JP7012602B2 - Local dry etching equipment - Google Patents

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この発明は、局所ドライエッチング装置に関する。局所ドライエッチング加工といわれる加工法は、活性種ガスにより、シリコンウエハ、半導体ウェハなどのワーク表面の凸部などを局所的にエッチングすることにより、平坦化あるいは厚さ分布を均一にするための技術である。 The present invention relates to a local dry etching apparatus. The processing method called local dry etching processing is a technology for flattening or making the thickness distribution uniform by locally etching the convex parts of the work surface such as silicon wafers and semiconductor wafers with active seed gas. Is.

図1は、プラズマを用いた局所ドライエッチングによるワークの平坦化方法の原理を説明するための説明図である。符号100は放電管の一部をなすプラズマ発生部であり、プラズマ発生部100で発生したプラズマ中の活性種ガスGは、ノズル101からワークWの表面に噴射される。ワークWは、ワークテーブル120上に載置固定されており、ワークテーブル120をノズル101に対して水平方向に制御された速度及びピッチでスキャンさせる。 FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining the principle of a work flattening method by local dry etching using plasma. Reference numeral 100 is a plasma generation unit forming a part of the discharge tube, and the active species gas G in the plasma generated by the plasma generation unit 100 is injected from the nozzle 101 onto the surface of the work W. The work W is placed and fixed on the work table 120, and the work table 120 is scanned at a speed and pitch controlled in the horizontal direction with respect to the nozzle 101.

ワークWは加工前には場所に応じて厚さが異なり、微細な凹凸を備えている。局所ドライエッチング加工に先立って、ワークW毎に、その細分化された各領域における厚さが測定される。この測定により各領域の位置での厚さのデータ、すなわち、位置-厚さデータが得られる。 Before processing, the work W has a different thickness depending on the location and has fine irregularities. Prior to the local dry etching process, the thickness of each subdivided region is measured for each work W. This measurement provides thickness data at the location of each region, i.e., position-thickness data.

局所ドライエッチング加工では、領域毎の材料除去量は、その領域が活性種ガスGに曝される時間に対応する。このため、ワークに対してノズルが通過する相対速度(以下、ノズル速度という)は、相対的に厚い部分Waの上では低速で、また、相対的に薄い部分では相対的に高速で移動するように速度が決定される。 In the local dry etching process, the amount of material removed for each region corresponds to the time that the region is exposed to the active species gas G. Therefore, the relative speed at which the nozzle passes with respect to the work (hereinafter referred to as the nozzle speed) is low on the relatively thick portion Wa, and moves at a relatively high speed on the relatively thin portion. The speed is determined.

図2は、噴射される活性種ガスにより単位時間当たりに除去されるワーク材料の量(深さ)、すなわちエッチングレート、の分布を示すグラフである。このエッチングレートプロファイルと呼ばれる曲線はガウス分布に非常に近い曲線である。この図2に示されるように、エッチングレートEはノズル101の中心線上において最大の値Emaxを有し、中心から半径r方向に遠ざかるにつれて減少する。 FIG. 2 is a graph showing the distribution of the amount (depth) of the work material removed per unit time by the injected active seed gas, that is, the etching rate. This curve called the etching rate profile is a curve very close to the Gaussian distribution. As shown in FIG. 2, the etching rate E has a maximum value Emax on the center line of the nozzle 101, and decreases as the distance from the center increases in the radius r direction.

このように材料除去能力がノズル中心からの距離に応じた分布を示すため、一つの領域に対して要求される材料除去量は、一つの領域のノズル速度だけによっては決定することができない。つまり、一つの領域において、必要な材料除去が行われたとしても、隣の領域あるいは更にその隣の領域に対してエッチングが行われるとき、最初の領域についても上記エッチングレートプロファイルに応じた材料除去が行われるからである。 Since the material removal capacity shows a distribution according to the distance from the nozzle center in this way, the material removal amount required for one region cannot be determined only by the nozzle speed of one region. That is, even if the necessary material removal is performed in one region, when etching is performed on the adjacent region or further the adjacent region, the material removal corresponding to the etching rate profile is also performed on the first region. Is done.

このように、一つの領域には、他の全ての領域に対するエッチングの影響が及ぶので、これらの影響を全ての領域について重ね合わせた結果として各領域の表面の高さが互いに等しくなるように、ノズル速度が計算により導き出される。 In this way, one region is affected by etching on all other regions, so that the surface heights of each region are equal to each other as a result of superimposing these effects on all regions. Nozzle velocity is calculated.

特開平10-147893号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-147893 特開2000-208487号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-208487 特開2002-198200号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-198200 特開2000-174001号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-174001

上記位置-厚さ(あるいは凹凸)データとエッチングレートプロファイルとを元に計算によって得られたノズル速度で局所ドライエッチング加工を行えば所望の平面又は厚さが得られるはずである。ところが、実際に加工し、加工されたウェハ表面を測定したとき、単なる誤差としては説明の付かない誤差が生じる。 A desired flat surface or thickness should be obtained by performing local dry etching at the nozzle speed calculated based on the above position-thickness (or unevenness) data and the etching rate profile. However, when the wafer surface is actually processed and the processed wafer surface is measured, an error that cannot be explained as a mere error occurs.

