JPH0473936A - Plasma etching apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
魔１−Ｊυ旧引立野
本発明はプラズマエツチング装置、より詳細には半導体
ウェハの加工に利用される、反応室内に高周波が印加さ
れる電極と、該電極に対向して被処理材が載置される電
極とを有する平行平板型プラズマエラチン装置に関する
。[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a plasma etching apparatus, more specifically, an electrode to which a high frequency is applied in a reaction chamber used for processing semiconductor wafers, and an electrode facing the electrode. The present invention relates to a parallel plate plasma eratin apparatus having electrodes on which a material to be processed is placed.
交土二技１
反応室に電極が配設され、高周波放電を利用したプラズ
マエツチング装置では、その電極材料として、カーボン
を主成分としたもの、あるいはアルミ材が主流となって
いる。2 Techniques for Exchange 1 In plasma etching equipment that uses high-frequency discharge and has electrodes arranged in a reaction chamber, carbon-based materials or aluminum are the main materials used for the electrodes.
従来、放電中、プラズマにさらされている電極自体から
発生する微細なゴミ（以下パーティクルと記す）や不純
物は、０．２８ＬＬｍ以上のものについて管理されてい
たが、デバイスの集積化が進むにつれて、０．２８μｍ
以下の微細なパーティクルや不純物による基板の汚染、
例えばカーボン電極の場合、電極を構成しているカーボ
ン粒子等による基板の汚染が問題視されてきている。Conventionally, fine dust (hereinafter referred to as particles) and impurities generated from the electrode itself exposed to plasma during discharge were controlled to 0.28 LLm or more, but as devices become more integrated, 0.28μm
Contamination of the substrate by fine particles and impurities,
For example, in the case of carbon electrodes, contamination of the substrate by carbon particles constituting the electrodes has become a problem.
このため、最近では、これらの問題を解決すべく、電極
部をアモルファスカーボンで構成したもの（特開平１−
２７５７８４号公報）、あるいはカーボンを基板に用い
、その表面に高純度かつ緻密なコーティングを施し、直
接カーボン基材をプラズマにさらさないようにしたもの
（特開昭６３−３７６１５号公報）、さらには電極部を
アルミ部材で構成したもの（特開昭６３−５８９２０号
公報）等が提案されている。For this reason, recently, in order to solve these problems, electrode parts made of amorphous carbon (Japanese Patent Application Laid-Open No.
275784), or one in which carbon is used as a substrate and a high-purity and dense coating is applied to the surface so that the carbon base material is not directly exposed to plasma (Japanese Patent Laid-Open No. 63-37615), and A device in which the electrode portion is made of an aluminum member (Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-58920) has been proposed.
日が ゛しようとする課
上記した従来のプラズマエツチング装置においては、い
ずれも電極自体から発生する微細なパーティクルの程度
は減少したものの、十分満足できるレベルには達してお
らず、電極材料自体に含まれるアルカリ金属や重金属等
の不純物がプラズマ発生中にウェハ中に注入されてウェ
ハを汚染したり、ウェハに付着したパーティクルがマス
クとなり、このパーティクルによってエツチング加工の
不良が発生するという課題があった。In the conventional plasma etching equipment mentioned above, although the degree of fine particles generated from the electrode itself has been reduced, it has not yet reached a fully satisfactory level, and the amount of fine particles contained in the electrode material itself has been reduced. There have been problems in that impurities such as alkali metals and heavy metals are injected into the wafer during plasma generation and contaminate the wafer, and particles attached to the wafer act as a mask, causing defects in etching processing.
また、純度的には有利となっているコーティングを施し
た電極の場合でも使用可能な寿命が短（、この寿命の短
さからくるコスト増加の問題があり、さらには電極の使
用可能な期間が短くなるため電極の交換頻度が増加し、
製置自体の稼動率が低下するという課題があった。In addition, even in the case of coated electrodes, which are advantageous in terms of purity, their usable lifespan is short (and this short lifespan causes the problem of increased costs, and furthermore, the usable period of the electrodes is also shortened). As the length becomes shorter, the frequency of electrode replacement increases.
There was a problem in that the operating rate of the manufacturing facility itself decreased.
