JP3516741B2 - Plasma processing method - Google Patents

Plasma processing method

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JP3516741B2 JP28627994A JP28627994A JP3516741B2 JP 3516741 B2 JP3516741 B2 JP 3516741B2 JP 28627994 A JP28627994 A JP 28627994A JP 28627994 A JP28627994 A JP 28627994A JP 3516741 B2 JP3516741 B2 JP 3516741B2
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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、LSI製造用の大口径
の半導体ウェハ、あるいは半導体プロセスの応用で製造
可能なフラット・パネル・ディスプレイ(FPD)製造
用の大面積基板に対し、均一なプラズマ密度を達成でき
る領域が限られているプラズマ源であっても基板の全面
に均一なプラズマ処理を施すことが可能なプラズマ装置
を用いて均一なドライエッチング等のプラズマ処理を行
う方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a uniform plasma for a large-diameter semiconductor wafer for manufacturing LSI or a large-area substrate for manufacturing flat panel display (FPD) which can be manufactured by application of a semiconductor process. The present invention relates to a method of performing uniform plasma processing such as dry etching using a plasma apparatus capable of performing uniform plasma processing on the entire surface of a substrate even with a plasma source having a limited region where density can be achieved.

【0002】[0002]

【従来の技術】VLSIやULSIの製造分野において
は、高集積化に伴う加工パターンの微細化が進む一方で
1チップ当たりの面積が拡大しており、生産性を確保す
る必要から直径8インチ(約200mm)もの大口径ウ
ェハが用いられるようになっている。したがって、かか
る大口径ウェハに対応できる製造プロセスや製造装置の
開発が、重要なテーマとなりつつある。特にドライエッ
チングに関しては、有磁場マイクロ波プラズマ装置,誘
導結合プラズマ装置,ヘリコン波プラズマ装置といっ
た、1×1011/cm3 台のイオン密度を達成可能ない
わゆる高密度プラズマ装置が開発されてきている。
2. Description of the Related Art In the manufacturing field of VLSI and ULSI, the area per chip is increasing while the miniaturization of the processing pattern is progressing with the high integration, and the diameter of 8 inches ( A large-diameter wafer having a size of about 200 mm has been used. Therefore, development of a manufacturing process and a manufacturing apparatus capable of handling such a large diameter wafer is becoming an important theme. Particularly for dry etching, so-called high-density plasma devices capable of achieving an ion density of 1 × 10 11 / cm 3 such as a magnetic field microwave plasma device, an inductively coupled plasma device, and a helicon wave plasma device have been developed. .

【0003】有磁場マイクロ波プラズマ装置は、8.7
5×10-2T(875G)の磁場中で磁力線を軸に2.
45GHzで回転する電子に、磁場と直交する2.45
GHzのマイクロ波電界を印加してそのエネルギーを電
子に共鳴吸収させるものであり、電子はラーモア半径を
拡大しながら弱磁場方向に加速されることにより、ガス
と衝突して高密度のプラズマを生成する。
A magnetic field microwave plasma device has a capacity of 8.7.
1. In the magnetic field of 5 × 10 -2 T (875 G), with the magnetic force line as the axis.
2.45 orthogonal to the magnetic field for electrons rotating at 45 GHz
A microwave electric field of GHz is applied to cause the energy to be resonantly absorbed by electrons. The electrons are accelerated in the weak magnetic field direction while expanding the Larmor radius, and collide with gas to generate high-density plasma. To do.

【0004】誘導結合プラズマ装置は、図7の(a)図
に示されるように、チャンバ30の一部を構成する絶縁
性シリンダ32の外側にマルチターン・アンテナ33を
配した構成を有し、このマルチターン・アンテナ33に
よって誘導され経時的に変動する磁界に沿って電子を回
転させることでプラズマを励起するものである。チャン
バ30の天井部は、矢印D方向から供給されるガスの流
路を兼ねた絶縁性の天板31より構成され、内部は底面
の排気孔36を通じて高真空系統により矢印C方向に排
気されている。マルチターン・アンテナ33へのパワー
供給は、プラズマ励起用RF電源35からマッチング・
ネットワーク34を介して行われる。また、ウェハWを
載置するステージには、バイアス印加用RF電源から3
9からマッチング・ネットワーク38を介してバイアス
・パワーが印加できるようになされている。なお、誘導
結合プラズマ装置には図7に示されるタイプの他、絶縁
性の天板31の上方に渦巻き状のアンテナを配したタイ
プも知られている。
As shown in FIG. 7 (a), the inductively coupled plasma device has a structure in which a multi-turn antenna 33 is arranged outside an insulating cylinder 32 forming a part of a chamber 30, Plasma is excited by rotating electrons along a magnetic field that is induced by the multi-turn antenna 33 and changes with time. The ceiling of the chamber 30 is composed of an insulating top plate 31 that also serves as a flow path for gas supplied from the direction of arrow D, and the inside is exhausted in the direction of arrow C by a high vacuum system through an exhaust hole 36 on the bottom surface. There is. Power is supplied to the multi-turn antenna 33 from the plasma excitation RF power supply 35 by matching.
This is done via the network 34. Further, the stage on which the wafer W is mounted is connected to the RF power source for bias application from the stage 3
Bias power can be applied from 9 through the matching network 38. In addition to the type shown in FIG. 7, a type in which a spiral antenna is arranged above an insulating top plate 31 is also known as the inductively coupled plasma device.

【0005】ヘリコン波プラズマ装置は、絶縁性のプラ
ズマ生成チャンバをループ・アンテナとソレノイド・コ
イルとで周回することにより、磁場中を低周波数で伝搬
できるヘリコン波を生成させ、これを高密度プラズマ生
成に利用するものである。ヘリコン波は、その位相速度
よりも熱速度のやや小さい電子に衝突を起こすことなく
効率良くエネルギーを与えてこれを加速することができ
る。この過程は、ランダウ減衰と呼ばれている。
The helicon wave plasma device circulates an insulating plasma generation chamber with a loop antenna and a solenoid coil to generate a helicon wave which can propagate in a magnetic field at a low frequency, and generates this high density plasma. It is used for. The helicon wave can efficiently give energy to an electron having a thermal velocity slightly smaller than its phase velocity without causing collision and accelerate the electron. This process is called Landau damping.