すなわち、プラズマ発生部の圧力がエッチングレートに影響を及ぼし、更に、細かく見ると、このエッチングレートは上記プラズマ発生部の圧力だけでなく、その放電管が使用されてきた時間の累積である累積使用時間、及び、局所ドライエッチング装置の、例えば、その日の作業開始のために装置を始動してからの始動経過時間の影響も受ける。 That is, the pressure of the plasma generating part affects the etching rate, and when viewed in detail, this etching rate is not only the pressure of the plasma generating part but also the cumulative use of the time that the discharge tube has been used. It is also affected by the time and the elapsed start time of the local dry etching apparatus, eg, starting the apparatus for the start of work for the day.

つまり、基本的にはプラズマ発生部の圧力を検出すればエッチングレートを算出できるが、更に微細に調整するには、このプラズマ発生部の圧力の計測値に加え、累積使用時間、始動経過時間を用いて補正できることを意味している。さらに、プラズマを発生させるのはプラズマ発生部に照射される電磁波であり、電磁波発振器の出力の大きさがエッチングレートに反映されることになるから、上記プラズマ発生部の圧力、累積使用時間、始動経過時間とエッチングレートとの対応関係(ここではエッチングレート関数という)を予め取得しておけば、これらの測定値から補正されたエッチングレートを算出でき、この算出結果に応じて電磁波発振器の出力を制御することによってエッチングレートを一定に維持することができるという知見に至った。 In other words, basically, the etching rate can be calculated by detecting the pressure of the plasma generating part, but in order to make finer adjustments, in addition to the measured value of the pressure of this plasma generating part, the cumulative usage time and the elapsed start time should be calculated. It means that it can be corrected by using. Furthermore, it is the electromagnetic waves emitted to the plasma generating part that generate the plasma, and the magnitude of the output of the electromagnetic wave oscillator is reflected in the etching rate. Therefore, the pressure, the cumulative usage time, and the start of the plasma generating part are reflected. If the correspondence between the elapsed time and the etching rate (here referred to as the etching rate function) is acquired in advance, the corrected etching rate can be calculated from these measured values, and the output of the electromagnetic wave oscillator is output according to this calculation result. We have come to the finding that the etching rate can be kept constant by controlling it.

本発明は、このように局所ドライエッチング装置において、プラズマ発生部の圧力のほか、累積使用時間、始動経過時間に基づいて、エッチングレートを一定に維持するように補正して局所ドライエッチング加工を行うことができ、その結果、加工誤差が極めて少なくなるようにすることを課題とする。 According to the present invention, in the local dry etching apparatus, the local dry etching process is performed by correcting the etching rate to be kept constant based on the pressure of the plasma generating portion, the cumulative usage time, and the elapsed start time. As a result, it is an object to make the processing error extremely small.

上記課題は以下の手段により解決される。すなわち、第1番目の発明は、真空チャンバー、上記真空チャンバー内に開口するノズル、上記ノズルに接続された放電管、上記真空チャンバー内に配置され、ワークを載置するためのワークテーブル、上記ワークテーブルを駆動するテーブル駆動装置、上記テーブル駆動装置を制御するテーブル駆動制御装置、上記放電管に原料ガスを供給するための原料ガス供給装置、上記放電管に形成されたプラズマ発生部、電磁波発器、上記電磁波発振器で発振された電磁波を上記プラズマ発生部に照射するための電磁波伝送手段、上記プラズマ発生部の圧力を検出するために、上記放電管の上記プラズマ発生部の近傍であってその上流側に設けられた圧力計、予め求められている関数であって、上記プラズマ発生部の圧力とエッチングレートとの対応関係を表すエッチングレート関数に基づいて、上記圧力計の計測値からエッチングレートを算出するエッチングレート算出器、及び、上記エッチングレート算出器の算出値に基づいて、上記エッチングレートが一定になるように上記電磁波発器の出力を制御する電磁波出力制御装置を備えたことを特徴とする局所ドライエッチング装置である。 The above problem is solved by the following means. That is, the first invention is a vacuum chamber, a nozzle opening in the vacuum chamber, a discharge tube connected to the nozzle, a work table arranged in the vacuum chamber for mounting a work, and the work. A table drive device for driving a table, a table drive control device for controlling the table drive device, a raw material gas supply device for supplying a raw material gas to the discharge tube, a plasma generating unit formed in the discharge tube, and an electromagnetic wave. An oscillator , an electromagnetic wave transmission means for irradiating the plasma generating portion with the electromagnetic wave oscillated by the electromagnetic wave oscillator, and a vicinity of the plasma generating portion of the discharge tube in order to detect the pressure of the plasma generating portion. A pressure gauge provided on the upstream side of the plasma, which is a function obtained in advance and is based on the etching rate function representing the correspondence between the pressure of the plasma generating portion and the etching rate, from the measured value of the pressure gauge. The etching rate calculator for calculating the etching rate and the electromagnetic wave output control device for controlling the output of the electromagnetic wave oscillator so that the etching rate becomes constant based on the calculated value of the etching rate calculator are provided. It is a local dry etching apparatus characterized by this.

