JPH05279877A - Etching device by plasma - Google Patents

Etching device by plasma

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JPH05279877A
JPH05279877A JP8006192A JP8006192A JPH05279877A JP H05279877 A JPH05279877 A JP H05279877A JP 8006192 A JP8006192 A JP 8006192A JP 8006192 A JP8006192 A JP 8006192A JP H05279877 A JPH05279877 A JP H05279877A
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JP
Japan
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electron
chamber
etching
plasma
current value
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8006192A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Matsuda
耕自 松田
Masahiko Aoki
正彦 青木
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NISSHIN HIGHTECH KK
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
NISSHIN HIGHTECH KK
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by NISSHIN HIGHTECH KK, Nissin Electric Co Ltd filed Critical NISSHIN HIGHTECH KK
Priority to JP8006192A priority Critical patent/JPH05279877A/en
Publication of JPH05279877A publication Critical patent/JPH05279877A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To suppress the deposition of gaseous molecules on the surface subjected to etching and to increase anisotropic etching by providing the electron emitting part in a chamber with a reflector and regulating the electron current value flown therethrough to the minimum. CONSTITUTION:Electrons (e) emitted from an electron emitting hole 75a of the electron emitting part 7 provided in an etching chamber 1 are reflected on an electron reflector 8 set in the chamber 1 to increase their running distance in the chamber. Therefore, the probability of their collision with the molecules of a gas introduced from a gas introducing part 6 for etching increases. Thus, etching capable of sufficiently generating ions even at a gaseous density lower than that in the case where outer electrons are not introduced, i.e., in an environment of a higher vacuum is smoothly executed. Furthermore, at the time of regulating the electron current density flown between the electron emitting part 7 and reflector 8 to the minimum, the diffusion of the electron beams from the electron emitting part 7 is suppressed, and good anisotropic etching can be executed.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はプラズマによるエッチン
グ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma etching apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラズマによるエッチング装置は、図5
に示すように、通常、エッチングチャンバ91内に配置
した平行平板電極92、93の一方にRF電源(13.
56MHz)94にて高周波電圧を印加し、それによっ
て該電極間にガス導入部96から導入したエッチング用
ガスをプラズマ化し、該プラズマPの自己バイアスに相
当するエネルギをもってイオンを被エッチング物95に
衝突させ、該被エッチング物表面をエッチングする。こ
の場合、エッチング用中性ガスの電離効率は通常10-4
程度である。
2. Description of the Related Art A plasma etching apparatus is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, an RF power source (13.
56 MHz) 94, a high frequency voltage is applied, and thereby the etching gas introduced from the gas introducing portion 96 between the electrodes is turned into plasma, and the ions collide with the object to be etched 95 with energy corresponding to the self-bias of the plasma P. Then, the surface of the object to be etched is etched. In this case, the ionization efficiency of the neutral gas for etching is usually 10 −4.
It is a degree.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このように従来装置で
は中性ガスの電離効率が10-4程度であるため、エッチ
ング速度を高めるにはガスの供給量を増加させなければ
ならなかった。しかし、ガス供給量を増加させること
は、異方性エッチングを高めるために高真空の環境のも
とでエッチングを行おうとする最近の傾向に反するもの
である。
As described above, in the conventional apparatus, since the ionization efficiency of the neutral gas is about 10 −4 , the gas supply amount must be increased in order to increase the etching rate. However, increasing the gas supply is contrary to the recent tendency to perform etching in a high vacuum environment to enhance anisotropic etching.

【0004】さらに、ガス供給量を増加させると、ガス
分子が被エッチング物に堆積するという現象が生じると
いう問題もある。ここで、先ず、ガス分子の被エッチン
グ物への堆積という問題を取り上げてみる。圧力P、温
度Tの条件での被エッチング物への流入ガス分子数F0
は以下のように定義される。
Further, there is a problem that when the gas supply amount is increased, the phenomenon that gas molecules are deposited on the object to be etched. Here, let us first take up the problem of deposition of gas molecules on the object to be etched. Number of gas molecules F 0 flowing into the object to be etched under the conditions of pressure P and temperature T
Is defined as follows.

【0005】F0 =n・c/4 c:平均分子速度 c=(8kT/πm)1/2 (但し、kはステファン−ボルツマン定数) n:ガス密度 n=9.6×1018×P/T (P:torr、
T:゜K) 例えばアルゴン分子において圧力100mmtorrで
温度300゜Kの場合、被エッチング物への流入分子数
は次の通りである。
F 0 = n · c / 4 c: average molecular velocity c = (8 kT / πm) 1/2 (where k is Stefan-Boltzmann constant) n: gas density n = 9.6 × 10 18 × P / T (P: torr,
T: ° K) For example, when the pressure is 100 mmtorr and the temperature is 300 ° K in argon molecules, the number of molecules flowing into the object to be etched is as follows.

