JPH05275376A - Dry-etching device and dry-etching method - Google Patents

Dry-etching device and dry-etching method

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Publication number
JPH05275376A
JPH05275376A JP4066916A JP6691692A JPH05275376A JP H05275376 A JPH05275376 A JP H05275376A JP 4066916 A JP4066916 A JP 4066916A JP 6691692 A JP6691692 A JP 6691692A JP H05275376 A JPH05275376 A JP H05275376A
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JP
Japan
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etching
gas
dry etching
plasma
current density
Prior art date
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Pending
Application number
JP4066916A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kosei Kumihashi
孝生 組橋
Kazunori Tsujimoto
和典 辻本
Shinichi Taji
新一 田地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Priority to US08/036,394 priority patent/US5368685A/en
Publication of JPH05275376A publication Critical patent/JPH05275376A/en
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  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To performs dry-etching at high speed with the high power to select without causing the reaction to pile up by making the surface density of a high-frequency power not less than a specific value, which is radiated to a discharging section, and making the effective pumping speed of an exhaust means not less than a specific value. CONSTITUTION:A microwave is generated by a microwave generator 1 and radiated into a discharging section 25 provided within a vacuum treatment chamber 10 through a waveguide 4 and a microwave introduction window 5. The microwave is brought thereinto so that the surface density of a microwave power becomes not less than 1.6W/cm<2> with the diameter of 35cm of the discharging section. And if the flow rate of an etching treatment gas is 300 s c cm, the rate of reaction product within a gas becomes not more than 20%. Then, the flow rate of Cl2 gas is set to 300 s c cm. In order to allow the gas to flow at the flow rate of 300 s c cm under the pressure of 5m Torr, the effective pumping speed is set to 780 liter/s. Thereby, etching may be performed without the reaction to pile up being brought about.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】半導体素子を作るためのドライエ
ッチング技術に関し、高速でかつ高選択なドライエッチ
ング技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching technique for manufacturing a semiconductor device, and relates to a dry etching technique which is high speed and highly selective.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のドライエッチングでは、エッチン
グの異方性を上げるためにガス圧力を下げてエッチング
を行うようになってきた。低いガス圧力でもプラズマを
放電させるためには、効率のよい放電方法を用いなけれ
ばならない。そのような方法として、マイクロ波放電が
用いられている。マイクロ波放電を用いた従来のドライ
エッチング技術としては、例えばジャーナル・エレクト
ロケミカル・ソサイアティ、1982年、p.2704や、
ジャーナル・バキューム・サイエンス・アンド・テクノ
ロジー、1989年、p.899や、プロシーディング
・オブ・ドライプロセスシンポジウム、1990年、
p.99に報告例がある。
2. Description of the Related Art In conventional dry etching, gas pressure has been lowered to perform etching in order to increase etching anisotropy. In order to discharge the plasma even at a low gas pressure, an efficient discharge method must be used. Microwave discharge is used as such a method. As a conventional dry etching technique using microwave discharge, for example, Journal Electrochemical Society, 1982, p. 2704,
Journal Vacuum Science and Technology, 1989, p. 899, Proceedings of Dry Process Symposium, 1990,
p. There is a report example in 99.

【0003】ガス圧力を下げると通常はエッチング速度
が遅くなる。そのために従来のドライエッチングでは、
プラズマの電離度を高くして、高密度なプラズマを用い
るようになってきた。プラズマが高密度になれば、入射
イオン電流が増える。エッチング反応は入射イオンのエ
ネルギーにより促進されるので、エッチング速度が速く
なる。
Lowering the gas pressure usually slows down the etching rate. Therefore, in conventional dry etching,
High ionization degree of plasma has been used to use high density plasma. Incident ion current increases as the plasma density increases. Since the etching reaction is promoted by the energy of incident ions, the etching rate is increased.

【0004】マイクロ波放電では、投入マイクロ波パワ
ーを高くすれば、プラズマは高密度になり、入射イオン
電流が増加する。しかしマイクロ波パワーを高くすれば
よいというものではない。ジャーナル・エレクトロケミ
カル・ソサイアティ、1982年、p.2704の例にある
ように、従来のドライエッチングではマイクロ波パワー
の増加に伴うエッチング速度の上昇は、あるマイクロ波
パワーで飽和してしまう。どのくらいのマイクロ波パワ
ーでエッチング速度の上昇が飽和するかは、装置や条件
によって異なっている。例えば、ジャーナル・バキュー
ム・サイエンス・アンド・テクノロジー、1989年、
p.899のように、2.5kWまで投入マイクロ波パワ
ーを上げてもエッチング速度が飽和しないこともある。
In the microwave discharge, if the input microwave power is increased, the density of the plasma is increased and the incident ion current is increased. However, this does not mean that the microwave power should be increased. Journal Electrochemical Society, 1982, p. As in the example 2704, in the conventional dry etching, the increase in the etching rate with the increase in the microwave power is saturated at a certain microwave power. How much microwave power saturates the increase in etching rate depends on the equipment and conditions. For example, Journal Vacuum Science and Technology, 1989,
p. Like 899, the etching rate may not be saturated even if the input microwave power is increased to 2.5 kW.

【0005】しかし通常はマイクロ波パワー1kW程度
でエッチング速度の上昇は飽和する。そのため従来のド
ライエッチング技術では、マイクロ波パワーは通常1k
W程度であった。例えば日立製作所製マイクロ波エッチ
ング装置M308においては最大1.5kWのマイクロ
波を投入してプラズマを発生させていた。この装置にお
ける放電部の面積は直径350mmであった。すなわち
プラズマに放射するマイクロ波パワーの面密度は、最大
1.56W/cm2であった。
However, usually, the increase in etching rate saturates at a microwave power of about 1 kW. Therefore, in the conventional dry etching technology, the microwave power is usually 1k.
It was about W. For example, in the microwave etching apparatus M308 manufactured by Hitachi, Ltd., a maximum of 1.5 kW of microwave was input to generate plasma. The area of the discharge part in this device was 350 mm in diameter. That is, the maximum areal density of the microwave power radiated to the plasma was 1.56 W / cm 2 .

【0006】上記のドライエッチング装置は、試料をプ
ラズマに接触させてエッチングを行う。そのためにエッ
チングはイオン電流密度だけでなく、プラズマからの中
性粒子の供給もエッチング速度に影響する。これに対し
イオン引き出し型のプラズマ処理装置ではエッチング速
度がイオン電流密度に強く依存するために、例えば特開
平3−6813のように、マイクロ波パワーを4kWま
で高くしてイオン電流密度を上げている例もある。
The dry etching apparatus described above performs etching by bringing a sample into contact with plasma. Therefore, in etching, not only the ion current density but also the supply of neutral particles from plasma influences the etching rate. On the other hand, in the ion extraction type plasma processing apparatus, since the etching rate strongly depends on the ion current density, the microwave power is increased to 4 kW to increase the ion current density as in JP-A-3-6813. There are also examples.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来のドライエッチン
グでは、放電部に投入するマイクロ波のパワー面密度
や、投入マイクロ波パワーを上げてプラズマを高密度に
して入射イオン電流を増やしても、エッチング速度が上
がらなくなるという問題があった。そのためにRFバイ
アス等を試料に印加して入射イオンのエネルギーを10
0〜200V以上に上げることにより、エッチング速度
を上げていた。しかしこの時には入射イオンエネルギー
が高いので、エッチング選択比が落ちるという問題があ
った。
In the conventional dry etching, even if the incident surface current density of microwaves applied to the discharge part or the input microwave current is increased by increasing the input microwave power to increase the incident ion current, the etching is performed. There was a problem that the speed would not increase. Therefore, an RF bias or the like is applied to the sample to reduce the energy of incident ions to 10
The etching rate was increased by increasing the voltage to 0 to 200 V or more. However, at this time, since the incident ion energy is high, there is a problem that the etching selection ratio is lowered.

【0008】放電部に投入するマイクロ波のパワー面密
度や、投入マイクロ波パワーを上げてプラズマを高密度
にしてもエッチング速度が速くならないのは、エッチン
グ反応生成物がプラズマ中で再解離しやすくなるためで
ある。再解離した反応生成物は堆積反応を起こしやす
い。この堆積反応がエッチング反応を打ち消すので、エ
ッチング速度が落ちてしまう。それだけではなく、堆積
反応の方が勝って異物の堆積が起きたりもする。そのた
めにマイクロ波パワーをあまり上げることができず、イ
オン電流密度は通常数mA/cm2程度と少なかった。
[0008] The reason why the etching rate does not increase even if the surface area density of the microwaves applied to the discharge part or the density of the plasma is increased by increasing the applied microwave power is that the etching reaction products easily re-dissociate in the plasma. This is because The re-dissociated reaction product easily causes a deposition reaction. Since this deposition reaction cancels the etching reaction, the etching rate decreases. Not only that, the deposition reaction prevails and the deposition of foreign matter may occur. Therefore, the microwave power could not be increased so much, and the ion current density was usually as low as several mA / cm 2 .

【0009】従来のドライエッチング技術では、その他
に、被エッチング材がAlCuSiなどのように複数種の原子
を含んでいる時には、エッチング速度を速くしても蒸気
圧の低い物質が残渣として残りやすいという問題があっ
た。
In addition, in the conventional dry etching technique, when the material to be etched contains a plurality of kinds of atoms such as AlCuSi, a substance having a low vapor pressure tends to remain as a residue even if the etching rate is increased. There was a problem.