第2番目の発明は、第1番目の発明の局所ドライエッチング装置において、上記エッチングレート関数は、更に、その放電管の累積使用時間によって補正された関数であることを特徴とする局所ドライエッチング装置である。 The second invention is the local dry etching apparatus of the first invention, wherein the etching rate function is a function corrected by the cumulative usage time of the discharge tube. Is.

第3番目の発明は、第1番目又は第2番目の発明の局所ドライエッチング装置において、上記エッチングレート関数は、更に、局所ドライエッチング装置の始動からの始動経過時間によって補正された関数であることを特徴とする局所ドライエッチング装置である。 The third invention is the local dry etching apparatus of the first or second invention, wherein the etching rate function is a function further corrected by the start elapsed time from the start of the local dry etching apparatus. It is a local dry etching apparatus characterized by.

本発明によれば、プラズマ発生部の圧力、あるいは放電管の累積使用時間や局所ドライエッチング装置の始動経過時間と、エッチングレートとの対応関係を示すエッチングレート関数を予め取得しておき、これらの測定値からエッチングレートを算出し、この算出結果に応じて電磁波発振器の出力を制御するので、エッチングレートを一定に維持することができ、いっそう精密な平坦化加工を可能とし、又は均一な厚さ分布を得ることが可能となる。 According to the present invention, an etching rate function indicating the correspondence between the pressure of the plasma generating portion, the cumulative usage time of the discharge tube, the starting elapsed time of the local dry etching apparatus, and the etching rate is acquired in advance, and these Since the etching rate is calculated from the measured value and the output of the electromagnetic wave oscillator is controlled according to the calculation result, the etching rate can be kept constant, more precise flattening can be performed, or a uniform thickness can be obtained. It is possible to obtain a distribution.

プラズマを用いた局所ドライエッチングによるウェハの平坦化方法の原理を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the principle of the wafer flattening method by local dry etching using plasma. 噴射される活性種ガスのエッチングレートの分布を示すグラフである。It is a graph which shows the distribution of the etching rate of the injected active species gas. 本発明の局所ドライエッチング装置の一実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows one Example of the local dry etching apparatus of this invention.

以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図3は、本発明の局所ドライエッチング装置の一例を示す説明図である。局所ドライエッチング装置は、プラズマ発生器1、放電管2、ノズル20、原料ガス供給装置3、真空チャンバー4、テーブル駆動装置5を具備している。 FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the local dry etching apparatus of the present invention. The local dry etching apparatus includes a plasma generator 1, a discharge tube 2, a nozzle 20, a raw material gas supply device 3, a vacuum chamber 4, and a table drive device 5.

プラズマ発生器1は、例えばアルミナ等からなる放電管2内に送り込まれた原料ガスをプラズマ化させて中性ラジカルを含んだ活性種ガスGを生成するための機器であり、電磁波発振器10と電磁波伝送手段である導波管11とを備えている。電磁波発振器10は、所定周波数の電磁波M(例えばマイクロ波)を発振することができる。 The plasma generator 1 is a device for converting a raw material gas sent into a discharge tube 2 made of, for example, alumina or the like into plasma to generate an active species gas G containing a neutral radical, and is an electromagnetic wave oscillator 10 and an electromagnetic wave. It is provided with a waveguide 11 which is a transmission means. The electromagnetic wave oscillator 10 can oscillate an electromagnetic wave M (for example, a microwave) having a predetermined frequency.

電磁波伝送手段である導波管11は、電磁波発振器10から発振された電磁波Mを伝送するためのもので、放電管2に外挿されている。導波管11の電磁波発振器が接続された反対側の端部内には、電磁波Mを反射して定在波を形成する反射板(ショートプランジャー)12が取り付けられている。更に、導波管11の中途には、電磁波Mの位相合わせを行うスタブチューナ13と、電磁波発振器10に向かう反射電磁波Mを90°方向に曲げるアイソレータ14とが取り付けられている。 The waveguide 11 which is an electromagnetic wave transmission means is for transmitting the electromagnetic wave M oscillated from the electromagnetic wave oscillator 10, and is externally attached to the discharge tube 2. A reflector 12 (short plunger) 12 that reflects the electromagnetic wave M to form a standing wave is attached to the opposite end of the waveguide 11 to which the electromagnetic wave oscillator is connected. Further, in the middle of the waveguide 11, a stub tuner 13 for adjusting the phase of the electromagnetic wave M and an isolator 14 for bending the reflected electromagnetic wave M toward the electromagnetic wave oscillator 10 in the 90 ° direction are attached.