【0006】以上、LSIのドライエッチングに関連し
て開発されてきた装置について説明したが、大面積基板
を取り扱うプロセスはLSI以外の分野にもあり、たと
えば、液晶ディスプレイ(LCD),エレクトロルミネ
ッセンス・ディスプレイ(ELD),フィールド・エミ
ッション・ディスプレイ(FED)といったFPDの製
造分野がその例である。FPDの分野では、エッチング
と言えばウェットエッチングが従来の主流であったが、
近年はドライエッチングへ徐々に移行する必要性が指摘
されている。FPDの場合、一辺の長さが40〜80c
mにも及ぶ大面積基板上に電極や水平/垂直アドレス線
等の微細配線のアレイを形成するが、このアレイの高精
細化やパネルの大型化に伴って選択比や加工精度に対す
る要求が厳しくなっているからである。
Although the apparatus developed in connection with the dry etching of LSI has been described above, there are processes for handling a large area substrate in fields other than LSI, such as a liquid crystal display (LCD) and an electroluminescence display. Examples are FPD manufacturing fields such as (ELD) and field emission display (FED). In the field of FPDs, wet etching has been the mainstream in the past when it comes to etching.
Recently, it has been pointed out that it is necessary to gradually shift to dry etching. In the case of FPD, the length of one side is 40-80c
Arrays of fine wiring such as electrodes and horizontal / vertical address lines are formed on a large-area substrate of up to m, but the demand for selection ratio and processing accuracy becomes strict as the array becomes finer and the panel becomes larger. Because it has become.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、現状のドラ
イエッチング装置の大きな課題のひとつに、均一性の向
上が挙げられる。
By the way, one of the major problems of the present dry etching apparatus is improvement of uniformity.

【0008】上述の高密度プラズマ装置の中で最も良く
理解されている有磁場マイクロ波プラズマ装置の場合、
口径8インチ以上のウェハに対応させようとすると、大
きなエッチング・チャンバ内に高度に均一な磁界やマイ
クロ波電界を生成させる手段が必要となる。すなわち、
磁界を均一化するためには一般に大型で高価なソレノイ
ド・コイルを要し、たとえばひとつの方法として、共鳴
吸収点(ECRポイント)を広げるために主コイルの他
にサブコイルを設けること等が行われている。一方、マ
イクロ波電界を均一化するためには、複雑なモード制御
が必要となり、この対策のひとつとしてエッチング・チ
ャンバの内壁面近傍に多数のマイクロ波導波管を配し、
外部に多極磁石を配して導波管周囲でECR放電を起こ
す装置が知られている。
In the case of the magnetic field microwave plasma device which is best understood among the above-mentioned high-density plasma devices,
In order to deal with a wafer having a diameter of 8 inches or more, a means for generating a highly uniform magnetic field or microwave electric field in a large etching chamber is required. That is,
Generally, a large and expensive solenoid coil is required to make the magnetic field uniform. For example, one method is to provide a sub coil in addition to the main coil to widen the resonance absorption point (ECR point). ing. On the other hand, in order to make the microwave electric field uniform, complicated mode control is required. As one of the countermeasures, a large number of microwave waveguides are arranged near the inner wall surface of the etching chamber,
A device is known in which a multi-pole magnet is arranged outside and an ECR discharge is generated around the waveguide.

【0009】これらの対策は、いずれもプラズマ装置の
巨大化、重量化、高コスト化につながるものである。し
かし、エッチング・チャンバの容積が増大すればその内
部で安定に存在できる電磁界の伝搬モード数も増える。
たとえば、第40回応用物理学関係連合講演会(199
3年春季年会)講演予稿集p.17,講演番号30a−
X−6には、複数の安定な状態間におけるエネルギー遷
移が、プラズマ不安定化の原因となることが述べられて
いる。
All of these measures lead to the enormous size, weight and cost of the plasma device. However, as the volume of the etching chamber increases, the number of electromagnetic field propagation modes that can stably exist inside the etching chamber also increases.
For example, the 40th Joint Lecture on Applied Physics (199
3rd Spring Annual Meeting) Proceedings Proceedings p. 17, lecture number 30a-
It is stated in X-6 that energy transition between a plurality of stable states causes plasma destabilization.

【0010】近年開発されてきた誘導結合プラズマ装置
やヘリコン波プラズマ装置は、上述の有磁場マイクロ波
プラスマ装置に比べれば一般にプラズマ密度の均一性は
高いと言われている。これは、これらのプラズマ装置に
おけるプラズマ生成の原理が、有磁場マイクロ波プラズ
マ装置のような共鳴吸収ではないために、ある程度広い
範囲内でのプラズマ生成が可能とされているからであ
る。しかし、たとえば誘導結合プラズマ装置についてみ
ると、図7の(b)図に示されるように、均一プラズマ
密度領域はやはりチャンバの中央寄りに存在し、内壁面
近傍ではプラズマ密度が低下している。したがって、均
一プラズマ密度領域の拡大には自ずと限度がある。
It is said that the inductively coupled plasma device and the helicon wave plasma device which have been developed in recent years generally have higher uniformity of plasma density than the above-mentioned magnetic field microwave plasma device. This is because the principle of plasma generation in these plasma devices is not resonance absorption as in the magnetic field microwave plasma device, and therefore plasma generation is possible within a relatively wide range. However, in an inductively coupled plasma device, for example, as shown in FIG. 7B, the uniform plasma density region still exists near the center of the chamber, and the plasma density decreases near the inner wall surface. Therefore, the expansion of the uniform plasma density region is naturally limited.

【0011】一方、ヘリコン波プラズマ装置の場合は、
プラズマ生成チャンバを周回するソレノイド・コイルを
内側コイルと外側コイルとの2重構成としたものが知ら
れており、これら内外のコイルに供給する電流値の比率
を最適化することでイオン電流密度の分布を制御して、
大口径ウェハのプラズマ処理に対応できるようになされ
ている。しかし、プラズマ生成チャンバの直径が生成す
るヘリコン波の波長にほぼ合致されているため、半導体
ウェハの寸法をはるかに上回るようなFPD基板の加工
には、現状のままではやはり対応することができない。
On the other hand, in the case of a helicon wave plasma device,
It is known that the solenoid coil that circulates in the plasma generation chamber has a double structure of an inner coil and an outer coil. By optimizing the ratio of the current values supplied to these inner and outer coils, the ion current density can be improved. Control the distribution,
It is designed for plasma processing of large diameter wafers. However, since the diameter of the plasma generation chamber substantially matches the wavelength of the generated helicon wave, it is still impossible to process the FPD substrate that far exceeds the size of the semiconductor wafer as it is.

