JPH0429315A - Plasma treatment device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体装置等の電子部品の製造工程などで
使われるプラズマ処理装置（例えば、有磁場プラズマを
用いるドライエツチング装置）に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a plasma processing apparatus (for example, a dry etching apparatus using magnetic field plasma) used in the manufacturing process of electronic components such as semiconductor devices.
従来、有磁場プラズマを利用するドライエツチング装置
では、第３図にみるように、真空チャンバー３１にプラ
ズマ生成用の上電極３２と下電極３３が対向して設けら
れている。上電極３２の外側にはプラズマ中に磁界をか
けるための永久磁石３４が回転可能に配設されている。Conventionally, in a dry etching apparatus using magnetic field plasma, as shown in FIG. 3, an upper electrode 32 and a lower electrode 33 for plasma generation are provided in a vacuum chamber 31 facing each other. A permanent magnet 34 for applying a magnetic field to the plasma is rotatably disposed outside the upper electrode 32.
被処理体く例えば、シリコンウェハ）３８は下電極３３
の上に載せてプラズマエツチング処理を施すようになっ
ている。The object to be processed (for example, a silicon wafer) 38 is the lower electrode 33
Plasma etching treatment is performed by placing the film on top of the film.
プラズマエ・ノチング処理を施す際は、真空チャンバー
３１内を排気口３５の先に設けられた排気手段（図示省
略）で所定の真空度にするとともに処理ガス供給口３６
から塩素ガスを、電＃ｉ３７から高周波電力をそれぞれ
供給しプラズマを生成する。このプラズマにより、下電
極（−Ｉｌｌ−セプタ）３３の上に載せられた被処理体
３８がエンチング処理される。被処理体３８が酸化シリ
コン膜マスクを設けたシリコンウェハの場合には、マス
クパターンに応じたトレンチがシリコンウェハ表面に形
成されることとなる。When performing plasma etching processing, the inside of the vacuum chamber 31 is brought to a predetermined degree of vacuum using an exhaust means (not shown) provided at the end of the exhaust port 35, and the processing gas supply port 36 is
Plasma is generated by supplying chlorine gas from the battery and high frequency power from the battery #i37. The object to be processed 38 placed on the lower electrode (-Ill- septa) 33 is etched by this plasma. When the object to be processed 38 is a silicon wafer provided with a silicon oxide film mask, a trench corresponding to the mask pattern is formed on the surface of the silicon wafer.
エツチング処理の際に被処理体３８温度が低いと、エツ
チング側壁および酸化シリコン膜マスク上での堆積効果
が高くなり、エツチング形状、選択比（シリコンエツチ
ング速度／酸化シリコン膜エツチング速度）を向上させ
られる。そのため、第３図のプラズマ処理装置では下電
極３３の表面を誘電体膜３９で覆い、静電チャック作用
で被処理体３８を下電極３３に密着させて被処理体３８
を冷却するようにしている。When the temperature of the object to be processed 38 is low during the etching process, the deposition effect on the etching sidewall and the silicon oxide film mask becomes high, and the etching shape and selectivity (silicon etching rate/silicon oxide film etching rate) can be improved. . Therefore, in the plasma processing apparatus shown in FIG. 3, the surface of the lower electrode 33 is covered with a dielectric film 39, and the object to be processed 38 is brought into close contact with the lower electrode 33 by an electrostatic chuck effect.
I'm trying to cool it down.
しかしながら、上記ドライエツチング装置では、静電チ
ャックによる冷却機能を働かせながらエツチング処理す
ることは容易とは言い難い。However, with the above-mentioned dry etching apparatus, it is difficult to perform etching processing while operating the cooling function of the electrostatic chuck.
処理終了後の被処理体の取扱が難しい。静電チャックさ
せて処理した場合、処理後も静電チャック状態がそのま
まなので、その後、被処理体を簡単乙こ動かせない事態
が起こるのである。It is difficult to handle the object after the treatment is completed. When processing is performed using electrostatic chuck, the electrostatic chuck state remains unchanged even after processing, resulting in a situation where the object to be processed cannot be easily moved.
