cost. Note that the inductor 122 may have a fixed value optimized in advance. Conversely, a high frequency voltage may be applied to the second electrode 112 side, and the capacitor 121 and the variable inductor 122 may be inserted between the first electrode and the ground.

【0095】[0095]

【発明の効果】請求項1及びの各発明によれば、磁場
発生磁気回路は、磁化方向の両端面を壁部として階段状
またはテーパ状に窪んだ凹部を有する磁石ブロックで構
成されるため、壁面の内面、外面間に形成される磁力線
は、前記壁部の頂点付近にとじ込めることができ、均一
な磁界が得られ、高精度かつ、ダメージの少いマグネト
ロンエッチングが実現できる。請求項2及びの各発明
によれば、垂直磁界成分を水平磁界の1/4以下に抑制
することができる。請求項3の発明によれば、磁力線に
直交する方向のエッチング速度の均一性を向上させるこ
とができる
According to the first and fourth aspects of the present invention, the magnetic field generating magnetic circuit has a stepped shape with both end surfaces in the magnetization direction as walls.
Or, because it is constituted by a magnet block having a concave portion depressed in a tapered shape, the magnetic field lines formed between the inner surface and the outer surface of the wall surface can be closed near the apex of the wall portion, and a uniform magnetic field is obtained, Magnetron etching with high accuracy and little damage can be realized. According to each of the second and fifth aspects, the vertical magnetic field component can be suppressed to 1 / or less of the horizontal magnetic field. According to the third aspect of the present invention, it is possible to improve the uniformity of the etching rate in the direction perpendicular to the line of magnetic force .

【0096】請求項の発明によれば、エッチングガス
の圧力を10-2Torr以上の圧力に設定することによ
り、放電の均一性を良好でき、加工形状の異方性と、エ
ッチング速度の均一性の優れた微細加工が可能となる。
請求項の発明によれば、選択比が向上すると共に、加
工形状もアンダーカットが低減して良好とすることがで
きる。請求項の発明によれば、電子密度の偏りにより
横方向の電界が生じても、これらの軽イオンが速やかに
移動し電荷を中和し、電界を遮蔽できる。また、エッチ
ング速度の均一性も向上する
According to the sixth aspect of the invention, by setting the pressure of the etching gas to a pressure of 10 -2 Torr or more, the uniformity of the discharge can be improved, the anisotropy of the processed shape, and the uniformity of the etching rate Excellent fine processing is possible.
According to the seventh aspect of the present invention, the selectivity can be improved, and the processed shape can be made favorable by reducing the undercut. According to the invention of claim 8 , even if a lateral electric field is generated due to the bias of the electron density, these light ions move quickly, neutralize the charge, and can shield the electric field. Also, the uniformity of the etching rate is improved .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のドライエッチング装置の実施例の概略
構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a dry etching apparatus of the present invention.

【図2】(A)、(B)はそれぞれ本発明の実施例装置
に用いられる永久磁石の平面図及び断面図である。
FIGS. 2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view, respectively, of a permanent magnet used in an apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図3】比較例としてのマグネトロンエッチング装置の
概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a magnetron etching apparatus as a comparative example.

【図4】図3の装置に用いられる永久磁石の概略斜視図
である。
FIG. 4 is a schematic perspective view of a permanent magnet used in the device of FIG.

【図5】(A),(B)はそれぞれ従来のマグネトロン
エッチング装置の問題点を説明するための説明図であ
る。
FIGS. 5A and 5B are explanatory views for explaining problems of the conventional magnetron etching apparatus.

【図6】(A),(B)はそれぞれ従来の異なるマグネ
トロンエッチング装置の問題点を説明するための説明図
である。
FIGS. 6A and 6B are explanatory views for explaining problems of different conventional magnetron etching apparatuses.

【図7】(A)は実験装置の概略構成図、(B)は実験
結果の特性図である。
FIG. 7A is a schematic configuration diagram of an experimental device, and FIG. 7B is a characteristic diagram of an experimental result.

【図8】(A)〜(C)は本発明のドライエッチング方
法の実施例によるレジストエッチングを説明するための
説明図である。
FIGS. 8A to 8C are explanatory diagrams for explaining resist etching according to an embodiment of the dry etching method of the present invention.

【図9】本発明のドライエッチング方法の実施例による
レジストエッチングの特性図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram of resist etching according to an embodiment of the dry etching method of the present invention.

【図10】(A),(B)はそれぞれ、ガス圧力とプラ
ズマの均一性を説明するための説明図である。
FIGS. 10A and 10B are explanatory diagrams for explaining gas pressure and plasma uniformity, respectively.

【図11】本発明のドライエッチング方法の実施例によ
るレジストエッチングの特性図である。
FIG. 11 is a characteristic diagram of resist etching according to an embodiment of the dry etching method of the present invention.

