JPH03126225A - Dry etching apparatus - Google Patents

Dry etching apparatus

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JPH03126225A
JPH03126225A JP26390389A JP26390389A JPH03126225A JP H03126225 A JPH03126225 A JP H03126225A JP 26390389 A JP26390389 A JP 26390389A JP 26390389 A JP26390389 A JP 26390389A JP H03126225 A JPH03126225 A JP H03126225A
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JP
Japan
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etching
ring
permanent magnet
shaped permanent
wafer
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Application number
JP26390389A
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Japanese (ja)
Inventor
Shuichi Noda
周一 野田
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a dry etching apparatus by which high homogenity is maintained all the time by arranging a ring-shaped permanent magnet so that the position of the magnet can be adjusted in the vertical direction, and continuously changing the relative position of the ring-shaped permanent magnet and a sample. CONSTITUTION:A ring-shaped permanent magnet 8 is provided at the outside of a vacuum container 21 and can be rotated in the circumferential direction. The magnet is mounted on a driving and position-adjusting stage 30 whose relative height with respect to a wafer 25 can be adjusted. Under this state, the magnet is attached horizontally with respect to the wafer 25. The attaching position is determined so that the height, at which the upper surface of the ring-shaped permanent magnet 8 viewed from the horizontal direction agrees with at least the surface of the wafer 25, is made to be a starting point. The height can be adjusted in the down-ward direction. At first, the height of the ring-shaped permanent magnet 8 is adjusted so that a parallel magnetic field region 16 is positioned directly on the wafer 25. Then, etching is performed. The distribution of the etching at this time is examined. The ring-shaped permanent magnet 8 is moved to a position where the magnetic field distribution becomes the etching distribution so as to offset the above described etching distribution. The etching is performed again, and excellent homogenity is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体集積回路の製造に用いるプラズマドラ
イエツチング装置であり、特にプラズマ放t fiI域
に磁場を印加するマグネトロンエツチング装置に関する
ものである。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a plasma dry etching device used in the manufacture of semiconductor integrated circuits, and particularly relates to a magnetron etching device that applies a magnetic field to a plasma radiation region. .

(従来の技術) マグネトロンエツチング装置は、従来のドライエツチン
グ装置に比べ、高精度、低損傷、高速度のエツチングが
可能であり、今後、更に微細化の進む半導体集積回路の
量産には、極めて有効な装置である。しかしながら、マ
グネトロンエツチング装置では、プラズマ放電領域へ印
加する磁場の磁力線分布がエツチングの均一性に直接影
響するために、高い均一性を得ることが非常に困難であ
った。
(Conventional technology) Magnetron etching equipment is capable of etching with higher accuracy, less damage, and higher speed than conventional dry etching equipment, and is extremely effective for the mass production of semiconductor integrated circuits, which will continue to become even finer in the future. It is a great device. However, in the magnetron etching apparatus, it is very difficult to obtain high uniformity because the distribution of magnetic lines of force of the magnetic field applied to the plasma discharge region directly affects the uniformity of etching.

このような問題を解決するために提案されたマグネトロ
ンエツチング装置が、例えば特開昭63−99530号
、特開昭63−186429号等に記載されている。
Magnetron etching devices proposed to solve these problems are described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-99530 and Japanese Patent Laid-Open No. 63-186429.

第5図はかかる従来のマグネトロンエツチング装置の断
面図である。
FIG. 5 is a sectional view of such a conventional magnetron etching device.

この図において、1は真空容器、2はエッチングガスの
導入管、3は排気管、4はカソード電極、5はエツチン
グされるウェハ、6はRF (Radi。
In this figure, 1 is a vacuum container, 2 is an etching gas introduction pipe, 3 is an exhaust pipe, 4 is a cathode electrode, 5 is a wafer to be etched, and 6 is an RF (Radio).

Frequency :高周波)電源、7はマグネトロ
ン放電、8はリング状永久磁石、9は主磁極層、10は
補助磁極層、11はアノード電極、Bは磁場、Eは交流
電場を示している。
7 is a magnetron discharge, 8 is a ring-shaped permanent magnet, 9 is a main magnetic pole layer, 10 is an auxiliary magnetic pole layer, 11 is an anode electrode, B is a magnetic field, and E is an alternating electric field.