それに、静電チャック状態のチエツクが難しい。例えば
、誘電体膜３９の肩Ａの所で亀裂が入った場合、静電チ
ャック力が著しく低下してしまうが、誘電体膜３９に亀
裂が入ったことはドライエツチング装置の外側からは簡
単に分からないのである。Additionally, it is difficult to check the state of the electrostatic chuck. For example, if a crack occurs at shoulder A of the dielectric film 39, the electrostatic chucking force will drop significantly, but the crack in the dielectric film 39 can easily be seen from outside the dry etching device. I don't know.
この発明は、上記事情に鑑み、静電チャックによる冷却
機能を働かせる場合にもプラズマ処理が容易に行えるプ
ラズマ処理装置を提供することを課題とする。In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus that can easily perform plasma processing even when the cooling function of an electrostatic chuck is activated.
前記課題を解決するため、請求項１記載のプラズマ処理
装置では、被処理体載置用の電極の表面を覆う誘電体膜
を、電極における被処理体の下となる個所で部分的に欠
如させるようにし、請求項２記載のプラズマ処理装置で
は、電極表面が誘電体膜で覆われた被処理体載置用電極
の電圧を検出する電圧検出手段を設けるようにしている
。In order to solve the above problem, in the plasma processing apparatus according to claim 1, the dielectric film covering the surface of the electrode for placing the object to be processed is partially removed at a portion of the electrode that is below the object to be processed. In the plasma processing apparatus according to the second aspect of the present invention, a voltage detection means is provided for detecting the voltage of the object-to-be-processed electrode, the electrode surface of which is covered with a dielectric film.
請求項１記載の発明のプラズマ処理装置では。 In the plasma processing apparatus according to the invention according to claim 1.
静電チヤツク力を発揮させる誘電体膜が被処理体の下と
なる面金面にあるのではなく一部で欠如しており、その
ため、プラズマ処理の後で簡単に被処理体が動かせるよ
うな適度な力で静電チャックされるようになる。したが
って、静電チャックによる冷却機能を働かせる場合にも
、実施は容易である。The dielectric film that exerts the electrostatic chuck force is not located on the metal surface under the object to be treated, but is partially missing, which makes it difficult for the object to be easily moved after plasma treatment. It will be electrostatically chucked with a moderate amount of force. Therefore, implementation is easy even when the cooling function by the electrostatic chuck is used.
請求項２記載の発明のプラズマ処理装置では、電圧検出
手段により静電チャック状態が簡単にチエツクできる。In the plasma processing apparatus according to the second aspect of the invention, the state of the electrostatic chuck can be easily checked by the voltage detection means.
誘電体膜の亀裂を通してプラズマが短絡状態になると下
電極の直流レヘルが大きく変動するが、電圧検出手段で
もって、異常時の直流レベル変動が簡単に感知できるか
らである。したがって、静電チャックによる冷却機能を
働かせる場合にも、実施は容易である。This is because when the plasma is short-circuited through cracks in the dielectric film, the DC level of the lower electrode fluctuates greatly, but the voltage detection means can easily detect DC level fluctuations in abnormal situations. Therefore, implementation is easy even when the cooling function by the electrostatic chuck is used.
続いて、この発明の実施例について説明する。 Next, embodiments of the invention will be described.
実施例１
第１図は、請求項１記載の発明の一実施例である有磁場
プラズマ方式のドライエツチング装置の要部をあられす
。Embodiment 1 FIG. 1 shows the main parts of a magnetic field plasma type dry etching apparatus which is an embodiment of the invention as claimed in claim 1.
ドライエツチング装置では、第１図にみるように、真空
チャンバー１にプラズマ生成用の上電極２および下電極
（サセプタ）３が対向して設けられている。上電極２お
よび下電極３はいずれも金属製電極であり、上電極２は
真空チャンバー】の上側に設置され、下電極３は真空チ
ャンバー１の底側に絶縁材１ａを介して設置されている
。上電極２には反応ガス供給口２ａが形成されている。In the dry etching apparatus, as shown in FIG. 1, a vacuum chamber 1 is provided with an upper electrode 2 and a lower electrode (susceptor) 3 facing each other for plasma generation. The upper electrode 2 and the lower electrode 3 are both metal electrodes, and the upper electrode 2 is installed on the upper side of the vacuum chamber, and the lower electrode 3 is installed on the bottom side of the vacuum chamber 1 via an insulating material 1a. . A reactive gas supply port 2 a is formed in the upper electrode 2 .