【0010】また従来のドライエッチング技術では、試
料へのイオン電流密度の均一性を調べる方法がなかっ
た。そのため放電時に、イオン電流密度の均一性をモニ
ターしながらエッチング条件を調整することができなか
った。
Further, in the conventional dry etching technique, there is no method for examining the uniformity of the ion current density on the sample. Therefore, it was not possible to adjust the etching conditions while monitoring the uniformity of the ion current density during discharge.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】放電部に放射する高周波
のパワー面密度を1.6W/cm2以上とし、かつ排気
手段の実効排気速度を780 liter/s以上にし
た。
Means for Solving the Problems The power areal density of the high frequency radiated to the discharge part is set to 1.6 W / cm 2 or more, and the effective pumping speed of the pumping means is set to 780 liter / s or more.

【0012】従来のドライエッチング装置に出力電力2
kW以上、望ましくは3kW以上の高周波発生手段を設
け、実効排気速度を780 liter/s以上にし
た。
The conventional dry etching apparatus has an output power of 2
A high-frequency generator of kW or more, preferably 3 kW or more was provided, and the effective pumping speed was set to 780 liter / s or more.

【0013】エッチング面積とエッチング速度より決ま
る反応生成物の脱離量の5倍以上のガスを流しながら、
プラズマの電離度が10%以上か、入射イオン電流密度が
40 mA/cm2以上になるようにした。
While flowing a gas at least 5 times the desorption amount of the reaction product determined by the etching area and the etching rate,
The ionization degree of plasma is 10% or more, or the incident ion current density is
It was set to 40 mA / cm 2 or more.

【0014】放電部に接するエッチング処理室の壁面を
金属で形成し、その壁面を冷媒により冷却できるように
した。また試料裏面に液体または固体の冷媒を直接接触
させて試料を冷却するようにした。
The wall surface of the etching chamber that is in contact with the discharge part is made of metal, and the wall surface can be cooled by a coolant. Further, a liquid or solid refrigerant was brought into direct contact with the back surface of the sample to cool the sample.

【0015】試料台に複数個の温度検出部を設けた。そ
れらの温度検出部の温度が等しくなるように、外部磁場
条件、マイクロ波の伝播モード等のエッチングパラメー
タを調整するようにした。
A plurality of temperature detectors were provided on the sample table. The etching parameters such as the external magnetic field condition and the microwave propagation mode were adjusted so that the temperatures of the temperature detecting portions were equalized.

【0016】エッチング処理後のガスを回収し生成する
ようにした。
The gas after the etching process was collected and generated.

【0017】反応性ガスと不活性ガスとを交互に放電さ
せるようにした。不活性ガス放電時に試料にバイアス印
加を行なうようにした。
The reactive gas and the inert gas were alternately discharged. A bias was applied to the sample during the discharge of the inert gas.

【0018】[0018]

【作用】反応生成物の影響を抑えることができれば、プ
ラズマを高密度にすることによりエッチング速度の上昇
する。そこで本発明では実効排気速度を780 lit
er/s以上とすることにより反応生成物をすみやかに
装置外へ排気するようにして、放電部に放射する高周波
のパワー面密度を1.6W/cm2以上とした。高周波
電力を投入する高周波発生器の最大パワーを2kW以
上、望ましくは3kW以上とした。その結果、堆積反応
を起こさないようにして、プラズマを高密度にすること
ができたので、放電部に投入する高周波のパワー面密度
や投入高周波電力を増やせばエッチング速度も速くなる
ようになった。
If the influence of reaction products can be suppressed, the etching rate can be increased by increasing the density of plasma. Therefore, in the present invention, the effective pumping speed is set to 780 lit.
By setting the er / s or more, the reaction product was quickly exhausted to the outside of the apparatus, and the power area density of the high frequency radiated to the discharge part was set to 1.6 W / cm 2 or more. The maximum power of the high-frequency generator that inputs the high-frequency power is set to 2 kW or more, preferably 3 kW or more. As a result, the plasma could be made to have a high density without causing the deposition reaction, so that the etching rate can be increased by increasing the high frequency power areal density applied to the discharge part or the applied high frequency power. ..

【0019】具体的なエッチング方法として、本発明で
は、エッチング面積とエッチング速度より決まる反応生
成物の脱離量に対して5倍以上のエッチング処理ガスを
流すようにした。この方法により、プラズマ中での反応
生成物の割合を20%以下とすることができた。その結
果、マイクロ波パワーを上げてプラズマを高密度にして
も、反応生成物の再解離・堆積反応の影響を抑えたエッ
チングをすることができた。
As a specific etching method, in the present invention, the etching treatment gas is made to flow at least 5 times the desorption amount of the reaction product determined by the etching area and the etching rate. By this method, the proportion of reaction products in the plasma could be reduced to 20% or less. As a result, it was possible to carry out etching while suppressing the influence of the re-dissociation / deposition reaction of reaction products even if the microwave power was increased and the plasma density was increased.

【0020】このドライエッチング方法でどのくらいの
エッチング処理ガスを流さなければならないかは、以下
のように決める。例えば、8インチSiウエハを1μm
/minでエッチングする時には、2.8×1019/s
のSi原子が反応生成物としてプラズマ中に流入する。
この量は、ガス流量60sccmに匹敵する。反応生成
物の脱離量の5倍以上のエッチング処理ガスを流すの
で、ガス流量は300sccm以上となる。
The amount of etching processing gas to be supplied in this dry etching method is determined as follows. For example, an 8-inch Si wafer is 1 μm
2.8 × 10 19 / s when etching at / min
Of Si atoms flow into the plasma as reaction products.
This amount is comparable to a gas flow rate of 60 sccm. Since an etching treatment gas that is 5 times or more the desorption amount of the reaction product is flowed, the gas flow rate is 300 sccm or more.

【0021】このような大ガス流量を流し、かつ圧力を
保持してエッチングを行なうためには、実効排気速度を
大きくする必要がある。例えば上記のように300sc
cmのガス流量を流して、かつ圧力を5mTorrの圧
力にするためには、実効排気速度は780 liter
/s必要である。本発明では実効排気速度を780li
ter/s以上としたために、大ガス流量でかつ圧力を
保持してエッチングすることができる。
In order to carry out etching while maintaining such a large gas flow rate and maintaining the pressure, it is necessary to increase the effective pumping speed. For example, 300sc as above
For a gas flow rate of cm and a pressure of 5 mTorr, the effective pumping speed is 780 liters.
/ S is required. In the present invention, the effective pumping speed is 780 li
Since it is ter / s or more, etching can be performed with a large gas flow rate and pressure.

【0022】以上のようなドライエッチング装置、およ
びドライエッチング方法により、反応生成物の堆積反応
を抑えて、高密度プラズマにより高速エッチングが可能
になった。本発明ではプラズマの電離度を10%以上
か、もしくはイオン電流密度が40mA/cm2以上に
なるようにしてエッチングを行なうようにしたために、
エッチング速度を上げることができた。
By the dry etching apparatus and the dry etching method as described above, it is possible to suppress the deposition reaction of reaction products and perform high-speed etching by high-density plasma. In the present invention, since the plasma ionization degree is 10% or more or the ion current density is 40 mA / cm 2 or more, the etching is performed,
The etching rate could be increased.

【0023】本発明ではプラズマを高密度にしてイオン
電流密度を増やすことによりエッチング速度を上げるこ
とができたので、従来のドライエッチングで必要だった
RFバイアスの印加を抑えることができた。例えば従来
イオン電流密度1mA/cm2でエッチングする時に十
分なエッチング速度を得るためにはイオン入射エネルギ
ーを100〜200V以上印加しなければならなかっ
た。1mA/cm2という電流密度は、入射イオンの数
に換算すると6.3×1015/cm2/sである。これ
だけの入射イオンにより例えばSiをエッチング速度1
μm/minでエッチングするためには、入射イオン1
つあたり10〜20個のSi原子を反応・脱離させなけ
ればならない。1つの入射イオンでこれだけの数の反応
を起こすためには、100〜200V以上印加しなけれ
ばならなかった。
In the present invention, since the etching rate can be increased by increasing the plasma density to increase the ion current density, it is possible to suppress the application of the RF bias, which was required in the conventional dry etching. For example, in order to obtain a sufficient etching rate when etching with a conventional ion current density of 1 mA / cm 2 , ion incident energy of 100 to 200 V or more must be applied. The current density of 1 mA / cm 2 is 6.3 × 10 15 / cm 2 / s when converted into the number of incident ions. With such incident ions, for example, Si is etched at a rate of 1
To etch at μm / min, incident ion 1
It is necessary to react and desorb 10 to 20 Si atoms. In order to cause such a number of reactions with one incident ion, 100 to 200 V or more had to be applied.

【0024】しかしこのように入射イオンエネルギーを
200V以上と高くしていくと、マスクにおいても被エ
ッチング材においてもホットスポット温度が高くなるた
めに、被エッチング材だけでなくマスク材のエッチング
速度も速くなってしまい、エッチング選択性が落ちてい
く。例えば従来の塩素ガスプラズマにおけるSiエッチ
ングでは、バイアスを印加しなければレジスト/Siエ
ッチング選択比は10程度が得られる。しかしこの時の
エッチング速度は200nm/min以下と遅くなって
しまう。十分なエッチング速度を上げるためにRFバイ
アスを印加して入射イオンエネルギーを200V以上と
すると、Siのエッチング速度は300nm/minま
で上がるが、レジスト/Siエッチング選択比は5以下
に下がってしまった。
However, when the incident ion energy is increased to 200 V or higher in this way, the hot spot temperature increases in both the mask and the material to be etched, so that not only the material to be etched but also the etching speed of the mask material is high. And the etching selectivity decreases. For example, in conventional Si etching in chlorine gas plasma, a resist / Si etching selection ratio of about 10 can be obtained without applying a bias. However, the etching rate at this time is slow at 200 nm / min or less. When an RF bias was applied to increase the etching rate sufficiently and the incident ion energy was set to 200 V or more, the Si etching rate increased to 300 nm / min, but the resist / Si etching selection ratio fell to 5 or less.