【0012】このように、今後の大面積基板のプラズマ
処理を目指すにあたり、現有のプラズマ装置を単に比例
拡大するのみでは、占有スペースの拡大、コストの増
大、制御性の低下等の問題が生ずる他、装置によっては
比例拡大そのものが理論的に不可能な場合もあり、対応
は極めて困難である。そこで本発明は、高密度プラズマ
による高精度プラズマ処理、特に高精度ドライエッチン
グを、通常程度の寸法で実現できるプラズマ処理方法を
提供することを目的とする。
As described above, when aiming at the plasma treatment of a large area substrate in the future, if the existing plasma device is simply enlarged in proportion, problems such as an increase in occupied space, an increase in cost, and a decrease in controllability will occur. Depending on the device, proportional expansion itself may not be theoretically possible, and it is extremely difficult to deal with it. Therefore, an object of the present invention is to provide a plasma processing method capable of realizing high-precision plasma processing using high-density plasma, particularly high-precision dry etching, with a normal size.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ方法
は、上述の目的を達するために提案されるものであり、
プラズマ生成チャンバと、該プラズマ生成チャンバと分
離されるとともに同軸的に接続され、内部で被処理基板
に対して所定のプラズマ処理を行うための処理チャンバ
と、前記プラズマ生成チャンバと前記処理チャンバとの
間に介在され、該プラズマ生成チャンバから該処理チャ
ンバ内へプラズマを引き出すための窓部が開口されてな
る隔板と、前記処理チャンバ内に収容され、被処理基板
を前記隔板と対向保持する基板ステージと、前記基板ス
テージを前記隔板に対して平行な面内で移動させる駆動
手段とを備えるプラズマ装置を用いて被処理基板に所定
のプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、前記
基板ステージにより、前記被処理基板を前記隔板から前
記処理基板の表面に生成するイオン・シースの厚さと同
等もしくはそれ以下である微小距離だけ離間させた位置
に保持し、前記駆動手段を用いて前記基板ステージを移
動させることにより、前記基板ステージ上に載置される
被処理基板の被処理面上で前記隔板の窓部を通じてプラ
ズマが照射される部位を経時的に変化させるものであ
る。
The plasma method of the present invention is proposed to achieve the above-mentioned object,
A plasma generation chamber, a processing chamber that is separated from the plasma generation chamber and is coaxially connected, and that internally performs a predetermined plasma process on a substrate to be processed; and the plasma generation chamber and the processing chamber. A partition plate which is interposed between the partition plate and a window for opening plasma from the plasma generation chamber into the processing chamber, and is housed in the processing chamber to hold the substrate to be processed facing the partition plate. A plasma processing method for performing a predetermined plasma processing on a substrate to be processed by using a plasma device comprising a substrate stage and a driving means for moving the substrate stage in a plane parallel to the partition plate, Depending on the stage, the substrate to be processed is equal to or more than the thickness of the ion sheath generated on the surface of the substrate to be processed from the partition plate. Is held at a position separated by a very small distance, and the substrate stage is moved by using the drive means, so that the partition plate of the substrate is processed on the surface to be processed of the substrate to be processed placed on the substrate stage. This is to change with time the part irradiated with plasma through the window.

【0014】[0014]

【0015】ところで、上記駆動手段は、一定距離の移
動と一定時間の停止とを交互に繰り返すステップ移動を
行うものであっても、あるいは所定方向への移動を低速
かつ一定速度で行う連続移動を行うものであっても良
い。駆動に要する動力伝達機構は、スクリューねじをモ
ータで駆動するタイプ、ガイドレールとリニアモータを
併用するタイプ、あるいは空/油圧系統を持つタイプ
等、特に限定されるものではないが、たとえば近年のス
テッパ(縮小投影露光装置)の露光ステージ等に用いら
れているXYステージと同様の機構を用いると簡便であ
る。
By the way, the drive means may be a step movement which alternately repeats movement for a fixed distance and stop for a fixed time, or continuous movement for moving in a predetermined direction at a low speed and at a constant speed. It may be done. The power transmission mechanism required for driving is not particularly limited, such as a type in which a screw screw is driven by a motor, a type in which a guide rail and a linear motor are used in combination, or a type having a pneumatic / hydraulic system. It is easy to use a mechanism similar to the XY stage used as the exposure stage of the (reduction projection exposure apparatus).

【0016】特に、前者のステップ移動式の駆動手段を
採用した場合には、前記窓部の開口面積を、被処理基板
の被処理面を等分割した面積に略等しく設定すると便利
である。このようなプラズマ装置を用いた場合のプラズ
マ処理方法としては、前記駆動手段による前記基板ステ
ージの移動を、被処理基板の被処理面の等分割領域のひ
とつに対するプラズマ処理が終了するごとにこの等分割
領域を1単位として逐次的に行えば良い。なお、窓部の
形状は特に限定されるものではないが、被処理基板の被
処理面の特定部分が他部分に比べて多数回あるいは長時
間のプラズマ照射を受けることが無いよう、矩形または
これに準ずる多角形とすることが望ましい。
In particular, when the former step-moving type driving means is adopted, it is convenient to set the opening area of the window portion to be substantially equal to an area obtained by equally dividing the surface to be processed of the substrate to be processed. As a plasma processing method using such a plasma device, the movement of the substrate stage by the driving means is performed each time plasma processing is completed for one of the equally divided regions of the surface to be processed of the substrate to be processed. The divided areas may be set as one unit and sequentially performed. Although the shape of the window is not particularly limited, a rectangular shape or a rectangular shape is used so that a specific portion of the surface to be processed of the substrate to be processed is not irradiated with plasma more than many times or for a long time as compared with other portions. It is desirable that the polygon conform to the above.

【0017】本発明に用いられるプラズマ装置は、プラ
ズマCVD、あるいはプラズマを用いた表面改質等、プ
ラズマを用いる従来公知のあらゆる処理に用いることが
できるが、特にイオン・モード主体で進行するドライエ
ッチングを行う装置とされた場合に極めて有効である。
この場合、前記隔板と被処理基板との間の微小距離を、
隔板の裏面へのラジカルの回り込みが起こらない程度に
十分に薄く設定することにより、窓部の内側で異方性加
工が実現される。この微小距離は、被処理基板の表面に
生成するイオン・シースの厚さと同等もしくはそれ以下
に選ぶことが好適である。
The plasma apparatus used in the present invention can be used for all conventionally known processes using plasma, such as plasma CVD or surface modification using plasma, but especially dry etching which mainly proceeds in ion mode. It is extremely effective when used as a device for performing.
In this case, the minute distance between the partition plate and the substrate to be processed is
Anisotropic processing is realized inside the window by setting the thickness so thin that radicals do not wrap around to the back surface of the partition plate. This minute distance is preferably selected to be equal to or less than the thickness of the ion sheath generated on the surface of the substrate to be processed.

【0018】ところで、一般に高密度プラズマ装置にお
いては、プラズマ生成チャンバや処理チャンバの内壁と
プラズマとの間の相互作用も増大するため、安定なプラ
ズマ生成に関して壁材の選択が重要な鍵となることが知
られている。本発明では当然、隔板の構成材料の選択も
重要となる。この隔板は、導電体,半導体,絶縁体のい
ずれで構成されても良い。しかし、導電体に関しては金
属不純物の発生源とならず、しかもドライエッチングに
適用されるためにはエッチング種に対して耐性を持つこ
とも条件として考えると、選択枝は以外に少ない。たと
えば、SUS鋼は金属不純物の発生源となり得るために
適切ではなく、したがって実用的にはアルミニウムが考
えられる程度である。一方、半導体や絶縁体の選択枝は
比較的豊富であり、ポリシリコン,アモルファス・シリ
コン,SiO,SiN,SiC等のシリコン系材料やA
2 3 を用いることができる。
Generally, in a high-density plasma apparatus, the interaction between the inner wall of the plasma generation chamber or the processing chamber and the plasma also increases, so that the selection of the wall material is an important key for stable plasma generation. It has been known. Naturally, the selection of the constituent material of the partition plate is also important in the present invention. This partition plate may be made of any one of a conductor, a semiconductor and an insulator. However, with respect to the conductor, it is not a source of generation of metal impurities, and if it is applied to dry etching and has resistance to etching species, there are few choices. For example, SUS steel is not suitable because it can be a source of metal impurities, and therefore aluminum is practically conceivable. On the other hand, the selection of semiconductors and insulators is relatively abundant, and silicon-based materials such as polysilicon, amorphous silicon, SiO, SiN, and SiC, and A
l 2 O 3 can be used.