【0006】F0 =3×1019n/cm2 sec 一方、通常プラズマ密度は1010n/cm3 とみなされ
ている。100mmtorrでのガス分子密度は3×1
15n/cm3 であるから、電離効率は約10-4と考え
られる。従って、被エッチング物へのイオンの流入量F
i は以下のようになる。
F0= 3 × 1019n / cm2sec On the other hand, the normal plasma density is 10Tenn / cm3Regarded as
ing. Gas molecule density at 100 mmtorr is 3 × 1
015n / cm3Therefore, the ionization efficiency is about 10-FourThought
Be done. Therefore, the inflow amount F of ions into the object to be etched is
iIs as follows.

【0007】Fi =ni ・v/4 ni :イオン密度 v :バイアス電圧によりイオンが被エッチング物に到
達する速度例えば500Vのバイアス電圧によりイオン
が被エッチング物に到達すると仮定すると、 Fi =1×1016n/cm2 sec となる。
F i = n i · v / 4 n i : ion density v: speed at which ions reach the object to be etched by the bias voltage. For example, assuming that the ions reach the object to be etched by the bias voltage of 500 V, F i = 1 × 10 16 n / cm 2 sec.

【0008】つまりガス分子の堆積に対して2桁から3
桁低いイオン流によりエッチングが行われていることに
なる。このためエッチングガス供給量を少なくする高真
空下でのエッチングが必要とされるのである。次に、イ
オンの方向性を揃える上で真空度がどのように寄与する
かを述べる。今、平行な分子流が距離Xだけ走行中に残
留ガス分子と衝突せずに方向を代えない確率は次のよう
に定義できる。
That is, for the deposition of gas molecules, 2 to 3 digits
It means that the etching is performed by an ion flow that is an order of magnitude lower. For this reason, it is necessary to carry out etching under a high vacuum which reduces the supply amount of etching gas. Next, how the degree of vacuum contributes to aligning the directionality of ions will be described. Now, the probability that the parallel molecular flow does not change direction without colliding with the residual gas molecules while traveling the distance X can be defined as follows.

【0009】P(X)=exp(−X/λ) λ:平均自由行程 分子直径を3.7Å、温度を20℃とすると、 λ=0.005/P(cm) 今、プラズマから被エッチング物までのシース距離を1
cm程度と仮定すると、圧力に対する分子の方向性を変
えない確率の変化は以下のようになる。
P (X) = exp (-X / λ) λ: Mean free path Assuming that the molecular diameter is 3.7Å and the temperature is 20 ° C., λ = 0.005 / P (cm) Now, etching from plasma is performed. The sheath distance to the object is 1
Assuming about cm, the change in the probability of not changing the directionality of the molecule with respect to pressure is as follows.

【0010】 このことから真空度を良くすればするほどプラズマから
引き出されるイオンは方向を変えずに被エッチング物に
入射することになる。
[0010] From this, as the degree of vacuum is improved, the ions extracted from the plasma enter the object to be etched without changing the direction.

【0011】通常10〜100mmtorrの範囲でエ
ッチングが行われているが、ほとんどのイオンがガス分
子と衝突して被エッチング物に入射していることにな
る。このため、エッチングの異方性が悪くなるのであ
る。そこで本発明は、高真空下での円滑なエッチングを
可能にして、被エッチング物表面へのガス分子の堆積を
抑制でき、異方性エッチングを高めることができるプラ
ズマによるエッチング装置を提供することを課題とす
る。
Although etching is usually performed in the range of 10 to 100 mmtorr, most of the ions collide with gas molecules and enter the object to be etched. Therefore, the etching anisotropy is deteriorated. Therefore, the present invention provides a plasma etching apparatus that enables smooth etching under high vacuum, can suppress deposition of gas molecules on the surface of an object to be etched, and can enhance anisotropic etching. It is an issue.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決すべく研究を重ね、エッチング用ガスの電離は、高真
空下では高周波放電によるだけでは不十分であるが、外
部から電離のための電子を供給し、エッチングチャンバ
内には電子の反射電極を設け、供給される電子をこれで
反射することで該電子の走行距離を長くすれば、電離効
率を高めることができ、これによってガス密度が低い状
態、つまり真空度が高い状態でもエッチングに必要なプ
ラズマ密度を得ることが可能であることを見出した。
Means for Solving the Problems The present inventor has conducted extensive research to solve the above problems, and ionization of an etching gas is not sufficient only by high frequency discharge under a high vacuum, but ionization from the outside Of the electrons, a reflection electrode for electrons is provided in the etching chamber, and the supplied electrons are reflected by the electrons to increase the traveling distance of the electrons, thereby improving the ionization efficiency. It was found that the plasma density required for etching can be obtained even in a low density state, that is, in a high vacuum state.