【0025】本発明ではイオン電流密度を40mA/c
2以上にしてエッチングするようにしたので、1つの
入射イオンあたり0.4個のSiが反応するだけでエッ
チング速度を1μm/min以上のエッチング速度を得
ることができた。この反応は入射エネルギーが10〜数
十V程度と、プラズマポテンシャルによる加速で、十分
に起こすことができる。このように低いエネルギーでエ
ッチング反応を起こすことができるので、各エッチング
反応の反応速度差が大きくなり、エッチング選択性が向
上する。
In the present invention, the ion current density is 40 mA / c.
Since the etching was performed at m 2 or more, it was possible to obtain the etching rate of 1 μm / min or more only by reacting 0.4 Si per incident ion. This reaction can be sufficiently caused by the incident energy of about 10 to several tens V and acceleration by the plasma potential. Since the etching reaction can be caused with such low energy, the reaction rate difference between the etching reactions becomes large, and the etching selectivity is improved.

【0026】例えばSiエッチングや金属配線エッチン
グでは、レジストマスクにサイドエッチングが生じない
条件でも、Si・金属パターンにはサイドエッチングが
生じる。このことは、レジストをエッチングするのに必
要なエネルギーは、Si・金属をエッチングするのに必
要なエネルギーよりも大きいことを示している。すなわ
ち、入射イオンエネルギーを下げていくと、レジストマ
スクではエッチング反応が起こらないが、Si・金属で
はエッチング反応が起きるという現象が生じる。そのエ
ネルギーは数個の化学結合を切るのに十分なエネルギー
の範囲であり、すなわち10〜数十V程度である。この
程度のエネルギーでイオンを入射すれば、レジストマス
クはほとんどエッチングされず、かつSi・金属は入射
イオンの個数に比例してエッチング速度が速くなる。
For example, in Si etching or metal wiring etching, side etching occurs in the Si / metal pattern even under the condition that side etching does not occur in the resist mask. This indicates that the energy required to etch the resist is greater than the energy required to etch Si-metal. That is, when the incident ion energy is lowered, the etching reaction does not occur in the resist mask, but the etching reaction occurs in Si / metal. The energy is in the energy range sufficient to break several chemical bonds, that is, about 10 to several tens of volts. When ions are incident with this energy, the resist mask is hardly etched, and the etching rate of Si / metal increases in proportion to the number of incident ions.

【0027】本発明ではイオン電流密度を40mA/c
2以上とすることにより、RFバイアスを印加するこ
となく、10〜数十V程度のイオンエネルギーで十分な
エッチング速度を得ることができたので、高速でかつ高
選択エッチングを行なうことができた。
In the present invention, the ion current density is 40 mA / c.
By setting m 2 or more, a sufficient etching rate could be obtained with an ion energy of about 10 to several tens of V without applying an RF bias, so that high speed and high selective etching could be performed. ..

【0028】従来のエッチングではAlCuSiなどの
複数の原子種を含んだ材料をエッチングする時には、反
応生成物の蒸気圧が異なるために蒸気圧が低くて脱離し
にくい物質、例えばCuの残渣が残るという問題があっ
た。この残渣を残さないために、入射イオンのエネルギ
ーを高くしなければエッチングできなかった。そのため
マスク材とのエッチング選択比が小さかった。
In the conventional etching, when etching a material containing a plurality of atomic species such as AlCuSi, the vapor pressure of the reaction product is different, so that a substance having a low vapor pressure and difficult to desorb, for example, a Cu residue remains. There was a problem. In order not to leave this residue, etching could not be performed unless the energy of incident ions was increased. Therefore, the etching selection ratio with respect to the mask material was small.

【0029】本発明では、高密度プラズマを用いて反応
性ガスと不活性ガスを交互に放電させて、エッチングを
行なうことにより、蒸気圧の低い物質の残渣を残さずに
高選択エッチングができるようになった。以下その効果
について説明する。
In the present invention, the reactive gas and the inert gas are alternately discharged by using the high density plasma to perform etching, so that high selective etching can be performed without leaving a residue of a substance having a low vapor pressure. Became. The effect will be described below.

【0030】反応生成物の蒸気圧が低い物質において
も、エッチング反応は入射イオンエネルギーが小さくて
も進む。例えばCuの場合は、エッチング反応は穏やか
な条件でも比較的速く進むため、反応生成物が脱離しな
い条件でエッチングをすると反応生成物の堆積層の厚さ
が厚くなっていく。
Even in a substance having a low vapor pressure of the reaction product, the etching reaction proceeds even if the incident ion energy is small. For example, in the case of Cu, the etching reaction proceeds relatively quickly even under mild conditions, so that the thickness of the deposited layer of the reaction product increases if the etching is performed under the condition that the reaction product is not desorbed.

【0031】この反応生成物を取り除くためには、イオ
ンの入射エネルギーを高くしなければならない。従来は
エッチングガスのプラズマ中でイオンの入射エネルギー
を高くしていたので、入射イオンエネルギーは反応生成
物の脱離だけでなく、レジストマスクのエッチング反応
も促進してしまったため、エッチング選択比が小さかっ
た。
In order to remove this reaction product, the incident energy of ions must be increased. In the past, since the incident energy of ions was increased in the plasma of the etching gas, the incident ion energy promoted not only the desorption of reaction products but also the etching reaction of the resist mask. It was

【0032】反応生成物の脱離のためにはイオンの入射
エネルギーだけがあればよく、他の反応活性なエッチャ
ントは必要ない。すなわち不活性なイオンを入射させれ
ばよい。例えば不活性ガスプラズマを放電させて不活性
ガスのイオンを入射させても、反応生成物は脱離する。
もちろんこの時にRFバイアスを印加すれば効率よく反
応生成物を脱離させることができるし、プラズマを高密
度にして入射イオン電流を増やしても効率よく反応生成
物を脱離させることができる。
For desorption of the reaction product, only the incident energy of the ions is required, and other reaction-active etchant is not necessary. That is, inactive ions may be incident. For example, even if the inert gas plasma is discharged and the ions of the inert gas are made incident, the reaction products are desorbed.
Of course, if an RF bias is applied at this time, the reaction products can be efficiently desorbed, and the reaction products can be efficiently desorbed even if the density of the plasma is increased and the incident ion current is increased.

【0033】この不活性ガス放電時にはエッチャントの
供給はないから、他の物質のエッチング反応はほとんど
起こらない。不活性ガスのイオン入射により蒸気圧の低
い反応生成物だけが脱離する。以上の理由により、反応
性ガスと不活性ガスとを交互に放電してエッチングする
ことにより、反応生成物の中に蒸気圧が低い物質が含ま
れている場合でも高選択エッチングができるようになっ
た。
Since no etchant is supplied during this inert gas discharge, the etching reaction of other substances hardly occurs. Only the reaction product having a low vapor pressure is desorbed by the ion injection of the inert gas. For the above reasons, by alternately discharging the reactive gas and the inert gas for etching, it becomes possible to perform high selective etching even when the reaction product contains a substance having a low vapor pressure. It was

【0034】本発明ではプラズマを高密度にするため、
従来よりも放電部の装置壁面がプラズマにより加熱され
る。本発明では放電部の装置壁面を金属で形成し、その
壁面を冷媒により冷却するようにしたので、放電部の装
置壁面が過熱するのを抑えることができた。また放電部
の装置壁面における温度の時間変化を抑えることができ
たので、エッチング特性の計時変化を抑えることができ
た。
In the present invention, since the density of plasma is increased,
The device wall surface of the discharge part is heated by plasma more than before. In the present invention, since the device wall surface of the discharge part is made of metal and is cooled by the refrigerant, it is possible to prevent the device wall surface of the discharge part from overheating. Further, since the time change of the temperature on the device wall surface of the discharge part could be suppressed, the time change of the etching characteristics could be suppressed.

【0035】本発明では、エッチング中の試料温度上昇
を抑えるために、試料裏面に液体または固体の冷媒を直
接接触させて冷却するようにした。従来は試料の冷却に
は気体が用いられていた。気体の熱伝導率は液体や固体
に比べて2桁以上小さいために、試料の冷却効率は十分
ではなかった。本発明では試料裏面に液体または固体の
冷媒を直接接触させて冷却するようにして冷却効率を増
やしたので、イオン電流密度の増加やエッチング速度の
上昇に伴う試料の加熱を抑えることができた。
In the present invention, in order to suppress the temperature rise of the sample during etching, a liquid or solid cooling medium is brought into direct contact with the back surface of the sample for cooling. In the past, gas was used to cool the sample. Since the thermal conductivity of gas is smaller than that of liquid or solid by two digits or more, the cooling efficiency of the sample was not sufficient. In the present invention, the cooling efficiency is increased by bringing the liquid or solid coolant into direct contact with the back surface of the sample to cool the sample, so that it is possible to suppress heating of the sample due to an increase in ion current density and an increase in etching rate.

【0036】本発明では、反応生成物の堆積を防ぐため
に、反応生成物の発生量以上にエッチング処理ガスを流
す。そのため、排出されるガスの80%以上は未使用の
ガスである。従来の装置ではこのガスはスクラバーや除
外装置などを通して、有害成分を除去してから排気され
ていた。しかし大ガス流量を流すために、大型のスクラ
バーが必要であったり、除外装置の吸着材を頻繁に交換
する必要があった。本発明では、未使用のガスを分離・
回収する装置を設けたので、有害成分の除去に必要なコ
ストを削減することができた。
In the present invention, in order to prevent the deposition of reaction products, the etching treatment gas is flowed in an amount larger than the amount of reaction products generated. Therefore, 80% or more of the discharged gas is unused gas. In the conventional device, this gas is exhausted after removing harmful components through a scrubber or an exclusion device. However, in order to flow a large gas flow, a large scrubber was required, and the adsorbent of the exclusion device had to be frequently replaced. The present invention separates unused gas
Since the device for collecting is provided, the cost required for removing harmful components can be reduced.