本発明はこのような課題に鑑み発明されたものであって
、電極自体からのパーティクルの発生を防止してウェハ
のエツチング加工時におけるニツチング不良の発生を防
止することができ、また不純物による汚染を無くすこと
ができながら、しかも寿命の長いプラズマエツチング装
置を提供することを目的としている。The present invention was invented in view of these problems, and can prevent the generation of particles from the electrode itself, thereby preventing the occurrence of nitching defects during etching processing of wafers, and can also prevent contamination caused by impurities. It is an object of the present invention to provide a plasma etching device that can be eliminated and has a long service life.
課題を解決するための 段
上記目的を達成するために本発明に係るプラズマエツチ
ング装置は、反応室内に配設されて高周波が印加される
電極と、該電極に対向して被処理材が載置される電極と
を有する平行平板型プラズマエツチング装置において、
前記高周波が印加される電極がシリコンで形成されてい
ることを特徴としている。Steps to Solve the Problems In order to achieve the above object, a plasma etching apparatus according to the present invention comprises an electrode disposed in a reaction chamber to which a high frequency is applied, and a material to be processed placed opposite the electrode. In a parallel plate type plasma etching apparatus having
It is characterized in that the electrode to which the high frequency is applied is made of silicon.
また、前記平行平板型プラズマエツチング装置において
、高周波が印加されるシリコン電極が電気抵抗値を下げ
る元素を含んで構成されていることを特徴としている。Further, the parallel plate type plasma etching apparatus is characterized in that the silicon electrode to which the high frequency is applied contains an element that lowers the electrical resistance value.
止
上記した構成によれば、反応室内に配設されて高周波が
印加される電極と、該電極に対向して被処理材が載置さ
れる電極とを有する平行平板型プラズマエツチング装置
において、前記高周波が印加される電極がシリコンで形
成されているので、バインダーで成形されたカーボン電
極と異なり、プラズマによってスパッタリングされにく
く、電極がプラズマにさらされた場合でも、ウェハ上に
落下するような微細なパーティクルを発生することがな
い、仮に、シリコン電極がスパッタリングされたとして
もスパッタリングされた成分はエツチングガス（フッ化
物系ガス）と反応し、気体となって排気されるのでウェ
ハ上に落下することがほとんど生じない、さらに、シリ
コンはアルカリ金属及び重金属（Ｆｅ、 Ｍｎ、 Ｃｒ
等）をほとんど含んでおらず、ウェハを汚染するおそれ
がなく、エツチング加工されたウェハの不純物量は極め
て少ないものとなる。According to the above-described configuration, in the parallel plate plasma etching apparatus having an electrode disposed in a reaction chamber to which a high frequency is applied, and an electrode on which a material to be processed is placed opposite to the electrode, the above-mentioned The electrode to which high frequency is applied is made of silicon, so unlike carbon electrodes molded with binder, it is less likely to be sputtered by plasma. No particles are generated.Even if the silicon electrode is sputtered, the sputtered components react with the etching gas (fluoride gas) and are exhausted as a gas, so they will not fall onto the wafer. In addition, silicon contains alkali metals and heavy metals (Fe, Mn, Cr
etc.), there is no risk of contaminating the wafer, and the amount of impurities in the etched wafer is extremely small.
また、前記平行平板型プラズマエツチング装置において
、高周波が印加されるシリコン電極が電気抵抗値を下げ
る元素を含んで構成されている場合には、シリコン電極
の電気抵抗値が極めて低くなり、抵抗値が低くなること
によって該電極へ高周波を印加した際、プラズマにスム
ーズに電荷が伝わる。In addition, in the parallel plate plasma etching apparatus, if the silicon electrode to which the high frequency is applied contains an element that lowers the electrical resistance value, the electrical resistance value of the silicon electrode becomes extremely low, and the resistance value decreases. By lowering the voltage, when a high frequency is applied to the electrode, charge is smoothly transmitted to the plasma.