磁場発生装置を構成するリング状永久磁石8は、第2図
及び第3図(詳細は後述)に示すように、直径により二
分した一方の半部にN極12、及び他方の半部にS極1
4を着磁させ、リング外周部に主磁極層9を形成し、こ
れらN極12及び5i14の反対側、即ちリング内周部
に、主磁極層9とは反対極の5i13及びN極15の補
助磁極層lOを形成している。このような磁極構造は、
保磁力が1000エルステツド(Oe)と高い永久磁石
材料を用いて、リングの動径方向に平行に着磁を行うこ
とにより、自発的に形成できる。また、リング状永久磁
石8では、上述の磁極構造のため、リングの中空部では
均一な磁力線18が形成される。特に、断面方向から見
た磁力線18は、この中空部を含む適当な厚さで完全に
平行なものが得られる。
As shown in FIGS. 2 and 3 (details will be described later), the ring-shaped permanent magnet 8 constituting the magnetic field generator is divided into two parts by diameter, with an N pole 12 in one half and an S pole in the other half. pole 1
4 is magnetized to form a main magnetic pole layer 9 on the outer circumference of the ring, and on the opposite side of these N poles 12 and 5i14, that is, on the inner circumference of the ring, 5i13 and N pole 15, which are opposite to the main magnetic pole layer 9, are formed. An auxiliary magnetic pole layer lO is formed. Such a magnetic pole structure is
It can be formed spontaneously by using a permanent magnet material with a high coercive force of 1000 Oe and magnetizing the ring parallel to the radial direction. Further, in the ring-shaped permanent magnet 8, uniform lines of magnetic force 18 are formed in the hollow part of the ring due to the above-described magnetic pole structure. In particular, the lines of magnetic force 18 seen in the cross-sectional direction have an appropriate thickness including the hollow portion and are completely parallel.

そこで、被エツチングウェハ(以下、単にウェハという
)5を処理するための真空容器1の内部にカソード電極
4とアノード電極11とを対向して配設し、カソード電
極4にRF電源6を接続し、アノード電極11を接地す
る。ウェハ5はカソード電極4上に水平に載置され、リ
ング状永久磁石8は、断面方向から見て平行な磁場領域
がウェハ5の直上で水平となるように、真空容器1の外
側に取り付けられ、円周方向に自動回転可能に構成され
ている。ここで、導入管2よりエツチングガスを真空容
器1内に導入し、真空ポンプ(図示なし)を用いて排気
管3より適当な流量で排気を行い、真空容器l内のガス
圧力を適当に調節しながら、RF電源6からカソード電
極4に13.56MHzの電圧を印加すると、カソード
電極4面に垂直に発生する交流電場Eとそれに直交する
磁場Bとの作用で、マグネトロン放電7が発生する。該
マグネトロン放電7部分のプラズマ強度は、交流電場E
と磁場Bの強度とに比例する。この場合、交流電場E及
び磁場Bの強度分布が共にウェハ5上で略均−に形成さ
れているので、プラズマ強度も略均−となる。また、マ
グネトロン放電によるプラズマのイオン化率は、通常の
RF放電によるプラズマのイオン化率より2桁以上高い
、即ち、このマグネトロンエツチング装置では、従来に
比べて1桁以上高速で、また、それまで問題となってい
たエツチングの均一性不良も解決され、高均一なエツチ
ングが可能となっている。
Therefore, a cathode electrode 4 and an anode electrode 11 are disposed facing each other inside a vacuum container 1 for processing a wafer to be etched (hereinafter simply referred to as a wafer) 5, and an RF power source 6 is connected to the cathode electrode 4. , the anode electrode 11 is grounded. The wafer 5 is placed horizontally on the cathode electrode 4, and the ring-shaped permanent magnet 8 is attached to the outside of the vacuum container 1 so that the parallel magnetic field regions are horizontal just above the wafer 5 when viewed from the cross-sectional direction. , and is configured to be able to automatically rotate in the circumferential direction. Here, etching gas is introduced into the vacuum vessel 1 through the introduction pipe 2, and is evacuated at an appropriate flow rate through the exhaust pipe 3 using a vacuum pump (not shown) to appropriately adjust the gas pressure within the vacuum vessel 1. Meanwhile, when a voltage of 13.56 MHz is applied to the cathode electrode 4 from the RF power source 6, a magnetron discharge 7 is generated due to the action of an alternating current electric field E generated perpendicularly to the surface of the cathode electrode 4 and a magnetic field B orthogonal thereto. The plasma intensity of the magnetron discharge 7 portion is equal to the alternating current electric field E
and the strength of the magnetic field B. In this case, since the intensity distributions of the AC electric field E and the magnetic field B are both approximately uniform on the wafer 5, the plasma intensity is also approximately uniform. In addition, the ionization rate of plasma caused by magnetron discharge is more than two orders of magnitude higher than that of plasma caused by ordinary RF discharge.In other words, with this magnetron etching device, it is faster than conventional etching by more than one order of magnitude, and it has not been a problem since then. The problem of poor etching uniformity has been resolved, and highly uniform etching is now possible.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記構成のマグネトロンエツチング装置
で得られた高均一性は、どのようなエツチング条件にお
いても普遍的に成立するものではない。例えば、比較的
寿命の長い反応活性種によるエツチングが支配的な場合
に見られるように、エツチング均一性が反応ガスの流れ
、滞留に強く依存したり、印加RF電力を大きくすると
、ウェハ或いはカソード電極の周辺部に電場が集中し、
これに上記均一性が強く依存する等の現象が生じ、場合
によっては、上記マグネトロンエツチング装置によって
も優れた均一性が得られないという問題点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the high uniformity obtained with the magnetron etching apparatus having the above configuration is not universally achieved under any etching conditions. For example, when etching is dominated by reactive active species with relatively long lifetimes, etching uniformity strongly depends on the flow and retention of the reactive gas, or when the applied RF power is increased, the wafer or cathode electrode The electric field is concentrated around the
A phenomenon occurs in which the uniformity is strongly dependent on this, and in some cases, excellent uniformity cannot be obtained even with the magnetron etching device.