【0037】本発明では試料台上に複数の温度検出部を
設け、それらの温度が等しくなるように放電条件を調整
するようにした。放電時の温度上昇はイオン電流密度に
比例するので、このような調整によりイオン電流密度が
均一にできた。エッチング速度はイオン電流密度に強く
依存するので、この調整法によりエッチング均一性を向
上することができた。従来はエッチング均一性はエッチ
ング速度の面内分布を調べる必要があったのに比べて、
短時間で簡単にエッチング均一性のよい条件を求めるこ
とができた。
In the present invention, a plurality of temperature detectors are provided on the sample table, and the discharge conditions are adjusted so that the temperatures are equal. Since the temperature rise during discharge is proportional to the ion current density, such adjustment made the ion current density uniform. Since the etching rate strongly depends on the ion current density, it was possible to improve the etching uniformity by this adjusting method. Conventionally, it was necessary to examine the in-plane distribution of etching rate for etching uniformity,
It was possible to easily obtain the conditions with good etching uniformity in a short time.

【0038】[0038]

【実施例1】本発明によるドライエッチング装置の一実
施例について説明する。図1は、本発明によるドライエ
ッチング装置の一実施例における構成図である。本装置
ではマイクロ波発生器1でマイクロ波を発生させ、その
マイクロ波を導波管4、マイクロ波導入窓5を通して、
真空処理室10内に設けた放電部25に放射する。本発
明では放電部25の直径35cmに対してマイクロ波の
パワー面密度が1.6W/cm2以上になるように投入
した。そのためにマイクロ波発生器1は最大投入パワー
が2kW以上、望ましくは3kW以上のものを使用し
て、高密度プラズマを放電させた。そのため、マイクロ
波発生器1、導波管4、放電部25の壁面は従来のドラ
イエッチング装置に比べて大きな熱を発生する。この熱
を冷却するために冷却機構2を設け、その内部に冷媒を
流して装置を冷却した。投入マイクロ波パワーを効率よ
く放電部25に放射するために、チューナー棒3を導波
管4の途中に設けた。
[Embodiment 1] An embodiment of the dry etching apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a dry etching apparatus according to the present invention. In this device, a microwave is generated by the microwave generator 1, and the microwave is passed through the waveguide 4 and the microwave introduction window 5,
It radiates to the discharge part 25 provided in the vacuum processing chamber 10. In the present invention, the power is applied so that the power area density of the microwave is 1.6 W / cm 2 or more with respect to the diameter 35 cm of the discharge part 25. For this reason, the microwave generator 1 has a maximum input power of 2 kW or more, preferably 3 kW or more, and the high density plasma is discharged. Therefore, the microwave generator 1, the waveguide 4, and the wall surface of the discharge unit 25 generate more heat than the conventional dry etching apparatus. A cooling mechanism 2 was provided to cool this heat, and a cooling medium was flown into the cooling mechanism 2 to cool the apparatus. The tuner rod 3 is provided in the middle of the waveguide 4 in order to efficiently radiate the input microwave power to the discharge section 25.

【0039】エッチング処理ガスは、ガス配管6からガ
ス流量コントローラ7により流量制御されて、ガス導入
口8を通して放電部25に導入される。ガス流速を小さ
くして均一にガスを放電部25内に流すために、ガス導
入口8と放電部25の間にバッファ室9を設けた。この
バッファ室9の壁面にメッシュ上の小孔を多数開けて、
この小孔を通してガスを放電部25内に流すようにし
た。
The flow rate of the etching process gas is controlled by the gas flow rate controller 7 from the gas pipe 6 and introduced into the discharge section 25 through the gas introduction port 8. A buffer chamber 9 was provided between the gas inlet 8 and the discharge part 25 in order to make the gas flow rate small and to uniformly flow the gas into the discharge part 25. A large number of small holes on the mesh are opened on the wall surface of the buffer chamber 9,
Gas was made to flow into the discharge part 25 through this small hole.

【0040】導入されたエッチング処理ガスをマイクロ
波により効率よく放電させるために、ソレノイドコイル
24により磁場を発生させ、エレクトロンサイクロトロ
ン共鳴(Electorn Cycrotron Resonance:ECR)によっ
てマイクロ波がプラズマに効率よく吸収されるようにし
た。
In order to efficiently discharge the introduced etching treatment gas by microwaves, a magnetic field is generated by the solenoid coil 24, and the microwaves are efficiently absorbed by plasma by electron cyclotron resonance (ECR). I did it.

【0041】エッチング処理後のガスは、コンダクタン
スバルブ17を介してターボ分子ポンプ18により真空
処理室10から排気される。本装置では、全ガス流量中
の20%以下しかエッチング反応で消費されないよう
に、大ガス流量を流す。ガスの内の80%以上は未使用
の処理ガスとして、ターボ分子ポンプ18により排気さ
れる。そこで本発明では、排気されたガスの内の未使用
処理ガスを回収する手段を設けてある。本実施例では、
液化器19により処理ガスを液化し、液化したガスを精
製器20により精製し、分離した未使用の処理ガスを回
収容器21に回収するようにした。液化器19では圧力
・温度に調整して、未使用の処理ガスが液化するように
した。精製器20では蒸留により未使用処理ガスとその
他のガスとを分離した。液化器19および精製器20で
分離された使用済みガス(反応生成物)は除害装置22、
スクラバー23を通してから大気中に放出される。以上
のように未使用の処理ガスを回収するようにしたため
に、有害なエッチング処理ガスは除害装置22をほとん
ど通過しなくなる。そのために除害装置22の吸着剤の
交換の頻度が12回/年から1回/年以下にすることが
できた。また回収ガスは再利用できるために、ガスおよ
び除害にかかる費用を抑えることができた。
The gas after the etching process is exhausted from the vacuum processing chamber 10 by the turbo molecular pump 18 via the conductance valve 17. In this apparatus, a large gas flow rate is supplied so that 20% or less of the total gas flow rate is consumed in the etching reaction. The turbo molecular pump 18 exhausts 80% or more of the gas as unused processing gas. Therefore, in the present invention, means for recovering the unused processing gas in the exhausted gas is provided. In this example,
The processing gas was liquefied by the liquefier 19, the liquefied gas was purified by the purifier 20, and the separated unused processing gas was collected in the collection container 21. In the liquefier 19, the pressure and temperature were adjusted so that the unused processing gas was liquefied. In the purifier 20, the unused processing gas and other gases were separated by distillation. The used gas (reaction product) separated by the liquefier 19 and the purifier 20 is a detoxification device 22,
After passing through the scrubber 23, it is released into the atmosphere. Since the unused processing gas is collected as described above, the harmful etching processing gas hardly passes through the abatement device 22. Therefore, the frequency of exchanging the adsorbent in the abatement device 22 can be reduced from 12 times / year to once / year or less. In addition, since the recovered gas can be reused, the cost for gas and detoxification can be suppressed.

【0042】エッチングされるウエハ14は試料台11
に設置される。この試料台11には試料冷却ライン12
が設けられている。この試料冷却ライン12は試料台上
部で開放されており、冷媒がウエハ14の裏面に直に接
するようになっている。冷媒はサーキュレータ13によ
り冷却されて、試料冷却ライン12内を循環するように
なっている。冷媒がウエハ14の裏面に直に接するよう
になっているので、冷媒が真空処理室10内にもれない
ようにしなければならない。そこで本実施例では誘電体
15と直流電源26とを用いて、静電吸着により試料台
11とウエハ14とが密着するようにした。
The wafer 14 to be etched is the sample stage 11
Is installed in. A sample cooling line 12 is provided on the sample table 11.
Is provided. The sample cooling line 12 is opened at the upper part of the sample table so that the coolant directly contacts the back surface of the wafer 14. The refrigerant is cooled by the circulator 13 and circulates in the sample cooling line 12. Since the cooling medium comes into direct contact with the back surface of the wafer 14, it must be prevented from leaking into the vacuum processing chamber 10. Therefore, in this embodiment, the dielectric 15 and the DC power supply 26 are used so that the sample table 11 and the wafer 14 are brought into close contact with each other by electrostatic attraction.

【0043】試料台11にはRF電源16を接続して、
RFバイアスをウエハ14に印加できるようにした。
An RF power source 16 is connected to the sample table 11,
An RF bias can be applied to the wafer 14.

【0044】本装置を用いてどのように高密度プラズマ
を得て、どのようにイオン電流密度40mA/cm2
実現したかについて説明する。図2は、プラズマの電離
度を一定にした時の、圧力とイオン電流密度との関係で
ある。プラズマの電離度が1%の時にイオン電流密度が
40mA/cm2以上になるのは、圧力が100mTo
rr以上の時である。電離度を10%まで上げれば、1
0mTorr以上の圧力でイオン電流密度が40mA/
cm2以上になる。電離度100%ならば1mTorr
以上の圧力であればよい。電離度の上限は100%であ
るから、イオン電流密度を40mA/cm2以上にする
ためには、少なくとも圧力は1mTorr以上でなけれ
ばならない。
How to obtain high-density plasma by using this apparatus and how to realize the ion current density of 40 mA / cm 2 will be described. FIG. 2 shows the relationship between the pressure and the ion current density when the ionization degree of plasma is constant. When the ionization degree of plasma is 1%, the ion current density is 40 mA / cm 2 or more because the pressure is 100 mTo
It is the time of rr or more. 1 if the ionization degree is increased to 10%
Ion current density is 40mA / at pressure over 0mTorr
cm 2 or more. 1mTorr if ionization degree is 100%
The above pressure may be used. Since the upper limit of the degree of ionization is 100%, at least the pressure must be 1 mTorr or more in order to set the ion current density to 40 mA / cm 2 or more.