【図12】本発明のドライエッチング方法の実施例によ
るエッチング速度の均一性を説明するための特性図であ
る。
FIG. 12 is a characteristic diagram for explaining uniformity of an etching rate according to an embodiment of the dry etching method of the present invention.

【図13】(A),(B)はそれぞれ本発明のドライエ
ッチング方法の実施例における軽元素ガスの効果を説明
するための説明図である。
FIGS. 13A and 13B are explanatory diagrams for explaining the effect of a light element gas in an embodiment of the dry etching method of the present invention.

【図14】(A),(B)はそれぞれ本発明のドライエ
ッチング装置の実施例に使用した被処理体の概略断面図
である。
FIGS. 14A and 14B are schematic cross-sectional views of an object to be processed used in an embodiment of the dry etching apparatus of the present invention.

【図15】本発明のドライエッチング装置の実施例によ
る多結晶シリコンエッチングの特性図である。
FIG. 15 is a characteristic diagram of polycrystalline silicon etching according to an embodiment of the dry etching apparatus of the present invention.

【図16】本発明によるドライエッチング装置の他の実
施例を示す概略構成図である。
FIG. 16 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the dry etching apparatus according to the present invention.

【図17】本発明によるドライエッチング装置の他の実
施例を示す概略構成図である。
FIG. 17 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the dry etching apparatus according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 真空処理室 22,24 平行平板電極 30 永久磁石 32 段付き凹部 36 回転軸 40〜46 壁部 80,101 ウエハ 81 レジスト 82 SOG 83 レジスト 91,92 強い発光部 102 SiO2 膜 103 多結晶シリコン 111 第1の電極 112 第2の電極 113 第3の電極 114 発振器 115,118 増幅器 116,119 インピータンス整合器 117 位相調整器 120 絶縁物 121 コンデンサ 122 可変インダクタ
TE039101
Reference Signs List 20 vacuum processing chamber 22, 24 parallel plate electrode 30 permanent magnet 32 stepped recess 36 rotation axis 40-46 wall 80, 101 wafer 81 resist 82 SOG 83 resist 91, 92 strong light emitting section 102 SiO 2 film 103 polycrystalline silicon 111 First electrode 112 Second electrode 113 Third electrode 114 Oscillator 115, 118 Amplifier 116, 119 Impedance matcher 117 Phase adjuster 120 Insulator 121 Capacitor 122 Variable inductor
TE039101