本発明は、以上述べたエツチング条件に依存するエツチ
ング均一性の劣化を解決するために、ウェハ及びカソー
ド電極と永久磁石の相対位置を垂直方向に連続的に変化
させることを可能とし、エツチング条件に応じ、いずれ
の条件の場合であっても、常に高均一性を保つドライエ
ツチング装置を提供することを目的とする。
The present invention makes it possible to continuously change the relative positions of the wafer, the cathode electrode, and the permanent magnet in the vertical direction in order to solve the above-mentioned deterioration in etching uniformity that depends on the etching conditions. It is an object of the present invention to provide a dry etching device that always maintains high uniformity under any conditions.

(課題を解決するための手段) 本発明は、上記目的を達成するために、カソード電極に
搭載されて真空容器内に設置される試料の上側の空間に
、リング状永久磁石により、前記試料に水平に回転磁場
を印加する手段と、前記カソード電極にRF電圧を供給
する手段とを具え、前記RF電圧と、前記回転磁場との
作用によりマグネトロン放電を生じさせるドライエツチ
ング装置において、前記リング状永久磁石を垂直方向に
位置調整可能に配置し、該リング状永久磁石と前記試料
との相対位置を連続的に変化させるようにしたものであ
る。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a ring-shaped permanent magnet in a space above a sample mounted on a cathode electrode and installed in a vacuum container. A dry etching device comprising means for applying a horizontally rotating magnetic field and means for supplying an RF voltage to the cathode electrode, and generating a magnetron discharge by the action of the RF voltage and the rotating magnetic field, wherein the ring-shaped permanent The magnets are arranged so that their positions can be adjusted in the vertical direction, and the relative position between the ring-shaped permanent magnet and the sample is continuously changed.

(作用) 本発明によれば、上記したように構成することにより、
マグネトロンエツチング装置において、回転するリング
状永久磁石と、ウェハの相対位置を垂直方向に連続的に
変化させることができる。
(Function) According to the present invention, by configuring as described above,
In a magnetron etching apparatus, the relative position of a rotating ring-shaped permanent magnet and a wafer can be continuously changed in the vertical direction.