【0045】圧力を一定にした時の、プラズマの電離度
とイオン電流密度との関係を図3に示した。上述したよ
うに、1mTorrよりも小さい圧力では、電離度を1
00%にしても40mA/cm2以上のイオン電流密度
を得ることはできない。圧力が10mTorrならば電
離度10%以上でイオン電流密度は40mA/cm2
上になる。圧力100mTorrでは電離度は1%程度
でよい。
FIG. 3 shows the relationship between the ionization degree of plasma and the ion current density when the pressure is constant. As described above, at a pressure lower than 1 mTorr, the ionization degree becomes 1
Even if it is set to 00%, an ion current density of 40 mA / cm 2 or more cannot be obtained. When the pressure is 10 mTorr, the ion current density is 40 mA / cm 2 or more at an ionization degree of 10% or more. At a pressure of 100 mTorr, the degree of ionization may be about 1%.

【0046】この図において太線で示した範囲は、従来
のドライエッチング装置におけるイオン電流密度の範囲
である。0.5mTorrではNECにより最大15m
A/cm2のイオン電流密度が得られており、1mTo
rrでは最大30mA/cm2のイオン電流密度が得ら
れている。これらの値はプラズマの電離度に換算する
と、75%と高い電離度に対応している。実際にはプラ
ズマ全体がこのような高い電離度で電離しているわけで
ない。従来のドライエッチング装置では外部磁場がEC
R条件を満たす部分でマイクロ波の吸収が起きるため
に、この部分の電離度は他の部分に比べて極めて高くな
る。そのために、ECR条件を満たす部分をウエハに近
づければ、プラズマ全体の電離度が低くても高いイオン
電流密度を得ることができる。そしてECR条件を満た
す部分の電離度はマイクロ波パワーに依存する。
The range shown by the thick line in this figure is the range of the ion current density in the conventional dry etching apparatus. Up to 15m by NEC at 0.5mTorr
An ion current density of A / cm 2 has been obtained and is 1 mTo
The maximum ion current density of 30 mA / cm 2 is obtained for rr. These values correspond to a high ionization degree of 75% when converted into plasma ionization degree. Actually, the whole plasma is not ionized with such a high degree of ionization. In the conventional dry etching system, the external magnetic field is EC
Since the microwave absorption occurs in the portion satisfying the R condition, the ionization degree of this portion becomes extremely higher than that of the other portions. Therefore, if a portion satisfying the ECR condition is brought close to the wafer, a high ion current density can be obtained even if the ionization degree of the whole plasma is low. Then, the ionization degree of the portion satisfying the ECR condition depends on the microwave power.

【0047】図4は、マイクロ波パワーとイオン電流密
度との関係を示した図である。この図に示すように、マ
イクロ波パワーとイオン電流密度は直線的な関係にあ
り、マイクロ波パワーを増やせばイオン電流密度も増加
する。しかしイオン電流密度はどこまでも増加するわけ
ではなく、図2に示すように、ある圧力のもとでは電離
度100%の値が上限である。そこで本実施例では圧力
5mTorrでエッチングを行なった。この圧力では、
電離度100%で200mA/cm2のイオン電流密度
を得ることができる。この時のマイクロ波パワーとイオ
ン電流密度との関係も図4に示した。マイクロ波パワー
が3kW以上の時に、イオン電流密度は40mA/cm
2以上になった。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between microwave power and ion current density. As shown in this figure, the microwave power and the ion current density have a linear relationship, and the ion current density increases as the microwave power increases. However, the ion current density does not increase indefinitely, and as shown in FIG. 2, under a certain pressure, the value with an ionization degree of 100% is the upper limit. Therefore, in this embodiment, etching is performed at a pressure of 5 mTorr. At this pressure,
An ion current density of 200 mA / cm 2 can be obtained at an ionization degree of 100%. The relationship between the microwave power and the ion current density at this time is also shown in FIG. Ion current density is 40mA / cm when microwave power is over 3kW
It became 2 or more.

【0048】このように高密度プラズマを利用しても反
応生成物の影響を抑えてエッチングできるようになった
ので、RFバイアスを印加しなくても高速のエッチング
を行なうことができるようになった。例えばSiエッチ
ングにおいては、8インチウエハにおいて、RFバイア
スを印加しなくても1μm/minのエッチング速度を
得ることができた。これにRFバイアスを印加すれば、
さらにエッチング速度は速くなる。例えば2MHzでR
Fバイアスを30W印加すると、エッチング速度は2μ
m/minまで上がる。バイアス印加により、イオンの
方向性も高くなるので、より異方性の良いエッチングも
できる。これらの効果は印加バイアスを上げる方が高い
が、バイアス増加に伴い選択比は悪くなる。本実施例で
はバイアスを印加しない場合のレジスト/Siエッチン
グ選択比は50だったのに対し、2MHz,30Wバイ
アス印加時には、選択比は25だった。RFバイアスの
周波数や電力は、エッチング条件や必要なエッチング特
性によっても変わってくるので、各々の場合での最適な
値を用いれば、より高精度のエッチングが可能になる。
As described above, even if the high density plasma is used, the etching can be carried out while suppressing the influence of the reaction products, so that the high speed etching can be performed without applying the RF bias. .. For example, in Si etching, in an 8-inch wafer, an etching rate of 1 μm / min could be obtained without applying an RF bias. If RF bias is applied to this,
Further, the etching rate becomes faster. For example, R at 2MHz
When F bias of 30W is applied, the etching rate is 2μ
Go up to m / min. By applying a bias, the directionality of ions is also increased, so that etching with better anisotropy can be performed. These effects are higher when the applied bias is increased, but the selection ratio becomes worse as the bias is increased. In the present example, the resist / Si etching selection ratio when the bias was not applied was 50, whereas when the bias was applied at 2 MHz and 30 W, the selection ratio was 25. The frequency and power of the RF bias vary depending on the etching conditions and the required etching characteristics. Therefore, if the optimum value is used in each case, more accurate etching can be performed.

【0049】ガス圧力は、入射イオンとガス粒子との衝
突頻度が少なくなるので、低い圧力の方が、例えば1〜
5mTorrでエッチングすると、異方性の高いエッチ
ングができる。例えば開口幅が0.5μmのトレンチで
は、アスペクト比10以上の加工ができる。この場合、
高いイオン電流密度を得るためには、圧力が高い場合よ
りもプラズマの電離度を上げる必要があるので、投入高
周波電力を高くする必要がある。本実施例では、投入マ
イクロ波パワー3kW以上が必要だった。これはパワー
面密度に換算すると、3.1W/cm2以上となる。
As for the gas pressure, the frequency of collision between incident ions and gas particles decreases, so a lower pressure is, for example, 1 to
Etching at 5 mTorr enables highly anisotropic etching. For example, a trench having an opening width of 0.5 μm can be processed with an aspect ratio of 10 or more. in this case,
In order to obtain a high ion current density, it is necessary to increase the ionization degree of plasma as compared with the case where the pressure is high, and therefore it is necessary to increase the input high frequency power. In this example, the input microwave power of 3 kW or more was required. This is 3.1 W / cm 2 or more when converted to power surface density.

【0050】ガス圧力が5〜10mTorr程度の領域
では、10%程度の電離度でも高いイオン電流密度を得
ることができるので、投入パワーは少なくてもよいとい
う効果がある。低圧力の場合に比べて、異方性は落ちる
が、エッチャントの入射数が増えるので、エッチング速
度も増加する。本実施例の装置で圧力10mTorr、
マイクロ波投入パワー3kWとした場合、エッチング速
度は5μm/min以上を得ることができた。開口幅
0.5μmのトレンチでは、アスペクト比5程度まで
は、エッチング速度の減少なしにエッチングできる。投
入マイクロ波パワーを2kWとしても、エッチング速度
1μm/minを得ることができた。この場合、投入パ
ワーの面密度は2.1W/cm2である。
In the region where the gas pressure is about 5 to 10 mTorr, a high ion current density can be obtained even with an ionization degree of about 10%, so that the input power may be small. Although the anisotropy is lower than in the case of low pressure, the etching rate also increases because the number of incident etchants increases. With the apparatus of this embodiment, the pressure is 10 mTorr,
When the microwave input power was 3 kW, the etching rate could be 5 μm / min or more. A trench having an opening width of 0.5 μm can be etched up to an aspect ratio of about 5 without decreasing the etching rate. An etching rate of 1 μm / min could be obtained even when the input microwave power was 2 kW. In this case, the surface density of input power is 2.1 W / cm 2 .

【0051】ガス圧力を10mTorr以上にすると、
イオンとガス粒子との衝突頻度が多くなり、エッチング
の異方性は悪くなる。しかし投入マイクロ波パワーが低
くてもイオン電流密度を大きくできるので、等方的でか
つ高速・高選択エッチングができる。そのためオーバー
エッチング時の残渣除去等を効果的に行なうことができ
る。例えば圧力100mTorrの時に投入パワーとし
ては3kW以上と高くすれば高速エッチングが可能であ
るが、2kW以下でも、例えば1.6kW(パワー面密
度1.7W/cm2)でも、エッチング速度1μm/mi
nを得ることができた。この時、下地SiO2との選択
比100以上でオーバーエッチングを行なうことができ
た。この効果は、ガス圧力を1000mTorrまであ
げても同様に得ることができる。
When the gas pressure is 10 mTorr or more,
The frequency of collision between ions and gas particles increases, and the etching anisotropy deteriorates. However, since the ion current density can be increased even if the input microwave power is low, isotropic, high-speed and high-selective etching can be performed. Therefore, residue removal and the like during overetching can be effectively performed. For example, at a pressure of 100 mTorr, if the input power is increased to 3 kW or more, high-speed etching is possible. However, even if it is 2 kW or less, for example 1.6 kW (power surface density 1.7 W / cm 2 ), the etching rate is 1 μm / mi.
n could be obtained. At this time, overetching could be performed with a selection ratio of 100 or more with respect to the underlying SiO 2 . This effect can be obtained similarly even when the gas pressure is increased to 1000 mTorr.