そして、上電極２の外側にプラズマ中に磁界をかけるた
めの永久磁石４が回転可能ムこ配設されている。なお、
上電極２や下電極３には電極冷却用の冷媒流路が設けら
れていてもよい。A permanent magnet 4 is rotatably disposed outside the upper electrode 2 to apply a magnetic field to the plasma. In addition,
The upper electrode 2 and the lower electrode 3 may be provided with a coolant flow path for electrode cooling.
シリコンウェハ（被処理体）５は下電極３上に載せられ
るが、下電極３表面は全面が誘電体膜で覆われではおら
ず、シリコンウェハ５の中央部分の下となる所は誘電体
膜が欠如している。この誘電体膜３ａは、例えば、塩化
ビニル、テフロン、ポリイミド等からなるフィルムで形
成することができるが、この他、無機誘電体材料で形成
するようにしてもよい。誘電体膜３ａは、普通、３０ｎ
程度の膜厚みのものである。The silicon wafer (object to be processed) 5 is placed on the lower electrode 3, but the entire surface of the lower electrode 3 is not covered with a dielectric film, and the area below the central part of the silicon wafer 5 is covered with a dielectric film. is lacking. This dielectric film 3a can be formed of a film made of vinyl chloride, Teflon, polyimide, etc., but may also be formed of an inorganic dielectric material. The dielectric film 3a is usually 30n
The thickness of the film is approximately
エツチング処理を行うときには、真空チャンバー１内を
排気口６の先に設けられた排気手段（図示省略）で所定
の真空度にするとともに処理ガス供給口２ａから塩素ガ
ス（あるいは塩素ガスと酸素ガス）を、電源７から高周
波（普通は１３．５６Ｍ Ｈｚ ）電力をそれぞれ供給
しプラズマを生成する。このプラズマにより、下電極３
の上に載せたシリコンウェハ５には表面の酸化シリコン
膜マスクのパターンに応じたトレンチが形成される。When performing etching processing, the inside of the vacuum chamber 1 is brought to a predetermined degree of vacuum using an exhaust means (not shown) provided at the end of the exhaust port 6, and chlorine gas (or chlorine gas and oxygen gas) is supplied from the processing gas supply port 2a. and high frequency (usually 13.56 MHz) power is supplied from the power source 7 to generate plasma. This plasma causes the lower electrode 3
A trench is formed in the silicon wafer 5 placed thereon in accordance with the pattern of the silicon oxide film mask on the surface.
シリコンウェハ５は誘電体膜３ａの静電チャック効果で
十分に冷却され、さらに、シリコンウェハ５の静電チャ
ック力が適切であるため、エツチング処理後、ウェハの
移動が容易に行えることは前述の通りである。As mentioned above, the silicon wafer 5 is sufficiently cooled by the electrostatic chuck effect of the dielectric film 3a, and the electrostatic chuck force of the silicon wafer 5 is appropriate, so that the wafer can be easily moved after the etching process. That's right.
実施例２
第２図は、請求項２記載の発明の一実施例である有磁場
プラズマ方式のドライエツチング装置の要部をあられす
。Embodiment 2 FIG. 2 shows a main part of a magnetic field plasma type dry etching apparatus which is an embodiment of the invention as claimed in claim 2.
ドライエツチング装置では、第２図にみるように、真空
チャンバー１１にプラズマ生成用の上電極１２および下
電極１３が対向して設けられている。上電極１２および
下電極１３はいずれも金属製電極であり、上電極１２は
真空チャンバー１１の上側に設置され、下電極１３は真
空チャンバー１１の底側に絶縁材１１ａを介して設置さ
れている。上電極１２には反応ガス供給口１２ａが形成
されている。そして、上電極１２の外側にプラズマ中に
磁界をかけるための永久研石１４が回転可能に配設され
ている。なお、上電極１２や下電極１３には電極冷却用
の冷媒流路が設けられていてもよい。In the dry etching apparatus, as shown in FIG. 2, a vacuum chamber 11 is provided with an upper electrode 12 and a lower electrode 13 facing each other for plasma generation. Both the upper electrode 12 and the lower electrode 13 are metal electrodes, and the upper electrode 12 is installed on the upper side of the vacuum chamber 11, and the lower electrode 13 is installed on the bottom side of the vacuum chamber 11 via an insulating material 11a. . A reactive gas supply port 12 a is formed in the upper electrode 12 . A permanent grinding stone 14 for applying a magnetic field to the plasma is rotatably disposed outside the upper electrode 12. Note that the upper electrode 12 and the lower electrode 13 may be provided with a coolant flow path for cooling the electrodes.