放電管2は、一方の端部にノズル20が形成された円筒体であり、他方の端部には、原料ガス供給装置3の供給パイプ30が連結されている。原料ガス供給装置3は、放電管2内に原料ガスを供給するための装置であり、原料ガス(SF6(六フッ化硫黄)ガス等)のボンベ31を有し、ボンベ31がバルブ32と流量制御器33を介して供給パイプ30に連結されている。なお、原料ガスとしての六フッ化硫黄ガスは例示であり、他にCF4、NF3等を選択することも可能である。また、単独のガスとすることもできるが、供給パイプ30に他のガスを同時に供給し、混合ガスとすることもできる。 The discharge pipe 2 is a cylindrical body having a nozzle 20 formed at one end thereof, and a supply pipe 30 of the raw material gas supply device 3 is connected to the other end portion. The raw material gas supply device 3 is a device for supplying the raw material gas into the discharge pipe 2, and has a cylinder 31 of the raw material gas (SF6 (sulfur hexafluoride) gas, etc.), and the cylinder 31 has a valve 32 and a flow rate. It is connected to the supply pipe 30 via the controller 33. Sulfur hexafluoride gas as a raw material gas is an example, and CF4, NF3, and the like can also be selected. Further, although it may be a single gas, another gas may be simultaneously supplied to the supply pipe 30 to be a mixed gas.

原料ガス供給装置3から放電管2に原料ガスを供給すると共に、電磁波発振器10によって電磁波Mを発振すると、放電管2内においてガスのプラズマ化が行われる。プラズマ化によって生成された活性種ガスGがノズル20から噴射される。 When the raw material gas is supplied from the raw material gas supply device 3 to the discharge tube 2 and the electromagnetic wave M is oscillated by the electromagnetic wave oscillator 10, the gas is converted into plasma in the discharge tube 2. The active species gas G generated by plasma formation is injected from the nozzle 20.

ワークWは、真空チャンバー4内のワークテーブル40上に配置され、ワークテーブル40に静電気力によって吸着される。真空チャンバー4には、真空ポンプ41がとりつけられており、この真空ポンプ41によって真空チャンバー4内を真空にする(減圧する)。 The work W is arranged on the work table 40 in the vacuum chamber 4, and is attracted to the work table 40 by electrostatic force. A vacuum pump 41 is attached to the vacuum chamber 4, and the inside of the vacuum chamber 4 is evacuated (reduced) by the vacuum pump 41.

また、真空チャンバー4の上面中央部には、孔42が穿設され、この孔42を通して放電管2のノズル20が真空チャンバー4内に挿入されている。孔42に挿入されたノズル20の周囲にはダクト43が設けられている。ダクト43には他の真空ポンプ44が接続されており、エッチング時の反応生成ガスはダクト43を通って真空チャンバー4の外部に排出される。 Further, a hole 42 is formed in the central portion of the upper surface of the vacuum chamber 4, and the nozzle 20 of the discharge tube 2 is inserted into the vacuum chamber 4 through the hole 42. A duct 43 is provided around the nozzle 20 inserted into the hole 42. Another vacuum pump 44 is connected to the duct 43, and the reaction-generated gas during etching is discharged to the outside of the vacuum chamber 4 through the duct 43.

ダクト43はノズル20を取り囲むように設けられている。排気がダクト43内を通過するとき、真空チャンバー内の気体が集中して来るため、この排気流量によって噴出する活性種ガスのエッチングプロファイルが調整できる。真空ポンプ44と真空チャンバー4との間には排気流量を調整する流量調整装置46が設けられている。 The duct 43 is provided so as to surround the nozzle 20. When the exhaust gas passes through the duct 43, the gas in the vacuum chamber is concentrated, so that the etching profile of the active species gas ejected can be adjusted by this exhaust gas flow rate. A flow rate adjusting device 46 for adjusting the exhaust flow rate is provided between the vacuum pump 44 and the vacuum chamber 4.

テーブル駆動装置5は真空チャンバー4内に配されており、ワークテーブル40の下方からこれを支持している。このテーブル駆動装置5は、そのX駆動モータ50によってワークテーブル40と後述のY駆動モータ51とを一体に図3の左右方向に移動させ、そのY駆動モータ51によってワークテーブル40をX駆動モータ50の駆動方向に対し水平に直交する方向(図3の紙面表裏方向)に移動させる。すなわち、このテーブル駆動装置5によってノズル20とワークWを相対的にX-Y方向に移動させることができる。 The table drive device 5 is arranged in the vacuum chamber 4 and supports it from below the work table 40. The table drive device 5 integrally moves the work table 40 and the Y drive motor 51 described later by the X drive motor 50 in the left-right direction of FIG. 3, and the Y drive motor 51 moves the work table 40 to the X drive motor 50. Is moved in a direction horizontally orthogonal to the driving direction (the front and back directions of the paper in FIG. 3). That is, the table drive device 5 can move the nozzle 20 and the work W relatively in the XY directions.

原料ガス供給装置3のバルブ32を開くと、ボンベ31内の原料ガスが供給パイプ30に流出して、放電管2に供給される。原料ガスの流量はバルブ32の開度によって調整される。 When the valve 32 of the raw material gas supply device 3 is opened, the raw material gas in the cylinder 31 flows out to the supply pipe 30 and is supplied to the discharge pipe 2. The flow rate of the raw material gas is adjusted by the opening degree of the valve 32.

上記原料ガスの供給作業と並行して、電磁波発振器10を駆動する。放電管2内の原料ガスが電磁波Mによってプラズマ化される。ガスのプラズマ化によって活性種ガスGが生成される。活性種ガスGは放電管2のノズル20に案内されて、ノズル20の開口20aからワークWの表面に向けて噴射される。 The electromagnetic wave oscillator 10 is driven in parallel with the supply work of the raw material gas. The raw material gas in the discharge tube 2 is turned into plasma by the electromagnetic wave M. The active species gas G is generated by plasma conversion of the gas. The active seed gas G is guided by the nozzle 20 of the discharge tube 2 and is ejected from the opening 20a of the nozzle 20 toward the surface of the work W.