従って、エツチング条件の変化によるウェハ面内のエツ
チング速度分布の変化傾向と、リング状永久磁石の位置
の変化による該速度分布との変化傾向が相殺されるよう
に、リング状永久磁石の位置を調節し、どんなエツチン
グ条件においても、常にエツチングの高均一性を保つこ
とができる。
Therefore, the position of the ring-shaped permanent magnet is adjusted so that the tendency of change in the etching speed distribution within the wafer plane due to a change in etching conditions and the tendency of change in the speed distribution due to a change in the position of the ring-shaped permanent magnet are offset. However, high uniformity of etching can always be maintained under any etching conditions.

(実施例) 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の実施例を示すマグネトロンエツチング
装置の断面図、第2図はそのマグネトロンエツチング装
置のプラズマ放電領域へ印加する磁場を得るリング状永
久磁石の平面図、第3図は第2図のA−A線断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a magnetron etching device showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a ring-shaped permanent magnet that obtains a magnetic field applied to the plasma discharge region of the magnetron etching device, and FIG. It is a sectional view taken along the line AA in the figure.

第1図において、8はリング状永久磁石、21は真空容
器、22はエツチングガスの導入管、23は排気管、2
4はカソード電極、25はエツチングされるウェハ、2
6はRF(高周波)電源、27はマグネトロン放電、2
日はアノード電極、30はリング状永久磁石8の駆動兼
位置調整台座、Bは磁場、Eは交流電場を示している。
In FIG. 1, 8 is a ring-shaped permanent magnet, 21 is a vacuum container, 22 is an etching gas introduction pipe, 23 is an exhaust pipe, 2
4 is a cathode electrode, 25 is a wafer to be etched, 2
6 is an RF (high frequency) power supply, 27 is a magnetron discharge, 2
30 is a drive and position adjustment pedestal for the ring-shaped permanent magnet 8, B is a magnetic field, and E is an alternating current electric field.

ここで、磁場Bを発生するリング状永久磁石8は、第2
図及び第3図に示すように、直径方向に部分した一方の
半部にN極及び他方の半部にS極を形成するように着磁
されている。ここで、リング状永久磁石8の材質として
は、Aj2. Ni、 Co。
Here, the ring-shaped permanent magnet 8 that generates the magnetic field B is
As shown in the figures and FIG. 3, the magnet is magnetized so that one half of the diametrically divided portion forms a north pole and the other half forms a south pole. Here, the material of the ring-shaped permanent magnet 8 is Aj2. Ni, Co.

Fe、 Cuを主成分とするアルニコ磁石等を用い、保
磁力を1000エルステツド(Oe)以上と高くする必
要がある。即ち、保磁力の高いリング状の磁石を用いる
ことにより、磁石の両極の端面及び磁束と平行する磁石
表面付近の磁区の向きの発散は抑えられ、見かけ上、リ
ングの内周部には外周部と極性の異なる弱い反対極が形
成されたように見える。
It is necessary to use an alnico magnet or the like whose main components are Fe or Cu, and to have a high coercive force of 1000 Oe or more. In other words, by using a ring-shaped magnet with a high coercive force, the divergence of the direction of the magnetic domain near the end faces of the magnet's poles and the magnet surface parallel to the magnetic flux is suppressed, and the inner periphery of the ring appears to have an outer periphery. It appears that a weak opposite pole with a different polarity has been formed.