【0052】[0052]

【実施例2】実施例1の装置により、イオン電流密度を
40mA/cm2以上にすることができた。この高いイ
オン電流密度を用いて均一性よくエッチングを行なうた
めには、イオン電流密度の均一性をよくしなければなら
ない。イオン電流密度の均一性は、外部磁場条件等のエ
ッチングパラメータにより調整することができる。本実
施例では、これらの調整手段およびその方法について説
明する。
Example 2 With the apparatus of Example 1, the ion current density could be 40 mA / cm 2 or more. In order to perform etching with good uniformity using this high ion current density, the uniformity of ion current density must be improved. The uniformity of the ion current density can be adjusted by etching parameters such as external magnetic field conditions. In this embodiment, these adjusting means and their methods will be described.

【0053】イオンは、プラズマポテンシャルにより加
速されて入射するので、入射部分ではジュール熱により
加熱されて温度が上昇する。イオン電流密度が等しけれ
ば、発熱量も等しい。よって試料台11上に複数個の温
度検出部を設けておき、おのおのの温度が等しくなるよ
うに外部磁場条件を調整することにより、イオン電流密
度の均一性を上げることができる。図5は、試料台上の
温度検出部の配置図を示したものである。図に示すよう
に、試料台11上に複数個の温度検出部27を設けた。
本実施例においては、温度検出部27はSiO2をカバ
ーとし、そのSiO2の温度を接触型の蛍光温度計によ
り裏面から測定した。放電中に各々の部分の温度を測定
し、それらの温度が等しくなるように外部磁場条件を調
整した。外部磁場条件はソレノイドコイル24に流す電
流量とコイル位置により調整した。以上のような調整手
段および調整方法を行なうことにより、イオン電流密度
の均一性を上げることができた。その結果、均一性よく
エッチングを行なえるようになった。
Since the ions are accelerated by the plasma potential and enter, the ions are heated by Joule heat at the incident part and the temperature rises. If the ion current densities are equal, the calorific value is also equal. Therefore, by providing a plurality of temperature detectors on the sample table 11 and adjusting the external magnetic field conditions so that the respective temperatures are equal, the uniformity of the ion current density can be increased. FIG. 5 is a layout view of the temperature detection unit on the sample table. As shown in the figure, a plurality of temperature detection units 27 are provided on the sample table 11.
In this embodiment, the temperature detection unit 27 has SiO 2 as a cover, and the temperature of the SiO 2 is measured from the back surface by a contact type fluorescent thermometer. The temperature of each part was measured during discharge, and the external magnetic field conditions were adjusted so that those temperatures were equal. The external magnetic field conditions were adjusted by the amount of current flowing through the solenoid coil 24 and the coil position. By performing the adjusting means and the adjusting method as described above, it was possible to improve the uniformity of the ion current density. As a result, etching can be performed with good uniformity.

【0054】従来のドライエッチング技術でエッチング
の均一性を上げるためには、実際に試料をエッチングし
て、エッチング速度の面内分布を求める必要があった。
そのために外部磁場条件の最適化には時間と労力がかか
った。本発明の方法を用いれば、短時間に外部磁場条件
の最適化をプロセスごとに行なうことができるので、調
整に要する時間とコストを削減することができた。
In order to improve the etching uniformity by the conventional dry etching technique, it was necessary to actually etch the sample and obtain the in-plane distribution of the etching rate.
Therefore, it took time and effort to optimize the external magnetic field conditions. By using the method of the present invention, it is possible to optimize the external magnetic field condition for each process in a short time, so that the time and cost required for the adjustment can be reduced.

【0055】調整パラメータとしては、外部磁場条件の
ほか、マイクロ波のマッチングを取るためのチューナー
棒の設定位置を変えたり、マイクロ波の伝播モードを変
換したり、放電部内に誘電体等を設置しその位置を変え
たり、マイクロ波入力パワーを変えたり、ことなる種類
の電磁波を放射したりすることがある。これらの調整に
も本実施例の方法は有効である。
As the adjustment parameter, in addition to the external magnetic field condition, the setting position of the tuner rod for matching the microwave is changed, the propagation mode of the microwave is converted, a dielectric or the like is installed in the discharge part. It may change its position, change the microwave input power, or radiate different types of electromagnetic waves. The method of the present embodiment is also effective for these adjustments.

【0056】[0056]

【実施例3】本発明により、高速でかつ高選択のエッチ
ングができるようになった。その一実施例として、レジ
ストマスクによるSiエッチングについて説明する。
[Third Embodiment] The present invention enables high-speed and high-selective etching. As one example thereof, Si etching using a resist mask will be described.

【0057】本発明の考え方は、プラズマを高密度にし
てイオン電流密度を増すことにより、低い入射イオンエ
ネルギーでも高速でエッチングすることである。イオン
電流密度を40mA/cm2以上と従来の10倍以上の
イオン電流密度にすることにより、入射イオンエネルギ
ーは従来の10分の1程度の10〜20Vとプラズマポ
テンシャル程度にしても、高速エッチングをすることが
できる。このように入射イオンエネルギーが低いために
物質間の反応性の違いが大きくなり、極めて高い選択比
を得るという効果も得られる。
The idea of the present invention is to perform high-speed etching even with low incident ion energy by increasing the density of the plasma and increasing the ion current density. By setting the ion current density to 40 mA / cm 2 or more, which is 10 times or more the conventional ion current density, the incident ion energy is 10 to 10 V, which is about 1/10 of the conventional ion current density, and high-speed etching can be performed even if the plasma potential is about the same. can do. Since the incident ion energy is low as described above, the difference in reactivity between substances becomes large, and an effect of obtaining an extremely high selection ratio can be obtained.

【0058】従来のドライエッチング技術で高密度のプ
ラズマを利用できなかったのは、プラズマを高密度にす
ると反応生成物の再解離・再付着が起きるために、エッ
チング反応と堆積反応が競合してエッチング速度が速く
ならなかったり、パターンがテーパー状になったり、異
物が付着したりするという問題が生じたためである。本
発明では実効排気速度を上げてエッチング処理ガスの流
量をますことにより反応生成物の分圧を下げることがで
きたために、堆積反応を起こすことなく高密度プラズマ
によりエッチングすることができるようになった。
High-density plasma cannot be used in the conventional dry etching technique. The reason for this is that when the plasma density is increased, reaction products are re-dissociated and redeposited, so that the etching reaction and the deposition reaction compete with each other. This is because there are problems that the etching rate does not increase, the pattern becomes tapered, and foreign matter adheres. In the present invention, since the partial pressure of the reaction product can be lowered by increasing the effective pumping speed and increasing the flow rate of the etching processing gas, it becomes possible to perform the etching by the high density plasma without causing the deposition reaction. It was

【0059】すなわち堆積反応を起こしやすいガス成分
が含まれると、プラズマを高密度にしても本発明の効果
を有効に利用できない。例えばCF4ガスなどの堆積性
のガスをエッチング処理ガスとして用いると、エッチン
グ処理ガス自身が堆積反応を起こしてしまう。本発明の
効果を有効に利用するためには、エッチング処理ガスに
は非堆積性のガスを用いる方がよい。非堆積性のガスな
らば、フッ素系、塩素系、臭素系等のどのガスを用いて
もよい。本実施例ではCl2ガスをエッチング処理ガス
として用いた。
That is, if a gas component that easily causes a deposition reaction is included, the effect of the present invention cannot be effectively utilized even if the plasma density is high. For example, when a deposition gas such as CF 4 gas is used as the etching processing gas, the etching processing gas itself causes a deposition reaction. In order to effectively use the effects of the present invention, it is better to use a non-depositing gas as the etching processing gas. Any non-depositing gas such as a fluorine-based gas, a chlorine-based gas, or a bromine-based gas may be used. In this example, Cl 2 gas was used as the etching processing gas.

【0060】実施例1で述べたように、ガス圧力が1m
Torrよりも低いと、プラズマを高密度にしてもイオ
ン電流密度を40mA/cm2以上にすることができな
い。そこで本実施例では、圧力を5mTorrとしてエ
ッチングした。
As described in Example 1, the gas pressure is 1 m.
If it is lower than Torr, the ion current density cannot be increased to 40 mA / cm 2 or more even if the plasma density is high. Therefore, in this embodiment, the etching is performed at a pressure of 5 mTorr.

【0061】試料はSiO2層上に1μmの厚さに堆積
したpoly Si層を、1μm膜厚のレジストマスク
によりエッチングした。試料の大きさは8インチウエハ
であり、Si露出部分の割合は50%である。ウエハ1
枚あたりの処理時間は30秒前後がスループットが高く
処理もしやすいので、エッチング速度は2μm/min
程度が望ましい。本発明ではイオン電流密度を40mA
/cm2以上としたので、バイアスを印加しなくても十
分なエッチング速度を得ることができた。
As a sample, a poly Si layer deposited to a thickness of 1 μm on a SiO 2 layer was etched by a resist mask having a thickness of 1 μm. The size of the sample is an 8-inch wafer, and the ratio of the Si exposed portion is 50%. Wafer 1
The processing time per sheet is around 30 seconds, and since the throughput is high and processing is easy, the etching rate is 2 μm / min.
The degree is desirable. In the present invention, the ion current density is 40 mA.
/ Cm 2 or more, a sufficient etching rate could be obtained without applying a bias.