【0019】さらに本発明では、この隔板とプラズマと
の間の相互作用を積極的に利用することができる。具体
的には、この隔板の少なくとも表面をラジカル消費性材
料を用いて構成することである。このラジカルとは、典
型的には半導体プロセスに多用されるF* やCl* 等の
ハロゲン・ラジカル(X* )である。上記ラジカル消費
性材料としてたとえば上述のようなシリコン系材料を用
いると、典型的にはSi+4X* →SiX4 で表される
反応により、隔板の表面で上記のハロゲン・ラジカルを
効率良く蒸気圧の高い化合物に変換することができ、プ
ラズマ中のラジカル生成比率を低下させることができ
る。上記隔板は、全体がラジカル消費性材料で構成され
ていてももちろん構わないが、より簡便には適当な構造
材の表面にラジカル消費性材料の小片を並べたり、ある
いはラジカル消費性材料の被膜を形成することができ
る。特に後者の場合は、チャンバ内でCVDを行うこと
によりin−situに被膜を形成することも可能であ
る。なお、隔板は全体として誘電性である方が、モード
制御が容易である。
Further, in the present invention, the interaction between the diaphragm and the plasma can be positively utilized. Specifically, at least the surface of this partition plate is made of a radical consuming material. The radicals are typically halogen radicals (X * ) such as F * and Cl * that are often used in semiconductor processes. When the above-mentioned silicon-based material is used as the radical consuming material, typically, the reaction represented by Si + 4X * → SiX 4 effectively causes the halogen radicals on the surface of the partition plate to have a high vapor pressure. It can be converted into a high compound, and the radical generation ratio in plasma can be reduced. The partition plate may be composed of a radical-consumable material as a whole, but it is more convenient to arrange small pieces of the radical-consumable material on the surface of an appropriate structural material, or to coat the radical-consumable material. Can be formed. Particularly in the latter case, it is possible to form the film in-situ by performing CVD in the chamber. It should be noted that the mode control is easier if the partition plate is entirely dielectric.

【0020】かかるラジカル消費作用を利用してドライ
エッチングを行うと、過剰なラジカルを消費してラジカ
ル対イオンの比率、あるいはラジカル対堆積種の比率を
適正なレベルに下げることができ、異方性形状や下地選
択性を向上させることができる。
When dry etching is performed by utilizing such a radical consuming action, excess radicals can be consumed to reduce the ratio of radicals to ions or the ratio of radicals to deposited species to an appropriate level. The shape and base selectivity can be improved.

【0021】あるいは逆に、上記隔板が高密度プラズマ
のイオン・スパッタ作用により特定の物質を放出するよ
うなものであっても良い。高密度プラズマ中では、ガス
の解離が高度に進行するため、場合によってはカーボン
系ポリマー等の堆積種が十分に重合できず、このことに
起因して側壁保護効果や下地選択性が不足する場合があ
る。しかし、隔板から側壁保護物質を供給することがで
きれば、少ない基板バイアスで優れた異方性加工を行う
ことが可能となる。
On the contrary, the partition plate may emit a specific substance by the ion-sputtering action of high density plasma. In a high-density plasma, the dissociation of gas proceeds to a high degree, and in some cases, the deposition species such as carbon-based polymer cannot be sufficiently polymerized, resulting in insufficient side wall protection effect and underlayer selectivity. There is. However, if the side wall protective material can be supplied from the partition plate, excellent anisotropic processing can be performed with a small substrate bias.

【0022】[0022]

【作用】本発明では、プラズマ生成チャンバと処理チャ
ンバとの間の隔板に開口された窓部を通じてプラズマの
密度の均一な部分のみを引き出し、プラズマ照射を被処
理基板の被処理面の一部に対して行うことを順次繰り返
しながら、最終的に被処理面の全面のプラズマ処理を行
う。このため、被処理基板が半導体ウェハはもとよりF
PD基板のように大型であっても、プラズマ源としては
基本的には現有のプラズマ装置と同等の寸法のものを用
いることができ、プラズマ生成条件も変更する必要がな
い。しかも、被処理基板は上記隔板と、該処理基板の表
面に生成するイオン・シースの厚さと同等もしくはそれ
以下である微小距離だけ離間して配置されるため、被処
理面の一部、特に簡便には等分割領域について行われる
プラズマ処理は、いずれも均一かつ再現性に優れたもの
となる。このことは、特に本発明を適用してドライエッ
チングを行った場合に、過剰なオーバーエッチングを排
して下地材料膜へのダメージや膜減りを減少させること
につながる。また、隔板の構成材料の選択により、プラ
ズマ中のラジカル生成比を低下させることもできるた
め、異方性形状や下地選択性の向上を図ることができ
る。
According to the present invention, only a portion having a uniform plasma density is drawn out through the window portion opened in the partition plate between the plasma generation chamber and the processing chamber, and the plasma irradiation is performed on a portion of the surface to be processed of the substrate to be processed. Finally, the plasma treatment of the entire surface to be treated is performed by sequentially repeating the above steps. Therefore, the substrate to be processed is not only the semiconductor wafer but F
Even if it is large like a PD substrate, it is possible to basically use a plasma source having the same size as the existing plasma device, and it is not necessary to change the plasma generation conditions. In addition, since the substrate to be processed is arranged apart from the partition plate by a minute distance equal to or less than the thickness of the ion sheath generated on the surface of the substrate to be processed, a part of the surface to be processed, particularly Simply, the plasma processing performed on the equally divided regions is uniform and has excellent reproducibility. This leads to elimination of excessive overetching and reduction of damage to the underlying material film and reduction of film thickness, particularly when dry etching is performed by applying the present invention. Further, since the radical production ratio in the plasma can be reduced by selecting the constituent material of the partition plate, the anisotropic shape and the underlying layer selectivity can be improved.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
EXAMPLES Specific examples of the present invention will be described below.

【0024】実施例1 本実施例では、本発明を適用して構成した誘導結合プラ
ズマ・エッチング装置について、図1および図2を参照
しながら説明する。図1は、本エッチング装置の模式的
断面図、図2はその隔板と基板ステージの近傍を拡大し
た概略斜視図である。
Example 1 In this example, an inductively coupled plasma etching apparatus constructed by applying the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the present etching apparatus, and FIG. 2 is an enlarged schematic perspective view of the partition plate and the vicinity of the substrate stage.