この見かけ上の分掻の境界(厳密には定まった位置で区
別されるものではない)を図中に破線で示す、ここで、
N極12.5i14で主磁極層9が構成され、5i13
、N極15で補助磁極層10が構成される。こうした磁
極構造を持つリング状永久磁石では、磁力線18の分布
は図に示すようになる。特に、断面方向から見た磁力線
分布に特徴があり、主磁極層9の両極を結ぶ磁力線18
は、磁石に近い部分では単純に発散するものではなく、
内周部の補助磁極層IOの作用により、中空部へ引き寄
せられた形となる。こうした作用により、リング状永久
磁石8の中空部を含む適当な厚さ領域の中では、水平方
向に均一で完全に平行な磁場領域16が得られる。該平
行磁場領域16よりも更に外側の空間には、磁力線18
の反発による発散磁場領域17が得られる。
This apparent dividing boundary (strictly speaking, it is not distinguished by a fixed position) is shown by a broken line in the figure, where:
The main magnetic pole layer 9 is composed of N poles 12.5i14 and 5i13
, N pole 15 constitute an auxiliary magnetic pole layer 10. In a ring-shaped permanent magnet having such a magnetic pole structure, the distribution of magnetic lines of force 18 is as shown in the figure. In particular, the distribution of magnetic lines of force seen from the cross-sectional direction is characteristic, and the lines of magnetic force 18 connecting both poles of the main magnetic pole layer 9 are
does not simply diverge in the area near the magnet;
Due to the action of the auxiliary magnetic pole layer IO in the inner circumferential portion, it is drawn into the hollow portion. Due to this action, a horizontally uniform and completely parallel magnetic field region 16 can be obtained within a region of appropriate thickness including the hollow portion of the ring-shaped permanent magnet 8. In the space further outside the parallel magnetic field region 16, lines of magnetic force 18
A diverging magnetic field region 17 is obtained due to the repulsion of .

マグネトロンエツチングにおいて、被エツチングウェハ
25を上記平行磁場領域16に磁力線18と平行に固定
し、かつリング状永久磁石8を円周方向に回転させるこ
とにより、通常の場合には、極めて均一性の高いエツチ
ングが可能となる0反対に被エツチングウェハ25を上
記発散磁場領域17に水平に配置し、リング状永久磁石
8を回転させた場合には、ウェハ面内で特有のエツチン
グ速度分布を持つようになる。本発明は、この特有の分
布を逆に利用して高均一化をしようとするものであるが
、詳細は後述の実験結果で示す。
In magnetron etching, the wafer 25 to be etched is fixed in the parallel magnetic field region 16 parallel to the lines of magnetic force 18, and the ring-shaped permanent magnet 8 is rotated in the circumferential direction. On the other hand, when the wafer 25 to be etched is placed horizontally in the diverging magnetic field region 17 and the ring-shaped permanent magnet 8 is rotated, a unique etching speed distribution is created within the wafer plane. Become. The present invention attempts to achieve high uniformity by inversely utilizing this unique distribution, and the details will be shown in the experimental results described later.

第1図に示すように、ウェハ25を処理する真空容器2
1内部にカソード電極24とアノード電極28とを対向
配設し、カソード電極24にはRF電源26を接続し、
アノード電極28を接地する。また、ウェハ25はカソ
ード電極24上に水平に載置される。
As shown in FIG. 1, a vacuum container 2 for processing a wafer 25
1, a cathode electrode 24 and an anode electrode 28 are arranged facing each other, and an RF power source 26 is connected to the cathode electrode 24.
The anode electrode 28 is grounded. Further, the wafer 25 is placed horizontally on the cathode electrode 24.

方、リング状永久磁石8は真空容器21の外側に設けら
れ、円周方向に回転すると共に、ウェハ25との相対的
な高さが調節可能な駆動兼位置調整台座30に載置され
た状態で、ウェハ25に対し水平に取り付けられる。取
り付ける位置は、水平方向から見たリング状永久磁石8
の上面が、少なくともウェハ25の表面と一敗する高さ
を起点とし、ここよりも下方への高さ調節が可能となる
ようにする。
On the other hand, the ring-shaped permanent magnet 8 is provided outside the vacuum container 21, rotates in the circumferential direction, and is placed on a drive and position adjustment pedestal 30 whose height relative to the wafer 25 can be adjusted. Then, it is attached horizontally to the wafer 25. The mounting position is ring-shaped permanent magnet 8 when viewed from the horizontal direction.
Starting from a height at which the upper surface of the wafer 25 is at least flush with the surface of the wafer 25, the height can be adjusted downward from this point.

この時、高さ1i1節範囲は、第3図中の平行磁場領域
16と発散磁場領域17の両方がウェハ25の表面に移
動調節できるようにする。
At this time, the height 1i1 node range allows both the parallel magnetic field region 16 and the diverging magnetic field region 17 in FIG. 3 to be moved and adjusted to the surface of the wafer 25.