活性種ガスの噴射と並行して、テーブル駆動制御装置47によってテーブル駆動装置5が制御され、ワークテーブル40は決められた軌跡に沿って予め計算された速度でX-Y方向に移動する。 In parallel with the injection of the active seed gas, the table drive device 5 is controlled by the table drive control device 47, and the work table 40 moves in the XY directions at a pre-calculated speed along a predetermined trajectory.

噴射された活性種ガスはワークの表面の材料と化学反応を起こす。この化学反応によって生成した生成物はガス状であるため、この生成物をその場から容易に除去する(流し去る)ことができる。これによってワークWの表面から材料が除去される。 The injected active seed gas chemically reacts with the material on the surface of the work. Since the product produced by this chemical reaction is gaseous, the product can be easily removed (flushed) from the field. As a result, the material is removed from the surface of the work W.

除去される量は材料表面が活性種ガスに曝される時間に実質的に比例するので、ワークWとノズル20との相対移動速度を制御することによって、除去量を制御する。この相対移動速度は、予め測定されているワークWの凹凸のデータ、すなわち、位置-厚さデータに基づいて決定される。 Since the amount removed is substantially proportional to the time the material surface is exposed to the active seed gas, the amount removed is controlled by controlling the relative movement speed between the work W and the nozzle 20. This relative moving speed is determined based on the data of the unevenness of the work W measured in advance, that is, the position-thickness data.

電磁波出力制御部6は、圧力計61、エッチングレート算出器62、エッチングレート関数器63、累積使用時間タイマー64、始動経過時間タイマー65、及び、電磁波出力制御装置66からなる。 The electromagnetic wave output control unit 6 includes a pressure gauge 61, an etching rate calculator 62, an etching rate function device 63, a cumulative usage time timer 64, a start elapsed time timer 65, and an electromagnetic wave output control device 66.

圧力計61は、放電管2の一部をなしているプラズマ発生部21の近傍であってその上流側に設けられている。これにより、放電管2のプラズマ発生部21でプラズマ化された活性種ガスGにより圧力計61が損傷することを防止しながら放電管2内の正確な圧力計測が可能となる。エッチングレート算出器62は、エッチングレート関数器63に格納された予め求められているエッチングレート関数であって、上記圧力計61で検出された放電管2内の圧力とエッチングレートとの対応関係を表すエッチングレート関数に基づいて、上記圧力計61の計測値からエッチングレートを算出する。 The pressure gauge 61 is provided in the vicinity of the plasma generating portion 21 forming a part of the discharge tube 2 and on the upstream side thereof. This makes it possible to accurately measure the pressure inside the discharge tube 2 while preventing the pressure gauge 61 from being damaged by the active seed gas G plasmalized in the plasma generating section 21 of the discharge tube 2. The etching rate calculator 62 is a predetermined etching rate function stored in the etching rate function device 63, and determines the correspondence between the pressure in the discharge tube 2 detected by the pressure gauge 61 and the etching rate. The etching rate is calculated from the measured value of the pressure gauge 61 based on the represented etching rate function.

更に、このとき、累積使用時間や始動経過時間に応じて上記算出されたエッチングレートを補正することができる。ここで、上記累積使用時間は、累積使用時間タイマー64によって計測された時間であって、この放電管2が、使用開始されてから現在に至るまでの累積使用時間である。累積使用時間は放電管2の劣化状態(例えば、放電管2内部の付着物の付着量)を示す指標である。 Further, at this time, the etching rate calculated above can be corrected according to the cumulative usage time and the elapsed start time. Here, the cumulative usage time is the time measured by the cumulative usage time timer 64, and is the cumulative usage time from the start of use of the discharge tube 2 to the present. The cumulative usage time is an index indicating the deterioration state of the discharge tube 2 (for example, the amount of deposits inside the discharge tube 2).

また、始動経過時間は、始動経過時間タイマー65によって計測された時間であって、この局所ドライエッチング装置が今回の始動から現在までに経過した時間である。始動経過時間はプラズマ発生部21の昇温の程度、つまり、暖機の具合を示す指標である。 Further, the start elapsed time is the time measured by the start elapsed time timer 65, which is the time elapsed from the start of this local dry etching apparatus to the present. The elapsed start time is an index indicating the degree of temperature rise of the plasma generating unit 21, that is, the degree of warming up.

電磁波出力制御装置66は、上記エッチングレート算出器62の算出値、あるいは、累積使用時間、始動経過時間で補正された算出値に基づいて、上記エッチングレートが一定になるように上記電磁波発器10の出力を制御する。これにより、エッチングレートが安定化し、先に述べたようなエッチングレートが変化することに起因する誤差を低減することができる。 The electromagnetic wave output control device 66 is based on the calculated value of the etching rate calculator 62 or the calculated value corrected by the cumulative usage time and the elapsed start time, so that the etching rate becomes constant. Controls the output of 10. As a result, the etching rate is stabilized, and the error caused by the change in the etching rate as described above can be reduced.