シリコンウェハ（被処理体）１５は下電極１３上に載置
されるが、下電極１３の表面は誘電体膜１３ａで覆われ
ている。この誘電体膜１３ａは、塩化ビニル、テフロン
、ポリイミド等からなるフィルムや、その他、無機誘電
体材料で形成することができる。誘電体膜１３ａは、普
通、３０ｎ程度の膜厚みのものである。A silicon wafer (object to be processed) 15 is placed on the lower electrode 13, and the surface of the lower electrode 13 is covered with a dielectric film 13a. This dielectric film 13a can be formed of a film made of vinyl chloride, Teflon, polyimide, etc., or other inorganic dielectric materials. The dielectric film 13a normally has a thickness of about 30 nm.
そして、このドライエツチング装置では、下電極１３の
電圧を検出する電圧検出手段２０が設けられている。電
圧検出手段２０は、抵抗Ｒ１，Ｒ２からなる分圧器の後
にインダクタンスＬ１とコンデンサＣ１からなるローパ
スフィルタが接続された構成となっている。通常、電圧
検出手段２０の出力端子２０ａには電圧計２１が接続さ
れているが、この電圧計２１は使用する時だけ接続する
ようにしてもよい。This dry etching apparatus is provided with voltage detection means 20 for detecting the voltage of the lower electrode 13. The voltage detection means 20 has a configuration in which a low-pass filter consisting of an inductance L1 and a capacitor C1 is connected after a voltage divider consisting of resistors R1 and R2. Normally, a voltmeter 21 is connected to the output terminal 20a of the voltage detection means 20, but this voltmeter 21 may be connected only when in use.
エツチング処理を行うときには、真空チャンバー１１内
を排気口１６の先に設けられた排気手段（図示省略）で
所定の真空度にするとともに処理ガス供給口１２ａから
塩素ガス（あるいは塩素ガスと酸素ガス）を、電源１７
から高周波（普通は１３、５６ ＭＨｚ）電力をそれぞ
れ供給しプラズマを生成する。このプラズマにより、シ
リコンウェハ１５には酸化シリコン膜マスクのパターン
に応したトレンチが形成される。When performing etching processing, the inside of the vacuum chamber 11 is brought to a predetermined degree of vacuum using an exhaust means (not shown) provided at the end of the exhaust port 16, and chlorine gas (or chlorine gas and oxygen gas) is supplied from the processing gas supply port 12a. , power supply 17
high frequency (usually 13 and 56 MHz) power is supplied from each to generate plasma. This plasma forms trenches in the silicon wafer 15 in accordance with the pattern of the silicon oxide film mask.
誘１体膜１３ａがあるため、シリコンウェハ１５が冷却
されることは前述の通りである。As described above, the silicon wafer 15 is cooled due to the presence of the dielectric film 13a.
そして、電圧検出手段２０による静電チャック状態のチ
エツクは、つぎのようにしてなされる。The electrostatic chuck state is checked by the voltage detection means 20 in the following manner.
エツチング処理中、電圧検出手段２０の出力端子２０ａ
を電圧計２１で測り、直流レベルが所定通りかどうか調
べるのである。この電圧検出手段２０では、下電極３の
電圧は分圧のあと励起高周波骨がローパスフィルタで除
かれて直流レベル分だけが出力端子２０ａに現れるため
、電圧計２１の測定値から直ちに直流レベルが分かる。During the etching process, the output terminal 20a of the voltage detection means 20
is measured with a voltmeter 21 to check whether the DC level is as specified. In this voltage detection means 20, after the voltage of the lower electrode 3 is divided, the excited high-frequency bone is removed by a low-pass filter and only the DC level appears at the output terminal 20a. I understand.