フロントページの続き (72)発明者 岡野 晴雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝 総合研究所内 (72)発明者 奥村 勝弥 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝 多摩川工場内 (72)発明者 久保田 紳治 東京都新宿区西新宿2丁目3番1号 東 京エレクトロン株式会社内 (72)発明者 熊谷 浩洋 東京都新宿区西新宿2丁目3番1号 東 京エレクトロン株式会社内 (72)発明者 荒見 淳一 東京都新宿区西新宿2丁目3番1号 東 京エレクトロン株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−174227(JP,A) 特開 平2−201923(JP,A) 特開 昭63−184333(JP,A) 特開 平2−224239(JP,A) 特開 昭61−63021(JP,A) 特開 平1−302726(JP,A) 特開 平1−251735(JP,A) 特開 平2−298024(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 C23F 4/00 Continuing from the front page (72) Inventor Haruo Okano 1 Toshiba-cho, Komukai-shi, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Within Toshiba Research Institute, Inc. Inside the Toshiba Tamagawa Plant (72) Inventor Shinji Kubota 2-3-1, Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Tokyo Electron Limited (72) Inventor Hirohiro Kumagai 2-3-1, Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo East Inside Kyoto Electron Co., Ltd. (72) Inventor Junichi Arami 2-3-1, Nishi Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Tokyo Electron Co., Ltd. (56) References JP-A-2-174227 (JP, A) JP-A-2 JP-A-201923 (JP, A) JP-A-63-184333 (JP, A) JP-A-2-224239 (JP, A) JP-A-61-63021 (JP, A) JP-A-1-302726 (JP, A) JP-A-1-251735 (JP, A) JP-A-2-298024 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01 L 21/3065 C23F 4/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 真空容器と、 この真空容器内に配置される被処理物を載置する第1の
電極、及びこれと対向する第2の電極からなる一対の平
行電極と、 前記真空容器内にエッチングガスを導入する手段と、 磁石ブロックの両端面に逆極性の主磁極が設けられると
ともに前記両端面間の前記磁石ブロックには階段状もし
くはテーパー状に窪んだ凹部が形成され、かつ前記凹部
が前記第2の電極の裏面に相対して配置された磁場発生
磁気回路と、前記磁場発生磁気回路を回転軸廻りに回転駆動する手段
と、 前記電極の少なくとも一方に電界を印加する手段とを備
え、 前記平行電極間に放電を誘起して前記被処理物をエッチ
ングするドライエッチング装置。
1. A vacuum vessel, a pair of parallel electrodes including a first electrode on which an object to be processed placed in the vacuum vessel is placed, and a second electrode opposed to the first electrode, Means for introducing an etching gas into the magnet block, main magnet poles of opposite polarity are provided on both end faces of the magnet block, and the magnet block between the both end faces is formed with a stepped or tapered recess, and the recess is formed. A magnetic field generating magnetic circuit disposed opposite to the back surface of the second electrode, and means for driving the magnetic field generating magnetic circuit to rotate about a rotation axis
And a means for applying an electric field to at least one of the electrodes, and a dry etching apparatus for inducing a discharge between the parallel electrodes to etch the workpiece.
【請求項2】 請求項1において、 前記磁場発生磁気回路によって前記電極間に印加される
磁界の前記被処理物表面上における垂直成分は、水平成
分の1/4以下に抑制されてなることを特徴とするドラ
イエッチング装置。
2. The method according to claim 1, wherein a vertical component of the magnetic field applied between the electrodes by the magnetic field generating magnetic circuit on the surface of the workpiece is suppressed to に or less of a horizontal component. Features a dry etching device.
【請求項3】 請求項1において、 前記第1の電極は、前記被処理物よりも大なる面積を有
しており、前記被処理物が載置されない部分は、伝導性
の材料または、厚さ1mm以下の絶縁物で被覆されてい
ることを特徴とするドライエッチング装置。
3. The device according to claim 1, wherein the first electrode has an area larger than the object to be processed, and the portion on which the object to be processed is not placed is made of a conductive material or a thick material. A dry etching apparatus, which is covered with an insulator having a thickness of 1 mm or less.
【請求項4】 真空容器内にエッチングガスを導入する
とともに、前記真空容器内に設けられた第1の電極上に
被処理物を載置し、前記第1の電極に対向する第2の電
極の裏面側に、磁石ブロックの両端面が逆極性の主磁極
を有し、前記両端面間の前記磁石ブロックには階段状も
しくはテーパー状に窪んだ凹部が形成されて前記主磁極
の背後の凹部の面に前記主磁極とは逆極性の補償用磁極
が設けられた磁場発生磁気回路を配置して、前記磁場発
生磁気回路を回転させることにより、前記第1の電極近
傍にほぼ平行な磁界を生成するとともに、前記電極間に
電界を印加して放電を誘起し前記被処理物をエッチング
するドライエッチング方法。
4. An etching gas is introduced into a vacuum vessel, and a workpiece is placed on a first electrode provided in the vacuum vessel, and a second electrode facing the first electrode is provided. On the back side of the magnet block, both end faces of the magnet block have main magnetic poles of opposite polarities, and the magnet block between the both end faces is formed with a concave portion recessed in a stepped or tapered shape, and a concave portion behind the main magnetic pole is formed. the on face the main magnetic pole by placing the field generating magnetic circuit compensating magnetic poles of opposite polarity are provided, the magnetic field onset
A dry etching method for generating a substantially parallel magnetic field in the vicinity of the first electrode by rotating a raw magnetic circuit, and applying an electric field between the electrodes to induce a discharge to etch the workpiece.
【請求項5】 請求項において、 前記第1の電極表面における磁界の垂直成分が、水平成
分の1/4以下に抑制されてなることを特徴とするドラ
イエッチング方法。
5. The dry etching method according to claim 4 , wherein a vertical component of the magnetic field on the surface of the first electrode is suppressed to 1 / or less of a horizontal component.
【請求項6】 請求項において、 前記エッチングガスの圧力は、10-2Torr以上に制
御されることを特徴とするドライエッチング方法。
6. The dry etching method according to claim 4 , wherein the pressure of the etching gas is controlled to 10 −2 Torr or more.
【請求項7】 請求項において、 前記第1の電極の温度制御を行なうとともに、前記被処
理物を前記第1の電極に対して静電チャックを用いて固
着して熱接触を確保することにより、該被処理物の温度
を制御することを特徴とするドライエッチング方法。
7. The method according to claim 4 , wherein the temperature of the first electrode is controlled, and the object is fixed to the first electrode by using an electrostatic chuck to secure thermal contact. And controlling the temperature of the object to be processed.
【請求項8】 請求項において、 前記エッチングガスは、少なくとも水素またはヘリウム
のいずれかを含む混合ガスであることを特徴とするドラ
イエッチング方法。
8. The dry etching method according to claim 4 , wherein the etching gas is a mixed gas containing at least one of hydrogen and helium.
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