衷且困
以下、本発明に係るプラズマエツチング装置の実施例を
図面に基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a plasma etching apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図に示したプラズマエツチング装置において、１１
は反応室であり、反応室１１の上方には、高周波が印加
される上部電極１２が配設されている。上部電極１２は
シリコンで形成されているか、あるいは、シリコンで形
成された電極にホウ素またはリン等がドーピングされて
おり、セラミックシールド１３によって上部基台２５に
固定されている。ホウ素等をドーピングすることにより
上部電極１２の抵抗値を１５．０Ωｃｍにコントロール
した。また、上部電極１２の上方であって上部基台２５
の略中央部には反応ガスが導入されるガス供給口１４が
形成されており、ガス供給口１４から供給されたガスは
、上部電極１２に形成された多数の小孔（図示せず）か
ら反応室１１内に導入される。この場合の上部電極１２
には直径が２００ ｍｍのものが使用され、前記小孔は
直径０７闘のものが約１７００個形成されている。In the plasma etching apparatus shown in FIG.
is a reaction chamber, and an upper electrode 12 to which a high frequency is applied is disposed above the reaction chamber 11. The upper electrode 12 is made of silicon, or an electrode made of silicon doped with boron, phosphorus, etc., and is fixed to the upper base 25 by a ceramic shield 13. The resistance value of the upper electrode 12 was controlled to 15.0 Ωcm by doping with boron or the like. Further, the upper base 25 is located above the upper electrode 12.
A gas supply port 14 into which a reaction gas is introduced is formed approximately at the center of the electrode, and the gas supplied from the gas supply port 14 is passed through a number of small holes (not shown) formed in the upper electrode 12. It is introduced into the reaction chamber 11. Upper electrode 12 in this case
A diameter of 200 mm is used, and approximately 1,700 small holes with a diameter of 0.7 mm are formed.
反応室１１の下方には、上部電極１２に対向してウェハ
１７が載置される下部電極１５が配設されており、下部
電極１５はセラミックシールド１６によって下部基台２
６に固定されている。さらに、下部電極１５には、ウェ
ハ１７を冷却するための冷却用ガスが流れる溝１９が形
成されており、この溝１９に冷却用ガス管２０が接続さ
れている。また、下部基台２６と下部電極１５との間に
は下部電極１５を冷却するために冷却水を導入する冷却
水路２１が形成されている。Below the reaction chamber 11, a lower electrode 15 on which a wafer 17 is placed is arranged opposite to the upper electrode 12, and the lower electrode 15 is connected to the lower base 2 by a ceramic shield 16.
It is fixed at 6. Furthermore, a groove 19 through which a cooling gas for cooling the wafer 17 flows is formed in the lower electrode 15, and a cooling gas pipe 20 is connected to this groove 19. Furthermore, a cooling water channel 21 is formed between the lower base 26 and the lower electrode 15 to introduce cooling water to cool the lower electrode 15.
セラミックシールド１３にはクランプ１８が弾接的に取
り付けられ、このクランプ１８はウェハ１７が載置され
る下部電極１５の上方に位置して配設されており、ウェ
ハ１７が下部電極１５上に載置されると上部基台２５側
の下降によりウェハ１７にクランプ１８が嵌合してウェ
ハ１７が下部電極１５上に固定される。A clamp 18 is elastically attached to the ceramic shield 13, and this clamp 18 is located above the lower electrode 15 on which the wafer 17 is placed, so that the wafer 17 is placed on the lower electrode 15. When placed, the clamp 18 is fitted onto the wafer 17 by lowering of the upper base 25 side, and the wafer 17 is fixed onto the lower electrode 15.
なお、第１図中、上部及び下部電極１２．１５はそれぞ
れ高周波電源２２に接続されているが、少なくとも上部
電極１２に高周波が印加されればよく、必ずしも下部電
極１５に高周波を印加する必要はない。Note that in FIG. 1, the upper and lower electrodes 12 and 15 are each connected to a high frequency power source 22, but it is only necessary to apply high frequency to at least the upper electrode 12, and it is not necessarily necessary to apply high frequency to the lower electrode 15. do not have.
また電極に使用するシリコンは多結晶、単結晶のいずれ
でも可能であり、シリコン以外の物質でもエツチングガ
スと反応し、気体になりやすいものであれば使用するこ
とが可能である。Further, the silicon used for the electrode can be either polycrystalline or single crystal, and any substance other than silicon can be used as long as it reacts with the etching gas and easily becomes a gas.