【0025】このエッチング装置は、図1に示されるよ
うに、大別して円筒形のプラズマ生成チャンバ1と処理
チャンバ7とに分かれている。これら両チャンバ1,7
は同軸的に接続され、その壁面の大部分はステンレス鋼
等の導電性材料にて構成されている。ただし、プラズマ
生成チャンバ1の軸方向の一部は石英シリンダ3からな
り、該石英シリンダ3の外周側にマルチターン・アンテ
ナ4が巻回されている。このマルチターン・アンテナ4
へのパワー供給は、プラズマ励起用RF電源6からマッ
チング・ネットワーク5を介して行われる。このプラズ
マ生成チャンバ1内へ、ガス供給管を兼ねた天板2を通
して矢印B方向からガスを供給し、マルチターン・アン
テナ4にRFパワーを供給すると、チャンバ内に誘導結
合プラズマPが生成する。上記プラズマ励起用RF電源
6の周波数は、ここでは13.56MHzとした。
As shown in FIG. 1, this etching apparatus is roughly divided into a cylindrical plasma generation chamber 1 and a processing chamber 7. Both chambers 1, 7
Are coaxially connected, and most of their wall surfaces are made of a conductive material such as stainless steel. However, a part of the plasma generation chamber 1 in the axial direction is composed of a quartz cylinder 3, and a multi-turn antenna 4 is wound around the outer periphery of the quartz cylinder 3. This multi-turn antenna 4
Power is supplied from the plasma excitation RF power source 6 through the matching network 5. When gas is supplied into the plasma generation chamber 1 from the direction of arrow B through the top plate 2 that also serves as a gas supply pipe and RF power is supplied to the multi-turn antenna 4, inductively coupled plasma P is generated in the chamber. The frequency of the RF power source 6 for plasma excitation is 13.56 MHz here.

【0026】上記処理チャンバ7は、前述のプラズマ生
成チャンバ1に比べてはるかに大きなチャンバであり、
その内部は図示されない高真空排気系統により排気孔8
を通じて矢印A方向に高真空排気され、また壁面から電
気的に絶縁された導電性の基板ステージ9を収容してい
る。この上に被処理基板Sを保持し、所定のプラズマ処
理としてのドライエッチングを行うようになされてい
る。上記基板ステージ9には、誘導結合プラズマP中か
ら入射するイオンのエネルギーを制御するために被処理
基板Sに基板バイアスを印加するバイアス印加用RF電
源11が、マッチング・ネットワーク10を介して接続
されている。上記バイアス印加用RF電源11の周波数
は、ここでは13.56MHzとした。また、上記基板
ステージ9の内部には、図示されない冷却配管もしくは
ヒータ等の温度調節手段が内蔵され、プロセスの内容に
応じた被処理基板の温度調節が可能となされていても良
い。
The processing chamber 7 is a much larger chamber than the plasma generating chamber 1 described above,
The inside thereof has an exhaust hole 8 by a high vacuum exhaust system (not shown).
It contains a conductive substrate stage 9 which is evacuated to a high vacuum in the direction of arrow A and is electrically insulated from the wall surface. The substrate S to be processed is held on this, and dry etching as a predetermined plasma process is performed. A bias application RF power source 11 for applying a substrate bias to the substrate S to be processed in order to control the energy of ions incident from the inductively coupled plasma P is connected to the substrate stage 9 via a matching network 10. ing. The frequency of the RF power source 11 for bias application is 13.56 MHz here. Further, inside the substrate stage 9, a temperature adjusting means such as a cooling pipe or a heater (not shown) may be incorporated so that the temperature of the substrate to be processed can be adjusted according to the content of the process.

【0027】本装置の最大の特色は、上記プラズマ生成
チャンバ1と処理チャンバ7との間に窓部13を有する
隔板12が設けられ、また基板ステージ9が駆動手段1
4に接続されていることである。この駆動手段14は、
リニアモータの動力を利用して基板ステージ9を所定の
ガイドレールに沿って動かすようなものであっても良い
が、ここではステッパの露光ステージに多用されている
XYステージの機構を採り入れた。これらの部分につい
て、図2を参照しながらより詳しく説明する。
The greatest feature of this apparatus is that a partition plate 12 having a window 13 is provided between the plasma generating chamber 1 and the processing chamber 7, and the substrate stage 9 is driven by the driving means 1.
4 is connected. This drive means 14
Although it is possible to use the power of a linear motor to move the substrate stage 9 along a predetermined guide rail, here, an XY stage mechanism which is often used as an exposure stage of a stepper is adopted. These parts will be described in more detail with reference to FIG.

【0028】上記隔板12の中央には、矩形の窓部13
が開口されている。上記窓部13の中心は、上記プラズ
マ生成チャンバ1の軸と合致されている。すなわち、こ
の窓部13はチャンバ中央部の均一プラズマ密度領域に
面しており、均一なプラズマを処理チャンバ7側へ引き
出す役目を果たしている。上記窓部13の開口面積は、
被処理基板Sの被処理面を等分割(ここでは8等分)し
た等分割領域a〜hに略等しく設定されており、しか
も、該隔板12と被処理基板Sとの間のギッャプGは、
イオン・シースIの厚さTI より小さく設定されてい
る。イオン・シースI内では直流電界により正イオンが
基板に垂直に入射するため、窓部13を通過するイオン
は大部分が垂直入射成分となる。これらの設定により、
隔板13の裏側へのプラズマ拡散が防止され、上記窓部
13の直下に位置する被処理面の等分割分をほぼ正確に
1単位としながらドライエッチングが行われる。誘導結
合プラズマ・エッチング装置におけるイオン・シースの
厚さT1 は、使用するガスや放電条件にもよるが通常、
数十μm〜数mm程度である。
A rectangular window portion 13 is provided at the center of the partition plate 12.
Is opened. The center of the window 13 is aligned with the axis of the plasma generation chamber 1. That is, the window 13 faces the uniform plasma density region in the center of the chamber, and plays the role of drawing out uniform plasma to the processing chamber 7 side. The opening area of the window 13 is
The surface to be processed of the substrate S to be processed is set to be substantially equal to the equally divided regions a to h obtained by equally dividing the surface to be processed (here, into 8 equal parts), and moreover, the gap G between the partition plate 12 and the substrate to be processed S is set. Is
It is set smaller than the thickness T I of the ion sheath I. In the ion sheath I, positive ions are vertically incident on the substrate due to the DC electric field, so most of the ions passing through the window 13 are vertical incident components. With these settings,
The plasma diffusion to the back side of the partition plate 13 is prevented, and the dry etching is performed while making the equally divided portion of the surface to be processed located directly under the window 13 almost exactly one unit. The thickness T 1 of the ion sheath in the inductively coupled plasma etching device depends on the gas used and the discharge conditions, but is usually
It is about several tens of μm to several mm.