以上述べた構成の装置を用い、導入管22よりエツチン
グガスを導入し、真空ポンプを用いて、排気管23より
適当な流量で排気を行い、真空容器21内のガス圧力を
適当に調節しながら、カソード1橿24にRF電源26
から13.56MHzの電力を印加すると、カソード電
極24面上に垂直に発生する交流電場Eと、それに直行
する磁場Bとの作用でマグネトロン放電27が発生する
。このマグネトロン放電27の部分のプラズマ強度は、
交流電場Eと磁場Bの強度とに比例するため、リング状
永久磁石8の高さ位置を適当に調節し、ウェハ25直上
に位置する磁場分布の形を選択すると、適当な分布を持
ったエツチングが可能となる。
Using the apparatus configured as described above, etching gas is introduced from the inlet pipe 22, and is evacuated from the exhaust pipe 23 at an appropriate flow rate using a vacuum pump, while the gas pressure inside the vacuum container 21 is adjusted appropriately. , RF power supply 26 to cathode 1 and 24
When a power of 13.56 MHz is applied, a magnetron discharge 27 is generated due to the action of an alternating current electric field E generated perpendicularly on the surface of the cathode electrode 24 and a magnetic field B perpendicular to the alternating current electric field E. The plasma intensity of this magnetron discharge 27 is:
Since it is proportional to the strength of the AC electric field E and the magnetic field B, if the height position of the ring-shaped permanent magnet 8 is appropriately adjusted and the shape of the magnetic field distribution located directly above the wafer 25 is selected, etching with an appropriate distribution can be achieved. becomes possible.

実際のエツチングにおいては、まず、ウェハ25の直上
に平行磁場領域16(第3図参照)が位置するようにリ
ング状永久磁石8の高さを調節し、エツチングを行い、
この時のエツチング分布を調べてから、その分布が相殺
されるようなエツチング分布となる磁場分布が得られる
位置にリング状永久磁石8を移動し、再びエツチングを
行うことにより、優れた均一性が得られる。
In actual etching, first, the height of the ring-shaped permanent magnet 8 is adjusted so that the parallel magnetic field region 16 (see FIG. 3) is located directly above the wafer 25, and etching is performed.
After examining the etching distribution at this time, the ring-shaped permanent magnet 8 is moved to a position where a magnetic field distribution with an etching distribution that cancels out the etching distribution is obtained, and etching is performed again to obtain excellent uniformity. can get.

次に、実験結果を示しながら本発明の詳細な説明する。Next, the present invention will be explained in detail while showing experimental results.

第6図は磁場Bの効果がない通常のドライエツチング装
置で、ウェハをエツチングした時のウェハ面内エツチン
グ速度分布の様子を示すものである。
FIG. 6 shows the etching rate distribution within the wafer surface when a wafer is etched using a normal dry etching apparatus in which there is no effect of the magnetic field B.

ドライエンチング装置として、電極形状やウェハの配置
位置、エツチングガス導入経路、排気経路等の装置要素
の対称性が良く考慮された2種類の平行平板型反応性イ
オンエツチング装置1.装置■を用い、ウェハには、A
N、S++多結晶5i(Poly−3i) 、  レジ
ストを堆積したものを用いた。
Two types of parallel plate type reactive ion etching equipment are available as dry etching equipment, in which the symmetry of equipment elements such as electrode shape, wafer placement position, etching gas introduction route, exhaust route, etc. is well considered.1. Using apparatus ■, the wafer is
N, S++ polycrystalline 5i (Poly-3i) with resist deposited thereon was used.

第6図において、AはA2エツチング分布(Sicj2
a / Cf、、装置1) 、Bはstzッチング分布
(CFa 、装置1t)、Cは多結晶Stエツチング分
布(C1t、装置1) 、Dはレジストエツチング分布
(0□、装置■)のエツチング速度を示している。
In Fig. 6, A is the A2 etching distribution (Sicj2
a/Cf, , equipment 1), B is the stz etching distribution (CFa, equipment 1t), C is the polycrystalline St etching distribution (C1t, equipment 1), D is the etching rate of the resist etching distribution (0□, equipment ■) It shows.