このドライエツチング装置では、静電チャックが正常な
場合は直流レベルが略ＯＶであり、誘電体膜１３ａの肩
入に亀裂が入った場合は直流レベルがほぼ−１５０〜−
３００ｖ程度になる。In this dry etching device, when the electrostatic chuck is normal, the DC level is approximately OV, and when there is a crack in the shoulder of the dielectric film 13a, the DC level is approximately -150 to -.
It will be about 300v.
この発明のプラズマ処理装置は、上記実施例に限らない
。例えば、第２図に示すドライエツチング装置の下電極
を覆う誘電体膜が、第１図に図示された誘電体膜のよう
に部分的に欠如したものも、他の実施例として挙げられ
る。また、プラズマ処理装置も、エツチング装置に躍ら
ず、例えば、表面改質を行うような装置であってもよく
、さらに、プラズマが常圧プラズマであったりしてもよ
い。The plasma processing apparatus of the present invention is not limited to the above embodiments. For example, as another embodiment, the dielectric film covering the lower electrode of the dry etching device shown in FIG. 2 may be partially missing, like the dielectric film shown in FIG. Furthermore, the plasma processing apparatus may not be an etching apparatus, but may be an apparatus that performs surface modification, for example, and the plasma may be atmospheric pressure plasma.
以上に述べたように、請求項１．２記載のプラズマ処理
装置は、静電チャックによる冷却機能を働かせる場合に
も容易に実施できる。As described above, the plasma processing apparatus according to claim 1.2 can be easily implemented even when the cooling function is provided by an electrostatic chuck.
すなわち、請求項１記載のプラズマ処理装置では、静電
チャック力が適切なために実施が容易であり、また、請
求項２記載のプラズマ処理装置では、静電チャック状態
のチエ７りが簡単なために実施が容易である。That is, in the plasma processing apparatus according to claim 1, the electrostatic chucking force is appropriate, so it is easy to perform the process, and in the plasma processing apparatus according to claim 2, chucking in the electrostatic chuck state is easy. Therefore, it is easy to implement.
第１図は、請求項１記載の発明の一実施例であるドライ
エツチング装置の要部を模式的にあられす断面図、第２
図は、請求項２記載の発明の一実施例であるドライエツ
チング装置の要部を模式的にあられす断面図、第３図は
、従来のドライエツチング装置の要部を模式的にあられ
す断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a main part of a dry etching apparatus which is an embodiment of the invention as claimed in claim 1, and FIG.
The figure is a schematic cross-sectional view of a main part of a dry etching apparatus which is an embodiment of the invention as claimed in claim 2, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a main part of a conventional dry etching apparatus. It is a diagram.
Claims (2)
面が誘電体膜で覆われ、その上に被処理体を載せてプラ
ズマ処理するようになっているプラズマ処理装置におい
て、前記一方の電極における被処理体の下となる個所の
誘電体膜が部分的に欠如していることを特徴とするプラ
ズマ処理装置。(1) In a plasma processing apparatus in which the surface of one of a pair of plasma generation electrodes is covered with a dielectric film, and an object to be processed is placed on top of the dielectric film, plasma processing is performed by placing the object on the surface of the one electrode. 1. A plasma processing apparatus characterized in that the dielectric film under the object to be processed is partially missing.
面が誘電体膜で覆われ、その上に被処理体を載せてプラ
ズマ処理するようになっているプラズマ処理装置におい
て、前記一方の電極の電圧を検出する電圧検出手段が設
けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。(2) In a plasma processing apparatus in which the surface of one of a pair of plasma generation electrodes is covered with a dielectric film, and the object to be processed is placed on top of the dielectric film, the object to be processed is placed on top of the dielectric film. A plasma processing apparatus characterized in that a voltage detection means for detecting a voltage is provided.
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| JP2135046A JP3010683B2 (en) | 1990-05-24 | 1990-05-24 | Plasma processing method |
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| JP2135046A Expired - Fee Related JP3010683B2 (en) | 1990-05-24 | 1990-05-24 | Plasma processing method |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5443689A (en) * | 1991-12-11 | 1995-08-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dry etching process utilizing a recessed electrode |
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1990
- 1990-05-24 JP JP2135046A patent/JP3010683B2/en not_active Expired - Fee Related
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| US5443689A (en) * | 1991-12-11 | 1995-08-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dry etching process utilizing a recessed electrode |
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| JP3010683B2 (en) | 2000-02-21 |
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