上記した平行平板型プラズマエツチング装置１０を用い
、実際にウェハの処理を行ないその性能を調査した。高
周波出力を０．６ＫＷ、反応室ｌｌ内の圧力を０．６
Ｔｏｒｒ、供給するガスの種類及び流量を、ＣＦ４２０
ｓｅｃｍ 、 ＣＨＦａ ２０ ｓｃｃｍ、 Ａｒ
４００ｓｅｃｍの条件に設定し、プラズマを６０ ｓｅ
ｃ発生させながら２００枚のウェハを処理した。Using the parallel plate type plasma etching apparatus 10 described above, wafers were actually processed and its performance was investigated. The high frequency output is 0.6KW, and the pressure inside the reaction chamber is 0.6
Torr, type and flow rate of gas to be supplied, CF420
secm, CHFa 20 sccm, Ar
The conditions were set to 400 sec, and the plasma was
200 wafers were processed while generating c.
比較例として、シリコン電極の代わりにカーボン電極を
用いる他は同様のプラズマエツチング装置でウェハ処理
を行なった。As a comparative example, a wafer was processed using the same plasma etching apparatus except that a carbon electrode was used instead of a silicon electrode.
それぞれ処理前と処理後のウェハ上のパーティクルの数
をＴＥＮＣＯＲ社製、サーフスキャン５０００で測定し
た。その結果を第２図に示す。The number of particles on the wafer before and after the treatment was measured using a Surfscan 5000 manufactured by TENCOR. The results are shown in FIG.
第２図中、シリコン電極によって行なったウェハ処理は
・で、カーボン電極によって行なったウェハ処理は○で
示している。In FIG. 2, wafer processing performed using silicon electrodes is indicated by ., and wafer processing performed using carbon electrodes is indicated by ◯.
第２図から明らかなように、シリコン電極を使用するこ
とにより微細なパーティクルの発生が少なくなり、パー
ティクルに起因したエツチング不良を無くすことができ
る。又シリコン電極は不純物量が極めて少ないため、ウ
ェハに対する汚染が極めて少なくなり、ウェハ処理に個
体差が生じない。一方、カーボン電極を使用してウェハ
処理を行なった場合は、パーティクルの発生が多く、又
カーボン電極は不純物量が多いことから、このパーティ
クルの発生に呼応してウニへの汚染が大きくなっている
ことは明らかである。しかも処理枚数を重ねるに従って
その汚染の程度が大きくなり、ウェハ処理に個体差も生
している。As is clear from FIG. 2, by using a silicon electrode, the generation of fine particles is reduced, and etching defects caused by particles can be eliminated. Furthermore, since the silicon electrode has an extremely small amount of impurities, contamination of the wafer is extremely small, and no individual differences occur in wafer processing. On the other hand, when wafer processing is performed using carbon electrodes, many particles are generated, and since carbon electrodes have a large amount of impurities, the contamination of sea urchins increases in response to the generation of these particles. That is clear. Moreover, as the number of wafers processed increases, the degree of contamination increases, and individual differences occur in wafer processing.
及肛二匁】
以上詳述したように本発明に係るプラズマエツチング装
置は、反応室内に配設されて高周波が印加される電極と
、該電極に対向して被処理材が載置される電極とを有す
る平行平板型プラズマエツチング装置において、前記高
周波が印加される電極がシリコンで形成されているので
、バインダーで成形されたカーボン電極と異なり、プラ
ズマによってスパッタリングされにくく、電極がプラズ
マにさらされた場合でも、ウェハ上に落下するような微
細なパーティクルを発生することがない。As described in detail above, the plasma etching apparatus according to the present invention includes an electrode disposed in a reaction chamber to which a high frequency is applied, and an electrode on which a material to be processed is placed opposite the electrode. In the parallel plate type plasma etching apparatus having the above, since the electrode to which the high frequency is applied is made of silicon, it is difficult to be sputtered by plasma, unlike a carbon electrode formed with a binder, and the electrode is not exposed to the plasma. Even in the case of wafers, fine particles that fall onto the wafer are not generated.