この図から明らかなように、エツチング均一性について
、特に最適化を行わない条件では、Dのレジストの場合
を除き、−様にウェハの周囲のエツチング速度が速くな
るという傾向がある。この傾向は従来例で示したマグネ
トロンエツチング装置においても同様であった。
As is clear from this figure, under conditions where etching uniformity is not particularly optimized, there is a tendency for the etching rate around the wafer to become faster, except for the case of resist D. This tendency was also the same in the magnetron etching apparatus shown in the conventional example.

第7図は上述の装置nにおいて、リング状永久磁石を真
空容器より外側に、ウェハとの相対位置が可変となるよ
うに取り付け、リング状永久磁石を回転させなから08
ガスを用いてレジストをエツチングした時のウェハーリ
ング状永久磁石上面相対位置とエツチング分布の関係を
示している。
FIG. 7 shows the above-mentioned device n, in which a ring-shaped permanent magnet is attached outside the vacuum container so that its relative position with respect to the wafer is variable, and the ring-shaped permanent magnet is not rotated.
It shows the relationship between the relative position of the upper surface of a wafer ring-shaped permanent magnet and the etching distribution when resist is etched using gas.

ここで、8%gの曲線はリング状永久磁石の上面から見
たウェハ表面の相対高さに依存した特性を示しており、
リング状永久磁石の上面から見たウェハ表面の高さが、
aの場合はOam+、bの場合は14m、、cの場合は
34M、dの場合は54m、eの場合は74−1fの場
合は94M、Hの場合は124mmである。
Here, the 8%g curve shows characteristics that depend on the relative height of the wafer surface as seen from the top surface of the ring-shaped permanent magnet.
The height of the wafer surface as seen from the top of the ring-shaped permanent magnet is
In case of a, it is Oam+, in case of b, it is 14m, in case of c, it is 34M, in case of d, it is 54m, in case of e, 74-1f is 94M, and in case of H is 124mm.

この図から明らかなように、ウェハーリング状永久磁石
上面相対位置が0閣の時は、優れた均一性が得られたが
、相対位置を広げるに従い、ウェハ中央部のエツチング
速度が大きくなる傾向が見られる。従って、ウェハ周囲
のエツチング速度が速くなるエツチング条件に対し、リ
ング状永久磁石の位置を調節することにより、エツチン
グ分布が矯正できることは容易に想像できる。
As is clear from this figure, excellent uniformity was obtained when the relative position of the top surface of the wafer ring permanent magnet was 0, but as the relative position was increased, the etching rate at the center of the wafer tended to increase. Can be seen. Therefore, it is easy to imagine that the etching distribution can be corrected by adjusting the position of the ring-shaped permanent magnet under etching conditions that increase the etching rate around the wafer.

第4図は第6図で示した多結晶Stのエツチングにおい
て、リング状永久磁石を用い、ウェハとの相対位置を最
適化してマグネトロンエツチングを行った時のエツチン
グ分布を示す。
FIG. 4 shows the etching distribution when magnetron etching is performed on the polycrystalline St shown in FIG. 6 using a ring-shaped permanent magnet and optimizing the relative position with respect to the wafer.

この図から明らかなように、この例では、第6図に示し
たウェハ外周部のエツチング速度が大きくなる傾向は矯
正されて、優れた均一性が得られる。
As is clear from this figure, in this example, the tendency of the etching rate to increase at the outer periphery of the wafer shown in FIG. 6 is corrected, and excellent uniformity is obtained.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments,
Various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

(発明の効果) 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、回転す
るリング状永久磁石を用いたマグネトロンエツチング装
置において、永久磁石の垂直方向の位置調節を行うこと
により、ウェハとリング状永久磁石との相対位置を連続
的に変化させ、ウェハ直上の磁場分布を選択することが
できる。従って、ウェハ面内のエツチング分布を任意に
制御することが可能となり、いかなる被エツチング材料
、エツチング条件においても、その都度エツチング分布
を制御し、常に優れたエツチングの均一性を得ることが
できる。
(Effects of the Invention) As described above in detail, according to the present invention, in a magnetron etching apparatus using a rotating ring-shaped permanent magnet, by adjusting the position of the permanent magnet in the vertical direction, the wafer and the ring The magnetic field distribution directly above the wafer can be selected by continuously changing the relative position with the shaped permanent magnet. Therefore, it is possible to arbitrarily control the etching distribution within the wafer surface, and regardless of the material to be etched and the etching conditions, the etching distribution can be controlled each time, and excellent etching uniformity can always be obtained.