【0062】エッチング速度が2μm/minの時にウ
エハから脱離するSi原子の個数は、2.8×1019
sである。これはガス流量の単位sccmに換算する
と、60sccmである。エッチング処理ガスの流量が
300sccmならば、ガス中の反応生成物の割合が2
0%以下になる。そこで本実施例ではCl2ガスの流量
を300sccmとした。さらにCl2ガスの流量を増
やせば、堆積反応をより完全に抑えることができるの
で、より高密度のプラズマを用いることができる。どの
くらいのガス流量を流して、どのくらいの高密度プラズ
マを用いるかは、エッチングガス種や、試料やマスクの
種類によって異なってくる。
When the etching rate is 2 μm / min, the number of Si atoms desorbed from the wafer is 2.8 × 10 19 /
s. This is 60 sccm when converted into a unit of gas flow rate sccm. If the flow rate of the etching gas is 300 sccm, the ratio of reaction products in the gas is 2
It will be 0% or less. Therefore, in this embodiment, the flow rate of Cl 2 gas is set to 300 sccm. Further, if the flow rate of Cl 2 gas is increased, the deposition reaction can be suppressed more completely, so that a higher density plasma can be used. How much gas flow rate and how much high-density plasma is used differ depending on the etching gas species, the sample and the mask type.

【0063】圧力5mTorrでガス流量300scc
mを流すためには、実効排気速度は780 liter
/sが必要である。本発明では装置の実効排気速度を7
80liter/s以上と大きくしたので、上記のよう
な大ガス流を流すことができるようになった。
Gas flow rate of 300 scc at a pressure of 5 mTorr
To pump m, the effective pumping speed is 780 liters
/ S is required. In the present invention, the effective pumping speed of the device is 7
Since it is increased to 80 liter / s or more, the large gas flow as described above can be passed.

【0064】本発明では堆積反応が起こらないようにし
てエッチングするので、エッチング中に自動的にできる
側壁保護膜によってサイドエッチングを抑えることはで
きない。よって側壁保護膜を形成するプロセスを追加す
るか、低温エッチングによりサイドエッチングを抑えな
ければならない。そこで本実施例では試料温度を−60
℃以下にすることにより、ラジカルによる側壁での反応
を抑えた。その結果、側壁保護膜なしでもサイドエッチ
ングのないエッチングをすることができた。
In the present invention, the etching is performed so that the deposition reaction does not occur. Therefore, the side etching cannot be suppressed by the side wall protective film which is automatically formed during the etching. Therefore, it is necessary to suppress the side etching by adding a process of forming the side wall protective film or by low temperature etching. Therefore, in this embodiment, the sample temperature is set to −60.
By keeping the temperature below ℃, the reaction on the side wall due to radicals was suppressed. As a result, it was possible to perform etching without side etching even without the sidewall protective film.

【0065】以上の条件で、放電部に3kWのマイクロ
波パワーを投入して、エッチングを行なった。その結
果、poly Siのエッチング速度は2μm/min
に対し、レジストマスクのエッチング速度は40nm/
minと、選択比50のエッチングを行なうことができ
た。試料は裏面より液体冷媒を直接接触させて効率よく
冷却したので、エッチング中のウエハ温度を−60℃以
下に保つことができたので、サイドエッチングがなく異
方性の高いエッチングを、高速でかつ高選択に行なうこ
とができた。
Under the above conditions, microwave power of 3 kW was applied to the discharge part for etching. As a result, the etching rate of poly Si is 2 μm / min.
On the other hand, the etching rate of the resist mask is 40 nm /
It was possible to perform etching with a selection ratio of 50 and min. Since the sample was cooled efficiently by directly contacting it with a liquid coolant from the back surface, the wafer temperature during etching could be kept at -60 ° C or lower. I was able to make a high selection.

【0066】上記の効果はレジストマスクとSiのエッ
チングだけでなく、他の物質でも効果がある。Al、
W、Cu、GaAs等の金属や半導体ではサイドエッチ
ングが生じる条件でも、SiO2などの絶縁物にはサイ
ドエッチングが入らない。すなわち、金属や半導体のエ
ッチングでは絶縁物のエッチングよりも入射イオンエネ
ルギーが低くてもエッチング反応が起きる。よって、絶
縁物をマスクに用いて金属や半導体のエッチングを行な
う時には、本実施例と同様の効果を得ることができる。
The above-mentioned effects are effective not only for etching the resist mask and Si, but also for other substances. Al,
Even under the condition that side etching occurs in metals such as W, Cu and GaAs or in semiconductors, side etching does not occur in insulators such as SiO 2 . That is, in the etching of metal or semiconductor, the etching reaction occurs even when the incident ion energy is lower than the etching of the insulator. Therefore, when etching a metal or a semiconductor using an insulator as a mask, the same effect as that of this embodiment can be obtained.

【0067】[0067]

【実施例4】実施例3で述べたように、本発明では入射
イオンの量を増やしてエネルギーを下げることにより、
高速でかつ高選択のエッチングを行なうことができる。
しかし被エッチング剤が複数種の原子を含んでいる時に
は、蒸気圧の低い反応生成物が残渣として残るという問
題がある。例えばAlCuSiのエッチングでは、Cu
の反応生成物が残渣として残りやすい。そこで従来のド
ライエッチング技術では、高いRFバイアスを印加する
ことにより蒸気圧の低い反応生成物が残渣として残らな
いようにしていた。この時には入射イオンのエネルギー
が高いために、マスクとの選択比が小さくなるという問
題があった。
Fourth Embodiment As described in the third embodiment, in the present invention, by increasing the amount of incident ions and lowering the energy,
High-speed and highly selective etching can be performed.
However, when the agent to be etched contains a plurality of kinds of atoms, there is a problem that a reaction product having a low vapor pressure remains as a residue. For example, in etching AlCuSi, Cu
The reaction product of is likely to remain as a residue. Therefore, in the conventional dry etching technique, a high RF bias is applied so that a reaction product having a low vapor pressure does not remain as a residue. At this time, there is a problem that the selection ratio with respect to the mask becomes small because the energy of incident ions is high.

【0068】蒸気圧の低い反応生成物を脱離させるため
には、入射イオンエネルギーを増やすかわりに入射イオ
ンの量を増やしてもよい。しかしその時には蒸気圧の高
い反応生成物がさらに脱離しやすくなるので、やはり蒸
気圧の低い反応生成物が残渣として残ってしまう。
In order to desorb a reaction product having a low vapor pressure, the amount of incident ions may be increased instead of increasing the energy of incident ions. However, at that time, a reaction product having a high vapor pressure is more likely to be desorbed, so that a reaction product having a low vapor pressure remains as a residue.

【0069】そこで本実施例では、入射イオンのエネル
ギーが低いステップと入射イオンエネルギーが高いステ
ップを交互に繰り返した。この時に入射イオンエネルギ
ーが低いステップでは反応性ガスを放電し、入射イオン
エネルギーが高いステップでは不活性ガスを放電した。
この方法により、高速・高選択で、かつ残渣が残らない
エッチングを行なうことができた。このドライエッチン
グ方法について、レジストマスクによるAlCuSiの
エッチングを例にして以下に説明する。
Therefore, in this embodiment, the steps of low incident ion energy and high incident ion energy were alternately repeated. At this time, the reactive gas was discharged in the step where the incident ion energy was low, and the inert gas was discharged in the step where the incident ion energy was high.
By this method, it was possible to perform etching at high speed and with high selectivity and without leaving a residue. This dry etching method will be described below by taking AlCuSi etching with a resist mask as an example.

【0070】入射イオンエネルギーが低いステップで
は、実施例3で述べたように、Cl2ガスを放電させ
た。放電条件および試料温度は実施例3と同様にした。
プラズマを高密度にすることにより、レジストマスクの
エッチング反応を抑えてAlCuSiのエッチング反応
を起こすことがすることができた。この時にAlとSi
の反応生成物は蒸気圧が高いので、このステップで脱離
する。しかしCuの反応生成物は蒸気圧が低いために、
かなりの量が残渣として残る。
In the step of low incident ion energy, Cl 2 gas was discharged as described in Example 3. The discharge conditions and sample temperature were the same as in Example 3.
By increasing the plasma density, the etching reaction of the resist mask was suppressed and the etching reaction of AlCuSi was able to occur. At this time Al and Si
Since the reaction product of (1) has a high vapor pressure, it is desorbed in this step. However, since the reaction product of Cu has a low vapor pressure,
A considerable amount remains as a residue.

【0071】この残渣を脱離させるには、高いエネルギ
ーのイオン入射が必要である。そこで不活性ガスを放電
させてRFバイアスを印加して、高いエネルギーの不活
性ガスイオンが入射するようにした。そのエネルギーに
より反応生成物の残渣は脱離する。しかし不活性ガスの
放電ではエッチング反応は起こらないので、Cuの反応
生成物以外の物質は脱離しない。従来のドライエッチン
グ技術では、エッチング反応が起きる条件で、エッチン
グ反応を起こす反応性イオンを高いエネルギーで入射し
ていたために、エッチング選択比が小さかった。これに
対し、本実施例ではエッチング反応は低いイオンエネル
ギーで起こし、不活性な雰囲気下で不活性のイオンを高
いエネルギーにより反応生成物を脱離させるようにした
ので、高速・高選択なエッチングを残渣なしで行なうこ
とができた。
In order to desorb this residue, high energy ion injection is required. Therefore, the inert gas was discharged and an RF bias was applied so that high-energy inert gas ions were incident. The energy desorbs the residue of the reaction product. However, since the etching reaction does not occur in the discharge of the inert gas, substances other than the reaction product of Cu are not desorbed. In the conventional dry etching technique, the reactive ion that causes the etching reaction is injected with high energy under the condition that the etching reaction occurs, so that the etching selection ratio is small. On the other hand, in this embodiment, the etching reaction is caused by low ion energy, and the reaction product is desorbed by the high energy of the inert ion in the inert atmosphere, so that the high speed and high selective etching is performed. It could be done without residue.