本発明の局所ドライエッチング装置における加工動作の一例を以下に示す。まず真空下の真空チャンバー4の搬入搬出扉45を開き、不図示のロボットによってワークWを真空チャンバー4内に搬入し、ワークテーブル40上に載置し、これを吸着把持させる。ワークWをワークテーブル40に吸着すると、次に、搬入搬出扉45を閉じ、バルブ32を開いてボンベ31内の原料ガスを放電管2に送る。 An example of the processing operation in the local dry etching apparatus of the present invention is shown below. First, the carry-in / carry-out door 45 of the vacuum chamber 4 under vacuum is opened, the work W is carried into the vacuum chamber 4 by a robot (not shown), placed on the work table 40, and sucked and gripped. When the work W is adsorbed on the work table 40, the carry-in / carry-out door 45 is closed, the valve 32 is opened, and the raw material gas in the cylinder 31 is sent to the discharge pipe 2.

電磁波発振器10を動作させ、放電管2内の原料ガスをプラズマ化し活性種ガスGを発生させノズルの開口20aから噴出させる。次いで、X駆動モータ50、Y駆動モータ51を駆動して、ワークWが開口20aの下に来るように、ワークテーブル40をそれまでの退避位置から移動させ、予め計算されたノズル速度(領域毎に異なる)でもってスキャンする。 The electromagnetic wave oscillator 10 is operated to turn the raw material gas in the discharge tube 2 into plasma to generate the active seed gas G and eject it from the nozzle opening 20a. Next, the X drive motor 50 and the Y drive motor 51 are driven to move the work table 40 from the retracted position so that the work W is below the opening 20a, and the nozzle speed calculated in advance (for each region). Scan with).

この局所ドライエッチング加工中に、放電管2内のプラズマ発生部21の近傍に設けられた圧力計61により放電管2内の圧力を計測する。その計測値とエッチングレート関数器63に格納された予め求められているエッチングレート関数を用い、所望のエッチングレートを得られるような放電管2内の圧力の閾値をエッチングレート算出器62により予め算出しておく。その閾値と放電管2内の圧力の計測値を比較し、計測値が閾値を超えた場合は、次のワークの加工を行う前に電磁波出力制御装置66により、放電管2内の圧力が閾値の範囲内となるように予め求められているエッチングレート関数を用いて電磁波発振器10の出力を制御する。これにより、所望のエッチングレートによってワークWの加工が可能となる。 During this local dry etching process, the pressure in the discharge tube 2 is measured by a pressure gauge 61 provided in the vicinity of the plasma generating portion 21 in the discharge tube 2. Using the measured value and the etching rate function stored in the etching rate function device 63 in advance, the pressure threshold in the discharge tube 2 so as to obtain a desired etching rate is calculated in advance by the etching rate calculator 62. I will do it. The threshold value is compared with the measured value of the pressure in the discharge tube 2, and if the measured value exceeds the threshold value, the pressure in the discharge tube 2 is set to the threshold value by the electromagnetic wave output control device 66 before processing the next workpiece. The output of the electromagnetic wave oscillator 10 is controlled by using the etching rate function obtained in advance so as to be within the range of. This makes it possible to process the work W at a desired etching rate.

また、放電管2が使用開始されてから現在に至るまでの累積使用時間(放電開始からの時間)を、前述の電磁波発振器10の出力を制御する際に用いてもよい。この場合は、累積使用時間タイマー64によって、単一の放電管2が使用開始されてから現在に至るまでの累積使用時間を計測し、その累積使用時間と放電管2の劣化状態の関係(関数)をエッチングレート算出器62により予め求めておく。その関数を、エッチングレート関数器63に格納された予め求められているエッチングレート関数に対して補正をかけることで、所望のエッチングレートからのずれ量を極力低減させることが可能となる。 Further, the cumulative usage time (time from the start of discharge) from the start of use of the discharge tube 2 to the present may be used when controlling the output of the electromagnetic wave oscillator 10 described above. In this case, the cumulative usage time timer 64 measures the cumulative usage time from the start of use of the single discharge tube 2 to the present, and the relationship between the cumulative usage time and the deterioration state of the discharge tube 2 (function). ) Is obtained in advance by the etching rate calculator 62. By correcting the function with respect to the etching rate function stored in the etching rate function device 63 in advance, it is possible to reduce the amount of deviation from the desired etching rate as much as possible.

更に、局所ドライエッチング装置が始動されてから現在に至るまでの連続して稼働した経過時間を、前述の電磁波発振器10の出力を制御する際に用いてもよい。この場合は、始動経過時間タイマー65によって、局所ドライエッチング装置が始動されてから現在に至るまでの経過時間を計測し、その始動経過時間と放電管2の昇温状態、特にプラズマ発生部21の昇温状態との関係(関数)をエッチングレート算出器62により予め求めておく。その関数を、エッチングレート関数器63に格納された予め求められているエッチングレート関数に対して補正をかけることで、所望のエッチングレートからのずれ量を極力低減させることが可能となる。 Further, the elapsed time of continuous operation from the start of the local dry etching apparatus to the present may be used when controlling the output of the electromagnetic wave oscillator 10 described above. In this case, the start elapsed time timer 65 measures the elapsed time from the start of the local dry etching apparatus to the present, and the start elapsed time and the temperature rise state of the discharge tube 2, particularly the plasma generation unit 21. The relationship (function) with the temperature rise state is obtained in advance by the etching rate calculator 62. By correcting the function with respect to the etching rate function stored in the etching rate function device 63 in advance, it is possible to reduce the amount of deviation from the desired etching rate as much as possible.