【0029】被処理基板Sは、等分割領域a〜hのひと
つに対するドライエッチングが終了するごとに、隣の等
分割領域が窓部13の直下に位置するように移動され
る。このような移動を可能とする機構が、XYステージ
15である。このXYステージ15は、互いに斜面にて
接する上側摺動部材15aと下側摺動部材15bのいず
れか一方、あるいは双方を作動させることにより、ギャ
ップGを一定に保ったまま被処理基板SをXY面内に移
動させる機構である。移動の方向は、できるだけ少ない
動線で被処理面全体のドライエッチングを終了できる限
りにおいて直線方向,ジグザグ方向,らせん方向等の別
を問わない。図2に示される例では、たとえば領域名で
a→b→c→d→e→f→g→h、あるいはa→h→g
→b→c→f→e→d等の順序にしたがったドライエッ
チングが考えられる。
The substrate S to be processed is moved so that the next equally divided region is located immediately below the window 13 every time the dry etching for one of the equally divided regions a to h is completed. The mechanism that enables such movement is the XY stage 15. The XY stage 15 operates the upper sliding member 15a and the lower sliding member 15b, which are in contact with each other on a slope, or both of them to operate the substrate S to be processed XY while keeping the gap G constant. It is a mechanism to move it in the plane. The moving direction may be a linear direction, a zigzag direction, a spiral direction, or the like as long as the dry etching of the entire surface to be processed can be completed with as few flow lines as possible. In the example shown in FIG. 2, for example, area names are a → b → c → d → e → f → g → h or a → h → g.
Dry etching in accordance with the order of → b → c → f → e → d can be considered.

【0030】このエッチング装置において、プラズマ生
成の原理に係わる部分については何ら現有の装置の設計
変更や条件変更を行っていない。したがって、コンパク
トなプラズマ源のメリットである安定性や制御性の高さ
を備えながらも、大面積の被処理基板のドライエッチン
グに対応可能とされている。
In this etching apparatus, the design and conditions of the existing apparatus have not been changed with respect to the part relating to the principle of plasma generation. Therefore, it is possible to cope with dry etching of a large-sized substrate to be processed while having the high stability and controllability which are advantages of a compact plasma source.

【0031】実施例2 本実施例では、実施例1で上述した誘導結合プラズマ・
エッチング装置を用い、FEDの陰極アレイの製造工程
の一部であるゲート膜形成を行った。
Example 2 In this example, the inductively coupled plasma described in Example 1 was used.
A gate film, which is a part of the manufacturing process of the cathode array of the FED, was formed by using an etching device.

【0032】本実施例で用いた被処理基板Sの被処理面
の寸法は60cm×80cmの矩形である。窓部13の
寸法は15cm×20cmの矩形とし、ここから均一性
±5%以内の誘導結合プラズマPを引き出して上記被処
理面の16分割エッチングを行う。また、ギャップGは
1mmに設定した。
The size of the surface to be processed of the substrate S to be processed used in this embodiment is a rectangle of 60 cm × 80 cm. The size of the window portion 13 is a rectangle of 15 cm × 20 cm, from which the inductively coupled plasma P with uniformity of ± 5% or less is extracted to perform 16-division etching of the surface to be processed. The gap G was set to 1 mm.

【0033】ドライエッチングのプロセスは、図3およ
び図4に示されるとおりである。まず、図3に示される
ように、シリコン基板20上に絶縁膜として厚さ1.5
μm程度のSiO2 膜21を形成し、この上にゲート膜
となるW−ポリサイド膜24を約0.3μmの厚さに堆
積させた。このW−ポリサイド膜24の下層側は不純物
含有ポリシリコン膜22、上層側はタングステン・シリ
サイド(WSix )膜23である。さらに、上記W−ポ
リサイド膜24の上に、直径1μm程度の開口26が規
則的に配列されたレジスト・パターン25を形成した。
The dry etching process is as shown in FIGS. First, as shown in FIG. 3, a silicon substrate 20 having a thickness of 1.5 is formed as an insulating film.
A SiO 2 film 21 having a thickness of about μm was formed, and a W-polycide film 24 serving as a gate film was deposited thereon with a thickness of about 0.3 μm. The W- polycide film lower layer side impurity-containing polysilicon film 22 of 24, the upper layer side is tungsten silicide (WSi x) layer 23. Further, on the W-polycide film 24, a resist pattern 25 in which openings 26 having a diameter of about 1 μm are regularly arranged is formed.

【0034】次に、上記被処理基板Sを前述の誘導結合
プラズマ・エッチング装置の基板ステージ9上にセット
し、XYステージ15を用いてその16分割領域の各々
を順次窓部13の直下1mmの位置に移動させながら、
レジスト・パターン25をマスクとするW−ポリサイド
膜24のドライエッチングを行った。エッチング条件の
一例を以下に示す。
Next, the substrate S to be processed is set on the substrate stage 9 of the inductively coupled plasma etching apparatus described above, and each of the 16 divided regions is sequentially arranged using the XY stage 15 at a distance of 1 mm directly below the window portion 13. While moving to the position,
The W-polycide film 24 was dry-etched using the resist pattern 25 as a mask. An example of etching conditions is shown below.

【0035】 Cl2 流量 100 SCCM O2 流量 15 SCCM ガス圧 0.5 Pa RFソース・パワー 1800 W(13.56 M
Hz) RFバイアス・パワー 10 W(13.56 M
Hz) 基板温度 20 ℃(水冷) 上記放電条件により被処理基板Sの表面に形成されるイ
オン・シースの厚さTI は、約5mmである。ここで
は、ギャップGが1mmに設定され、しかもイオン・モ
ード主体でエッチングが進行するCl系ガスを用いてい
ることから、16分割領域の各々はこれを正確にエッチ
ングの1単位としながら、窓部13から引き出される均
一な誘導結合プラズマPによりエッチングされた。この
結果、16分割領域のすべてにおいて、図4に示される
ごとくW−ポリサイド膜24に異方性形状を有する開口
24aを形成することができた。
Cl 2 flow rate 100 SCCM O 2 flow rate 15 SCCM Gas pressure 0.5 Pa RF source power 1800 W (13.56 M
Hz) RF bias power 10 W (13.56 M)
Hz) Substrate temperature 20 ° C. (water cooling) The thickness T I of the ion sheath formed on the surface of the substrate S to be processed under the above discharge conditions is about 5 mm. Here, since the gap G is set to 1 mm and the Cl-based gas in which the etching proceeds mainly in the ion mode is used, each of the 16 divided regions is set as an accurate unit of etching, and the window portion is formed. It was etched by a uniform inductively coupled plasma P extracted from No. 13. As a result, the opening 24a having an anisotropic shape could be formed in the W-polycide film 24 in all 16 divided regions, as shown in FIG.