【0072】本実施例ではこの不活性ガスの放電とし
て、Xeガス放電を用いた。Xeを用いたのは、Cuと
質量が近いために、入射エネルギーを効率よく反応生成
物に伝達できるからである。圧力は5mtorr、ガス
流量は500sccm、マイクロ波パワーは3kWと、
反応生成物の影響がでないようにしてイオン電流密度が
40mA/cm2以上になるようにした。RFバイアス
は2MHzで100Wを印加した。
In this example, Xe gas discharge was used as the discharge of this inert gas. The reason why Xe is used is that the incident energy can be efficiently transferred to the reaction product because of its close mass to Cu. The pressure is 5 mtorr, the gas flow rate is 500 sccm, and the microwave power is 3 kW.
The ion current density was set to 40 mA / cm 2 or more so as not to be affected by the reaction product. The RF bias was 100 W at 2 MHz.

【0073】Cl2ガスの放電とXeガスの放電はおの
おの1秒ずつ交互に繰り返した。その結果、AlCuS
iのエッチング速度は1μm/minに対し、レジスト
マスクのエッチング速度は40nm/minと、選択比
25のエッチングを行なうことができた。
The discharge of Cl 2 gas and the discharge of Xe gas were alternately repeated for 1 second each. As a result, AlCuS
The etching rate of i was 1 μm / min, while the etching rate of the resist mask was 40 nm / min.

【0074】以上2つのステップを繰り返すことによ
り、AlCuSiのような複数種の原子を含み、かつ反
応生成物の中に蒸気圧が低いものがあっても、高速で高
選択なエッチングをすることができるようになった。本
実施例ではAlCuSiの例について述べたが、それ以
外の物質でも効果がある。またCuのエッチングにおい
ても、実施例3のように反応性ガスプラズマのみでエッ
チングするのではなく、本実施例のように反応性ガスと
不活性ガスの放電を交互に行なって、反応生成物の脱離
を促進してもよい。
By repeating the above two steps, it is possible to perform high-speed and highly selective etching even if the reaction product contains a plurality of types of atoms and the reaction product has a low vapor pressure. I can do it. Although the example of AlCuSi is described in the present embodiment, other substances are also effective. Also in Cu etching, not only reactive gas plasma etching as in Example 3 but reactive gas and inert gas discharge are alternately performed as in this Example to remove reaction products. Desorption may be promoted.

【0075】[0075]

【発明の効果】本発明によれば、高速でかつ高選択なド
ライエッチングを行なうことができる。また反応生成物
の蒸気圧が低い場合でも、マスクのエッチング速度を抑
えて高速で高選択なエッチングを行なうことができる。
According to the present invention, high-speed and highly selective dry etching can be performed. Further, even when the vapor pressure of the reaction product is low, the etching rate of the mask can be suppressed and high-speed and highly selective etching can be performed.

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

【図1】本発明によるドライエッチング装置の一実施例
における構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a dry etching apparatus according to the present invention.

【図2】プラズマの圧力とイオン電流密度との関係を示
した図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between plasma pressure and ion current density.

【図3】プラズマの電離度とイオン電流密度との関係を
示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an ionization degree of plasma and an ion current density.

【図4】投入マイクロ波パワーとイオン電流密度との関
係を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between input microwave power and ion current density.

【図5】本発明の一実施例である試料台上における温度
検出部の配置図である。
FIG. 5 is a layout view of a temperature detection unit on a sample table which is an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…マイクロ波発生器、2…冷却機構、3…チューナー
棒、4…導波管、5…マイクロ波導入窓、6…ガス配
管、7…ガス流量コントローラ、8…ガス導入口、9…
バッファ室、10…真空処理室、11…試料台、12…
試料冷却ライン、13…サーキュレータ、14…ウエ
ハ、15…誘電体、16…RF電源、17…コンダクタ
ンスバルブ、18…ターボ分子ポンプ、19…液化器、
20…精製器、21…回収容器、22…除害装置、23
…スクラバー、24…ソレノイドコイル、25…放電
部、26…直流電源、27…温度検出部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microwave generator, 2 ... Cooling mechanism, 3 ... Tuner rod, 4 ... Waveguide, 5 ... Microwave introduction window, 6 ... Gas piping, 7 ... Gas flow controller, 8 ... Gas introduction port, 9 ...
Buffer chamber, 10 ... Vacuum processing chamber, 11 ... Sample stage, 12 ...
Sample cooling line, 13 ... Circulator, 14 ... Wafer, 15 ... Dielectric, 16 ... RF power supply, 17 ... Conductance valve, 18 ... Turbo molecular pump, 19 ... Liquefaction device,
20 ... Purifier, 21 ... Recovery container, 22 ... Harmful device, 23
... Scrubber, 24 ... Solenoid coil, 25 ... Discharge section, 26 ... DC power supply, 27 ... Temperature detection section.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】高周波発生手段と、放電部と、排気手段と
を有し、該放電部へ高周波を放射することによりプラズ
マを発生させ、該プラズマによりエッチングを行なうド
ライエッチング装置において、該放電部に放射する該高
周波のパワー面密度を1.6W/cm2以上とし、かつ
該排気手段の実効排気速度が780 liter/s以
上であることを特徴とするドライエッチング装置。
1. A dry etching apparatus having a high frequency generating means, a discharge part, and an exhaust means, wherein a plasma is generated by radiating a high frequency to the discharge part, and etching is performed by the plasma. The dry etching apparatus is characterized in that the power areal density of the high frequency radiated to the substrate is 1.6 W / cm 2 or more, and the effective exhaust speed of the exhaust means is 780 liter / s or more.
【請求項2】高周波発生手段と、放電部と、排気手段と
を有し、該放電部でプラズマを発生させ、該プラズマに
よりエッチングを行うドライエッチング装置において、
該高周波発生手段の最大出力電力が2kW以上であり、
かつ該排気手段の実効排気速度が780 liter/
s以上であることを特徴とするドライエッチング装置。
2. A dry etching apparatus having a high frequency generating means, a discharge part, and an exhaust means, wherein plasma is generated in the discharge part and etching is performed by the plasma,
The maximum output power of the high frequency generator is 2 kW or more,
And the effective pumping speed of the pumping means is 780 liter /
A dry etching apparatus characterized by being s or more.
【請求項3】高周波発生手段と、放電部と、排気手段と
を有し、該放電部でプラズマを発生させ、該プラズマに
よりエッチングを行うドライエッチング装置において、
該高周波発生手段の最大出力電力が3kW以上であり、
かつ該排気手段の実効排気速度が780 liter/
s以上であることを特徴とするドライエッチング装置。
3. A dry etching apparatus having a high frequency generating means, a discharge part and an exhaust means, wherein plasma is generated in the discharge part and etching is performed by the plasma,
The maximum output power of the high frequency generator is 3 kW or more,
And the effective pumping speed of the pumping means is 780 liter /
A dry etching apparatus characterized by being s or more.
【請求項4】エッチング処理ガスを放電によりプラズマ
状態にし、プラズマからの入射イオンによりエッチング
反応と反応生成物の脱離を促進するドライエッチング方
法において、該反応生成物の脱離量の5倍以上の該エッ
チング処理ガスを流しながら、該プラズマの電離度を1
0%以上にするか、もしくは該入射イオンの電流密度を
40mA/cm2以上とすることを特徴とするドライエ
ッチング方法。
4. A dry etching method in which an etching treatment gas is brought into a plasma state by electric discharge, and an incident ion from the plasma promotes an etching reaction and desorption of a reaction product, which is 5 times or more the desorption amount of the reaction product. The ionization degree of the plasma is set to 1 while flowing the etching treatment gas of
The dry etching method is characterized in that the current density of the incident ions is set to 0% or more or the current density of the incident ions is set to 40 mA / cm 2 or more.
【請求項5】放電部に接するエッチング処理室の壁面を
金属で形成し、その壁面を冷却する機構を有することを
特徴とする請求項1、2、3記載のドライエッチング装
置。
5. The dry etching apparatus according to claim 1, wherein a wall surface of the etching chamber in contact with the discharge part is made of metal and a mechanism for cooling the wall surface is provided.
【請求項6】試料裏面に液体または固体の冷媒を直接接
触させる手段を有することを特徴とするドライエッチン
グ装置。
6. A dry etching apparatus comprising means for bringing a liquid or solid cooling medium into direct contact with the back surface of the sample.
【請求項7】エッチング処理後のガスを回収し精製する
手段を有することを特徴とするドライエッチング装置。
7. A dry etching apparatus comprising means for collecting and purifying gas after etching processing.
【請求項8】試料台上に複数個の温度検出部を設けるこ
とを特徴とするドライエッチング装置。
8. A dry etching apparatus comprising a plurality of temperature detecting parts provided on a sample table.
【請求項9】試料台上に複数個の温度検出部を設け、放
電を発生させ、これらの温度計の温度が等しくなるよう
にエッチングパラメータを調整することを特徴とするド
ライエッチング方法。
9. A dry etching method characterized in that a plurality of temperature detecting portions are provided on a sample table, discharge is generated, and etching parameters are adjusted so that the temperatures of these thermometers become equal.
【請求項10】異なる種類のガスを交互に周期的に放電
させるドライエッチング方法において、反応性ガスと不
活性ガスとを交互に放電させることを特徴とするドライ
エッチング方法。
10. A dry etching method in which different types of gases are alternately and periodically discharged, wherein a reactive gas and an inert gas are alternately discharged.
【請求項11】不活性ガス放電時に試料にバイアスを印
加することを特徴とする請求項10記載のドライエッチ
ング方法。
11. The dry etching method according to claim 10, wherein a bias is applied to the sample during discharge of the inert gas.
【請求項12】反応性ガスとしてCl2ガスを用い、不
活性ガスにXeガスを用いることを特徴とする請求項1
0および11記載のドライエッチング方法。
12. A Cl 2 gas is used as a reactive gas, and an Xe gas is used as an inert gas.
The dry etching method according to 0 or 11.
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