また、リング状永久磁石とウェハとの相対位置を制御可
能とし、ウェハ近傍の磁場分布を変化させ、空間的なプ
ラズマ密度を自由に制御するという観点より見れば、プ
ラズマデポジシランやマグネトロンスパッタ等、低温プ
ラズマを用いる半導体製造装置の多くに応用することが
可能である。
In addition, from the perspective of being able to control the relative position between the ring-shaped permanent magnet and the wafer, changing the magnetic field distribution near the wafer, and freely controlling the spatial plasma density, plasma deposited silane, magnetron sputtering, etc. It can be applied to many semiconductor manufacturing devices that use low-temperature plasma.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例を示すマグネトロンエツチング
装置の断面図、第2図はそのマグネトロンエツチング装
置のプラズマ放電領域へ印加する磁場を得るリング状永
久磁石の平面図、第3図は第2図のA−A線断面図、第
4図は本発明のマグネトロンエツチング装置を適用して
得られるリング状永久磁石とウェハ位置を最適化した状
態での多結晶シリコンエツチング速度特性図、第5図は
従来のマグネトロンエツチング装置の断面図、第6図は
従来の磁場を印加しないドライエツチング装置を用いた
エツチング速度特性図、第7図はリング状永久磁石のウ
ェハに対する相対位置によるレジストエツチング速度特
性図である。 8・・・リング状永久磁石、21・・・真空容器、22
・・・エツチングガスの導入管、23・・・排気管、2
4・・・カソード電極、25・・・被エツチングウェハ
、26・・・RF(高周波)電源、27・・・マグネト
ロン放電、28・・・アノード電極、30・・・リング
状永久磁石の駆動兼位置調整台座、B・・・磁場、E・
・・交流電場。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a magnetron etching device showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a ring-shaped permanent magnet that obtains a magnetic field applied to the plasma discharge region of the magnetron etching device, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A in the figure, FIG. 4 is a polycrystalline silicon etching rate characteristic diagram with the ring-shaped permanent magnet obtained by applying the magnetron etching apparatus of the present invention and the wafer position optimized, and FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional magnetron etching device, FIG. 6 is an etching speed characteristic diagram using a conventional dry etching device that does not apply a magnetic field, and FIG. 7 is a resist etching speed characteristic diagram depending on the relative position of the ring-shaped permanent magnet to the wafer. It is. 8... Ring-shaped permanent magnet, 21... Vacuum container, 22
...Etching gas introduction pipe, 23...Exhaust pipe, 2
4... Cathode electrode, 25... Wafer to be etched, 26... RF (high frequency) power supply, 27... Magnetron discharge, 28... Anode electrode, 30... Drive of ring-shaped permanent magnet Position adjustment pedestal, B...magnetic field, E...
...AC electric field.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 カソード電極に搭載されて真空容器内に設置される試料
の上側の空間に、リング状永久磁石により、前記試料に
水平に回転磁場を印加する手段と、前記カソード電極に
RF電圧を供給する手段とを具え、前記RF電圧と、前
記回転磁場との作用によりマグネトロン放電を生じさせ
るドライエッチング装置において、 前記リング状永久磁石を前記試料に対して垂直方向に位
置調整可能に配置し、該リング状永久磁石と前記試料と
の相対位置を連続的に変化させるようにしたことを特徴
とするドライエッチング装置。
[Claims] Means for applying a rotating magnetic field horizontally to the sample using a ring-shaped permanent magnet in a space above the sample mounted on the cathode electrode and placed in a vacuum container; and a means for supplying a voltage, the dry etching apparatus generating a magnetron discharge by the action of the RF voltage and the rotating magnetic field, wherein the ring-shaped permanent magnet is arranged so as to be adjustable in position in a direction perpendicular to the sample. A dry etching apparatus characterized in that the relative position between the ring-shaped permanent magnet and the sample is continuously changed.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5660673A (en) * 1993-08-31 1997-08-26 Nec Corporation Apparatus for dry etching

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5660673A (en) * 1993-08-31 1997-08-26 Nec Corporation Apparatus for dry etching

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