【0036】実施例3 本実施例では、表面にポリシリコン被膜が形成された隔
板12を用い、実施例2で上述したプロセスの続きとし
て、リセス形成を行った。
Example 3 In this example, a recess 12 was formed as a continuation of the process described in Example 2 using the partition plate 12 having a polysilicon film formed on the surface thereof.

【0037】すなわち、図4に示される状態の被処理基
板Sを、同様に16分割領域を1単位として順次エッチ
ングした。エッチング条件の一例を以下に示す。
That is, the substrate S to be processed in the state shown in FIG. 4 was similarly sequentially etched by using 16 divided regions as one unit. An example of etching conditions is shown below.

【0038】 C2 6 流量 100 SCCM Ar流量 100 SCCM ガス圧 0.13 Pa ソース・パワー 200 W(13.56
MHz) RFバイアス・パワー 150 W(13.56
MHz) 基板ステージ温度 20 ℃(水冷) このエッチング・プロセスの進行の様子を、図6に模式
的に示した。このエッチングにおける主エッチング種は
CFx + であり、下地のシリコン基板20に対する選択
性は、C2 6 ガス由来のカーボン(C)成分の重合・
堆積により達成される。F* は異方性形状や下地選択性
の劣化の原因となり、本エッチングでは減少させたい化
学種であるが、誘導結合プラズマPのような高密度プラ
ズマ中ではガスの解離が高度に進行するため、大量に生
成する。しかし、ここで隔板12の表面にSiが存在す
ることにより、F* がSiFx の形で速やかに系外へ除
去され、プラズマのC/F比が適正に保たれた。この結
果、図5に示されるように、良好な異方性形状を有する
リセス21aを形成することができた。しかも、均一な
プラズマを利用することによりオーバーエッチング量も
最小限に抑えることができたため、シリコン基板20の
浸食やダメージも回避された。
C 2 F 6 flow rate 100 SCCM Ar flow rate 100 SCCM gas pressure 0.13 Pa source power 200 W (13.56)
MHz) RF bias power 150 W (13.56)
MHz) Substrate stage temperature 20 ° C. (water cooling) The state of the progress of this etching process is schematically shown in FIG. The main etching species in this etching is CF x + , and the selectivity with respect to the underlying silicon substrate 20 is that the carbon (C) component derived from the C 2 F 6 gas is polymerized.
Achieved by deposition. F * is a chemical species that is desired to be reduced in this etching because it causes deterioration of anisotropic shape and underlying selectivity, but gas dissociation proceeds to a high degree in high density plasma such as inductively coupled plasma P. , Produce in large quantities. However, due to the presence of Si on the surface of the partition plate 12, F * was promptly removed from the system in the form of SiF x , and the C / F ratio of the plasma was appropriately maintained. As a result, as shown in FIG. 5, the recess 21a having a good anisotropic shape could be formed. Moreover, since the amount of over-etching can be minimized by using the uniform plasma, the erosion and damage of the silicon substrate 20 were avoided.

【0039】この後は、レジスト・パターン25を除去
し、スパッタリング法により金属膜を全面に被着させ、
マイクロガンを構成した。この金属膜の被着工程では、
該金属膜のオーバーハングにより上記開口24aの径が
次第に縮小し、これに伴ってリセス21aの内部への金
属膜の堆積量が漸次減少する巧妙なプロセスにより、円
錐形の陰極が自己整合的に形成される。このマイクロガ
ンを、典型的には約0.1mm2 の面積内に3原色合わ
せて1000個以上配列してひとつの画素を形成し、さ
らにこの画素を数千〜数百万個程度配列してFEDの画
面を完成させた。
After that, the resist pattern 25 is removed, and a metal film is deposited on the entire surface by sputtering.
Configured a microgun. In this metal film deposition process,
The diameter of the opening 24a is gradually reduced due to the overhang of the metal film, and accordingly, the amount of the metal film deposited inside the recess 21a is gradually reduced, whereby the conical cathode is self-aligned. It is formed. This microgun is typically arranged in an area of about 0.1 mm 2 with 1000 or more of three primary colors arranged to form one pixel, and several thousand to several million of these pixels are arranged. Completed the FED screen.

【0040】以上、本発明を3例の実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。たとえば、上記の実施例ではいずれも被
処理基板の被処理面を等分割した領域を逐次的にドライ
エッチングする装置および方法について説明したが、被
処理基板を緩やかな一定速度で連続的に移動させる方式
を採用しても良い。この場合、プラズマ処理の均一化を
図る対策としては、プラズマの引出し効率を極端に劣化
させない程度に窓部の幅を細くすること、あるいは窓部
の開口面積は広く維持したままで、被処理基板を窓部に
対してオーバーランさせることにより基板端部における
処理時間を十分に確保すること等が考えられる。
The present invention has been described above based on the three embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments. For example, in each of the above-described embodiments, the apparatus and method for sequentially dry-etching the equally-divided region of the surface to be processed of the substrate to be processed have been described. However, the substrate to be processed is continuously moved at a gentle constant speed. The method may be adopted. In this case, as a measure for making the plasma treatment uniform, the width of the window portion is made narrow to the extent that the plasma extraction efficiency is not extremely deteriorated, or the opening area of the window portion is kept wide and the substrate to be processed is kept. It is conceivable to sufficiently secure the processing time at the substrate edge by overrunning the window with respect to the window.

【0041】また、上述の実施例では誘導結合プラズマ
装置についてのみ説明したが、本発明は有磁場マイクロ
波プラズマ装置、ヘリコン波プラズマ装置その他の高密
度プラズマ装置に適用することもできる。被処理基板は
FEDのみならず、半導体ウェハであっても、LCD基
板であっても良い。さらに本発明で行うプラズマ処理
ば、ドライエッチングに限られず、CVDであっても良
い。この他、デザイン・ルールや具体的なエッチング条
件等はすべて適宜変更可能である。
Further, although only the inductively coupled plasma device has been described in the above embodiments, the present invention can be applied to a magnetic field microwave plasma device, a helicon wave plasma device and other high density plasma devices. The substrate to be processed is not limited to the FED and may be a semiconductor wafer or an LCD substrate. Further, the plasma treatment performed in the present invention is not limited to dry etching, and may be CVD. Other than this, all design rules, specific etching conditions, and the like can be changed as appropriate.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明を適用すれば、既存の小型のプラズマ源を用いても、
均一で再現性に優れた大面積のプラズマ処理が可能とな
る。これにより、直径8インチを越える大口径の半導体
ウェハを用いた高集積化半導体装置の製造、あるいはF
ED,LDCといったフラットパネル・ディスプレイの
製造を、優れた経済性,歩留り,信頼性をもって行うこ
とが可能となる。
As is apparent from the above description, if the present invention is applied, even if an existing small plasma source is used,
A large area plasma treatment that is uniform and has excellent reproducibility is possible. As a result, it is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device using a semiconductor wafer having a large diameter exceeding 8 inches, or
It is possible to manufacture flat panel displays such as ED and LDC with excellent economical efficiency, yield, and reliability.