また、局所ドライエッチング加工後のワークWの取代量から前述の電磁波発振器10の出力を制御する際に用いてもよい。この場合は、不図示のワーク計測器により、加工前及び加工後のワークWの厚み又は形状を計測し、加工によるワーク取代量を算出する。電磁波出力と算出した取代量は比例するため、予め設定した取代量の閾値を超えた場合は、次のワークの加工を行う前に電磁波出力制御装置66により、電磁波発振器10の出力を制御してもよい。これにより、所望のエッチングレートからのずれ量を極力低減させることが可能となる。 Further, it may be used when controlling the output of the above-mentioned electromagnetic wave oscillator 10 from the amount of work W taken after the local dry etching process. In this case, the thickness or shape of the work W before and after machining is measured by a work measuring instrument (not shown), and the work allowance amount due to machining is calculated. Since the electromagnetic wave output is proportional to the calculated allowance amount, if the threshold value of the set allowance amount is exceeded, the output of the electromagnetic wave oscillator 10 is controlled by the electromagnetic wave output control device 66 before processing the next workpiece. May be good. This makes it possible to reduce the amount of deviation from the desired etching rate as much as possible.

平坦化終了後、ワークテーブル40を退避位置に移動させ、搬入搬出扉45を開くと不図示のロボットが加工を終了したワークWを取り出して未加工のワークWを先に述べた手順に従って真空チャンバー4内に搬入する。 After the flattening is completed, the work table 40 is moved to the retracted position, and when the loading / unloading door 45 is opened, a robot (not shown) takes out the finished work W and puts the unprocessed work W into a vacuum chamber according to the procedure described above. Bring it into 4.

なお、上述の上記電磁波発器10の出力の制御は、局所ドライエッチング加工を行った次の局所ドライエッチング加工に反映しているが、同一の局所ドライエッチング加工中に随時行ってもよい。 Although the control of the output of the electromagnetic wave oscillator 10 described above is reflected in the next local dry etching process in which the local dry etching process is performed, it may be performed at any time during the same local dry etching process.

また、始動経過時間がエッチングレートに影響する主因は、始動時にはプラズマ発生部21及びその近傍などの活性種ガスGが接触する箇所が暖まっていないことにあり、始動後しばらく経てば温度が上昇してやがて定常状態に入ると考えられるので、一定時間の暖機運転をすることを条件にすれば、始動経過時間を考慮から外すことも可能である。 In addition, the main reason why the elapsed start time affects the etching rate is that the parts that come into contact with the active species gas G, such as the plasma generating part 21 and its vicinity, are not warmed up at the time of starting, and the temperature rises after a while after starting. Since it is considered that the steady state will be reached soon, it is possible to exclude the elapsed start time from consideration if the warm-up operation is performed for a certain period of time.

また、累積使用時間の影響は、使用を続けるうちに放電管2のプラズマ発生部21内側が生成された活性種ガスGと反応し、放電管2のプラズマ発生部21内側(内壁)が劣化するために生じると考えられている。この影響は非常に緩い速度で進行するため、頻繁且つ自動的に行わせることまでは必ずしも必要でなく、人手による修正とすることも可能である。 Further, the influence of the cumulative usage time is that the inside of the plasma generating portion 21 of the discharge tube 2 reacts with the generated active seed gas G as the use continues, and the inside (inner wall) of the plasma generating portion 21 of the discharge tube 2 deteriorates. Is believed to occur because of. Since this effect progresses at a very slow rate, it is not always necessary to have it performed frequently and automatically, and it is possible to correct it manually.

また、局所ドライエッチング装置が待機中の場合は、プラズマ発生部21及びその近傍などの活性種ガスGが接触する箇所の温度が所望のエッチングレートを達成するに至らない温度となる場合があるため、局所ドライエッチング装置が待機中の温度変化の経過を時間に置き換えて、その経過時間により簡易的に電磁波発振器10の出力を制御し、所望のエッチングレートを得ることも可能である。 Further, when the local dry etching apparatus is on standby, the temperature of the portion where the active seed gas G contacts, such as the plasma generating portion 21 and its vicinity, may not reach the desired etching rate. It is also possible to replace the elapsed time of the temperature change during standby by the local dry etching apparatus with time, and simply control the output of the electromagnetic wave oscillator 10 by the elapsed time to obtain a desired etching rate.

以上に述べたように、本発明の局所ドライエッチング装置によれば、プラズマ発生部の圧力、累積使用時間、始動経過時間に基づいて、エッチングレートを一定に維持するように補正して局所ドライエッチング加工を行うことができ、加工誤差を極めて少なくすることができる。 As described above, according to the local dry etching apparatus of the present invention, local dry etching is corrected so as to maintain a constant etching rate based on the pressure of the plasma generating part, the cumulative usage time, and the elapsed start time. Processing can be performed, and processing errors can be extremely reduced.