仮に、シリコン電極がスパッタリングされたとしてもス
パッタリングされた成分はエツチングガス（フッ化物系
ガス）と反応し、気体となって排気されるのでパーティ
クルとなってウェハ上に落下することはほとんど生じな
い。さらに、シリコンにはアルカリ金属及び重金属（Ｆ
ｅ、 Ｍｎ、 Ｃｒ等）をほとんど含んでおらず、ウェ
ハを汚染するおそれがなく、エツチング加工されたウェ
ハの不純物量を極めて少ないものとすることができる。Even if the silicon electrode is sputtered, the sputtered components react with the etching gas (fluoride gas) and are exhausted as a gas, so particles are almost never dropped onto the wafer. Furthermore, silicon has alkali metals and heavy metals (F
E, Mn, Cr, etc.), there is no risk of contaminating the wafer, and the amount of impurities in the etched wafer can be extremely small.
従って、エツチング加工等の際、パーティクルあるいは
不純物汚染による製造上の不良の発生を防止でき、処理
したウェハに個体差のない、安定したエツチング特性を
実現できると共に、コーティングされた電極等と相違し
て電極の消耗に伴う電極交換頻度を低下させ、製造装置
自体の稼動率を向上させることができ、低コストでプラ
ズマエツチング加工を行なうことができる。Therefore, during etching processing, etc., manufacturing defects due to particle or impurity contamination can be prevented, stable etching characteristics can be achieved with no individual differences in the processed wafers, and unlike coated electrodes, etc. The frequency of electrode replacement due to electrode wear can be reduced, the operating rate of the manufacturing equipment itself can be improved, and plasma etching processing can be performed at low cost.
また、前記平行平板型プラズマエツチング装置において
、高周波が印加されるシリコン電極が電気抵抗値を下げ
る元素を含んで構成されている場合には、抵抗率を極め
て小さいものとすることができ、該電極へ高周波を印加
した際、常にプラズマにスムーズに電荷を伝えることが
でき、エネルギ効率を高めることができる。Furthermore, in the parallel plate type plasma etching apparatus, if the silicon electrode to which the high frequency is applied contains an element that lowers the electrical resistance value, the resistivity can be made extremely small, and the electrode When high frequency waves are applied to the plasma, charge can always be transferred smoothly to the plasma, increasing energy efficiency.
第１図は本発明に係るプラズマエツチング製雪の実施例
を模式的に示した断面図、第２図は本発明の実施例及び
従来例に係る装置を用いてウェハ処理を行なった場合の
ウェハ処理枚数と発生したパーティクル数の関係を示す
グラフである。
０・・・プラズマ装置
１・・・反応室
２・・・上部電極（を極）
５・・・下部電極（電極）
７・・・ウェハ（被処理材）Fig. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of plasma etching snow making according to the present invention, and Fig. 2 shows wafers processed using the apparatus according to the embodiment of the present invention and a conventional example. It is a graph showing the relationship between the number of processed sheets and the number of generated particles. 0... Plasma device 1... Reaction chamber 2... Upper electrode (electrode) 5... Lower electrode (electrode) 7... Wafer (material to be processed)
Claims (2)
、該電極に対向して被処理材が載置される電極とを有す
る平行平板型プラズマエッチング装置において、前記高
周波が印加される電極がシリコンで形成されていること
を特徴とするプラズマエッチング装置。(1) In a parallel plate plasma etching apparatus having an electrode arranged in a reaction chamber to which a high frequency is applied, and an electrode on which a material to be processed is placed opposite to the electrode, the high frequency is applied. A plasma etching device characterized in that electrodes are made of silicon.
下げる元素を含んで構成されている請求項１記載のプラ
ズマエッチング装置。(2) The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein the silicon electrode to which the high frequency is applied contains an element that lowers electrical resistance.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5766494A (en) * | 1994-08-29 | 1998-06-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Etching method and apparatus |
| KR20010044058A (en) * | 2000-06-29 | 2001-06-05 | 박용석 | Ashing apparatus for processing glass substrate or waper |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55154582A (en) * | 1979-05-21 | 1980-12-02 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Gas plasma etching method |
| JPS6285430A (en) * | 1985-07-25 | 1987-04-18 | テキサス インスツルメンツ インコ−ポレイテツド | Plasma treatment and apparatus for the same |
-
1990
- 1990-07-13 JP JP2186606A patent/JP2797667B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS55154582A (en) * | 1979-05-21 | 1980-12-02 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Gas plasma etching method |
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Cited By (2)
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| KR20010044058A (en) * | 2000-06-29 | 2001-06-05 | 박용석 | Ashing apparatus for processing glass substrate or waper |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2797667B2 (en) | 1998-09-17 |
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