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

【図1】本発明に用いられる誘導結合プラズマ・エッチ
ング装置の一構成例を示す模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of an inductively coupled plasma etching apparatus used in the present invention.

【図2】上記の誘導結合プラズマ装置の隔板と基板ステ
ージの近傍を示す要部拡大斜視図である。
FIG. 2 is an enlarged perspective view of an essential part showing the vicinity of a partition plate and a substrate stage of the above inductively coupled plasma device.

【図3】本発明を適用したFEDの製造工程において、
シリコン基板上にSiO2 膜、W−ポリサイド膜、レジ
スト・パターンを順次形成した状態を示す模式的断面図
である。
FIG. 3 is a view showing an FED manufacturing process to which the present invention is applied.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a SiO 2 film, a W-polycide film, and a resist pattern are sequentially formed on a silicon substrate.

【図4】図3のW−ポリサイド膜を異方性エッチングし
た状態を示す模式的断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state where the W-polycide film of FIG. 3 is anisotropically etched.

【図5】図4のSiO2 膜を異方性エッチングした状態
を示す模式的断面図である。
5 is a schematic cross-sectional view showing a state where the SiO 2 film of FIG. 4 is anisotropically etched.

【図6】図1の誘導結合プラズマ・エッチング装置の隔
板をラジカル消費性材料を用いて構成した場合のエッチ
ング機構を示す模式的断面図である。
6 is a schematic cross-sectional view showing an etching mechanism when the partition plate of the inductively coupled plasma etching apparatus of FIG. 1 is made of a radical consuming material.

【図7】従来の誘導結合プラズマ装置の説明図であり、
(a)図はその模式的断面図、(b)図はこれに対応し
たプラズマ密度分布図である。
FIG. 7 is an explanatory view of a conventional inductively coupled plasma device,
FIG. 6A is a schematic cross-sectional view thereof, and FIG. 6B is a plasma density distribution map corresponding thereto.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラズマ生成チャンバ 3 石英シリンダ 4 マルチターン・アンテナ 6 プラズマ励起用RF電源 7 処理チャンバ 9 基板ステージ 12 隔板 13 窓部 15 XYステージ 16 (被処理基板Sの)等分割領域 21 SiO2 膜 24 ポリサイド膜 25 レジスト・パターン S 被処理基板 G (隔板13と非処理基板Sとの間の)ギャップ P 誘導結合プラズマ1 Plasma Generation Chamber 3 Quartz Cylinder 4 Multi-turn Antenna 6 Plasma Excitation RF Power Supply 7 Processing Chamber 9 Substrate Stage 12 Partition Plate 13 Window 15 XY Stage 16 Equal Division Area 21 (of Substrate S) 21 SiO 2 Film 24 Polycide Membrane 25 Resist Pattern S Processed Substrate G G (Between Separator 13 and Unprocessed Substrate S) P P Inductively Coupled Plasma

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 プラズマ生成チャンバと、該プラズマ生
成チャンバと分離されるとともに同軸的に接続され、内
部で被処理基板に対して所定のプラズマ処理を行うため
の処理チャンバと、前記プラズマ生成チャンバと前記処
理チャンバとの間に介在され、該プラズマ生成チャンバ
から該処理チャンバ内へプラズマを引き出すための窓部
が開口されてなる隔板と、前記処理チャンバ内に収容さ
れ、被処理基板を前記隔板と対向保持する基板ステージ
と、前記基板ステージを前記隔板に対して平行な面内で
移動させる駆動手段とを備えるプラズマ装置を用いて被
処理基板に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理方法
であって、前記基板ステージにより、前記被処理基板を
前記隔板から前記処理基板の表面に生成するイオン・シ
ースの厚さと同等もしくはそれ以下である微小距離だけ
離間させた位置に保持し、 前記駆動手段を用いて前記基板ステージを移動させるこ
とにより、前記基板ステージ上に載置される被処理基板
の被処理面上で前記隔板の窓部を通じてプラズマが照射
される部位を経時的に変化させるプラズマ処理方法。
1. A plasma generation chamber, a processing chamber which is separated from the plasma generation chamber and is coaxially connected to each other, and which internally performs a predetermined plasma processing on a substrate to be processed, and the plasma generation chamber. A partition plate which is interposed between the processing chamber and has a window portion for drawing plasma from the plasma generation chamber into the processing chamber; A plasma processing method for performing a predetermined plasma processing on a substrate to be processed by using a plasma device including a substrate stage that holds the plate oppositely and a driving unit that moves the substrate stage in a plane parallel to the partition plate. Therefore, the thickness of the ion sheath generated by the substrate stage from the partition plate to the substrate to be processed is equal to that of the ion sheath. It is preferably held at a position separated by a minute distance which is not more than that, and by moving the substrate stage by using the driving means, on the surface to be processed of the substrate to be processed placed on the substrate stage. A plasma processing method of changing a region irradiated with plasma through a window of the partition plate with time.
【請求項2】 前記窓部は、その開口面積が前記プラズ
マ生成チャンバ内で生成されるプラズマからプラズマ密
度の実質的に均一な部分のみを引き出すように選択され
てなる請求項1記載のプラズマ処理方法。
2. The plasma processing according to claim 1, wherein the window portion has an opening area selected so as to extract only a portion having substantially uniform plasma density from the plasma generated in the plasma generation chamber. Method.
【請求項3】 前記開口面積が被処理基板の被処理面を
等分割した面積に略等しく設定され、 前記駆動手段による前記基板ステージの移動を被処理基
板の被処理面の等分割領域のひとつに対するプラズマ処
理が終了するごとにこの等分割領域を1単位として逐次
的に行う請求項2記載のプラズマ処理方法。
3. The opening area is set to be approximately equal to an area obtained by equally dividing the surface to be processed of the substrate to be processed, and the movement of the substrate stage by the driving means is one of equally divided regions of the surface to be processed of the substrate to be processed. 3. The plasma processing method according to claim 2, wherein the equal division region is sequentially treated as one unit each time the plasma treatment for the above is completed.
【請求項4】 前記所定のプラズマ処理としてドライエ
ッチングを行う請求項1記載のプラズマ処理方法。
4. The plasma processing method according to claim 1, wherein dry etching is performed as the predetermined plasma processing.
【請求項5】 前記隔板の少なくとも表面がラジカル消
費性材料を用いて構成され、前記ドライエッチングは、
前記隔板のラジカル消費作用にもとづいてプラズマ中の
ラジカル生成比率を低下させながら行う請求項4記載の
プラズマ処理方法。
5. The dry etching is performed by forming at least the surface of the partition plate using a radical consuming material.
The plasma processing method according to claim 4, wherein the plasma processing method is performed while reducing the radical generation ratio in the plasma based on the radical consuming action of the partition plate.
【請求項6】 前記ラジカル消費性材料がシリコン系材
料である請求項5記載のプラズマ処理方法。
6. The plasma processing method according to claim 5, wherein the radical consuming material is a silicon-based material.
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