1 プラズマ発生器
10 電磁波発振器
100 プラズマ発生部
101 ノズル
11 電磁波伝送手段(導波管)
12 反射板(ショートプランジャー)
120 ワークテーブル
13 スタブチューナ
14 アイソレータ
2 放電管
20 ノズル
20a 開口
21 プラズマ発生部
3 原料ガス供給装置
30 供給パイプ
31 ボンベ
32 バルブ
33 流量制御器
4 真空チャンバー
40 ワークテーブル
401 ウェハ支持面
402 ヒーター
41 真空ポンプ
42 孔
43 ダクト
44 真空ポンプ
45 搬入搬出扉
46 流量調整装置
47 テーブル駆動制御装置
5 テーブル駆動装置
50 X駆動モータ
51 Y駆動モータ
6 電磁波出力制御部
61 圧力計
62 エッチングレート算出器
63 エッチングレート関数
64 累積使用時間タイマー
65 始動経過時間タイマー
66 電磁波出力制御装置
1 Plasma generator 10 Electromagnetic wave oscillator 100 Plasma generator 101 Nozzle 11 Electromagnetic wave transmission means (waveguide)
12 Reflector (short plunger)
120 Worktable 13 Stub tuner 14 Isolator 2 Discharge tube 20 Nozzle 20a Opening 21 Plasma generator 3 Raw material gas supply device 30 Supply pipe 31 Bomb 32 Valve 33 Flow controller 4 Vacuum chamber 40 Worktable 401 Wafer support surface 402 Heater 41 Vacuum pump 42 Holes 43 Ducts 44 Vacuum pumps 45 Carry-in / carry-out doors 46 Flow control device 47 Table drive control device 5 Table drive device 50 X drive motor 51 Y drive motor 6 Electromagnetic wave output control unit 61 Pressure gauge 62 Etching rate calculator 63 Etching rate function 64 Cumulative usage time timer 65 Start elapsed time timer 66 Electromagnetic wave output control device

Claims (3)

真空チャンバー、
上記真空チャンバー内に開口するノズル、
上記ノズルに接続された放電管、
上記真空チャンバー内に配置され、ワークを載置するためのワークテーブル、
上記ワークテーブルを駆動するテーブル駆動装置、
記テーブル駆動装置を制御するテーブル駆動制御装置、
上記放電管に原料ガスを供給するための原料ガス供給装置、
上記放電管に形成されたプラズマ発生部、
電磁波発器、
上記電磁波発振器で発振された電磁波を上記プラズマ発生部に照射するための電磁波伝送手段、
上記プラズマ発生部の圧力を検出するために、上記放電管の上記プラズマ発生部の近傍であってその上流側に設けられた圧力計、
予め求められている関数であって、上記プラズマ発生部の圧力とエッチングレートとの対応関係を表すエッチングレート関数に基づいて、上記圧力計の計測値からエッチングレートを算出するエッチングレート算出器、及び、
上記エッチングレート算出器の算出値に基づいて、上記エッチングレートが一定になるように上記電磁波発器の出力を制御する電磁波出力制御装置
を備えたことを特徴とする局所ドライエッチング装置。
Vacuum chamber,
Nozzle that opens in the vacuum chamber,
Discharge tube connected to the above nozzle,
A work table placed in the vacuum chamber and on which the work is placed,
A table drive that drives the work table,
A table drive control device that controls the table drive device,
Raw material gas supply device for supplying raw material gas to the discharge pipe,
The plasma generating part formed in the discharge tube,
Electromagnetic wave oscillator ,
An electromagnetic wave transmission means for irradiating the plasma generating portion with an electromagnetic wave oscillated by the electromagnetic wave oscillator,
A pressure gauge provided in the vicinity of the plasma generating portion of the discharge tube and on the upstream side thereof in order to detect the pressure of the plasma generating portion.
An etching rate calculator that calculates the etching rate from the measured values of the pressure gauge based on the etching rate function, which is a function obtained in advance and represents the correspondence between the pressure of the plasma generating portion and the etching rate, and the etching rate calculator. ,
A local dry etching apparatus including an electromagnetic wave output control device that controls the output of the electromagnetic wave oscillator so that the etching rate becomes constant based on the calculated value of the etching rate calculator.
請求項1に記載された局所ドライエッチング装置において、
上記エッチングレート関数は、更に、その放電管の累積使用時間によって補正された関数であること
を特徴とする局所ドライエッチング装置。
In the local dry etching apparatus according to claim 1,
The etching rate function is a local dry etching apparatus further characterized by being a function corrected by the cumulative usage time of the discharge tube.
請求項1又は2に記載された局所ドライエッチング装置において、
上記エッチングレート関数は、更に、局所ドライエッチング装置の始動からの始動経過時間によって補正された関数であること
を特徴とする局所ドライエッチング装置。
In the local dry etching apparatus according to claim 1 or 2.
The local dry etching apparatus is characterized in that the etching rate function is a function corrected by a start elapsed time from the start of the local dry etching apparatus.
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