【0013】また、プラズマ密度をプラズマ領域各部で
均一に高めるためには、プラズマ領域中に電子が均一に
分布する状態でなければならないが、これには、複数個
の電子放出部をエッチングチャンバに付設し、各電子放
出部に対向する反射電極に流れる電子電流値を等しく、
できるだけ小さくするとともに、チャンバ壁に流れる電
子電流値をできるだけ小さくするように、反射電極に印
加する電子反射用電圧を制御すればよいことを見出し
た。
In order to increase the plasma density uniformly in each part of the plasma region, it is necessary that electrons are evenly distributed in the plasma region. To this end, a plurality of electron emission parts are provided in the etching chamber. Attached, equalizing the electron current value flowing through the reflective electrode facing each electron emitting portion,
It has been found that the electron reflection voltage applied to the reflective electrode may be controlled so that the electron current value flowing through the chamber wall is made as small as possible while being made as small as possible.

【0014】本発明は以上の知見に基づき、エッチング
用ガスに高周波電圧を印加して該ガスをプラズマ化し、
該プラズマの下で被エッチング物をエッチングするエッ
チングチャンバに、該チャンバ内へ電子を入射できるよ
うに複数個の電子放出部を付設するとともに該チャンバ
内の各電子放出部に対向する位置に、入射されてくる電
子を反射する反射電極を設け、該各反射電極には電子反
射用電圧を印加する反射電源を接続できるようにし、さ
らに前記各反射電極に流れる電子電流値を検出する手
段、前記エッチングチャンバ壁に流れる電子電流値を検
出する手段及び前記各検出手段にて検出される電流値を
読み込み、前記各反射電極に流れる電子電流値を等しく
最小にし(等しくできるだけ小さくし)、さらに前記エ
ッチングチャンバ壁に流れる電子電流値を最小に(でき
るだけ小さく)するように前記各反射電源による印加電
圧を調整する電圧調整手段を設けたことを特徴とするプ
ラズマによるエッチング装置を提供するものである。
Based on the above findings, the present invention applies a high frequency voltage to an etching gas to convert the gas into plasma,
A plurality of electron emission units are attached to an etching chamber for etching an object to be etched under the plasma so that electrons can be injected into the chamber, and the electron emission units are provided at positions facing each electron emission unit in the chamber. Reflecting electrodes for reflecting the incoming electrons are provided, a reflecting power source for applying an electron reflecting voltage is connected to each of the reflecting electrodes, and means for detecting an electron current value flowing in each of the reflecting electrodes, the etching. A means for detecting an electron current value flowing in a chamber wall and a current value detected by each of the detecting means are read to make the electron current value flowing in each of the reflective electrodes equal to the minimum (to be as small as possible), and the etching chamber. Voltage adjustment that adjusts the voltage applied by each of the reflection power supplies so that the electron current value flowing through the wall is minimized (as small as possible). There is provided an etching apparatus using plasma, characterized in that a means.

【0015】かかるプラズマによるエッチング装置に
は、前記各電子放出部からの電子電流値と該電子放出部
に対向する反射電極を接地状態としたときに該反射電極
に流れる電子電流値との差を最小にするように前記各電
子放出部における電源出力を調整する手段を備えてもよ
い。何故なら、反射電極を接地状態としたときに反射電
極に流れる電子電流値が電子放出部からの電子電流値に
比べて非常に小さい場合、電子ビームの発散が大きくて
電子がエッチングチャンバ壁に衝突していることを示し
ており、このような状況では電子ビームが反射電極のポ
テンシャルにより反射されない可能性が高くなるので、
これを避けるために電子ビームの発散を抑制することが
望ましいかららである。
In the plasma etching apparatus, the difference between the electron current value from each electron emitting portion and the electron current value flowing through the reflecting electrode when the reflecting electrode facing the electron emitting portion is grounded. Means may be provided to adjust the power output at each electron emitter to minimize it. The reason is that when the electron current value flowing in the reflective electrode is very small compared to the electron current value from the electron emission part when the reflective electrode is grounded, the electron beam diverges so much that the electrons collide with the etching chamber wall. Since it is more likely that the electron beam is not reflected by the potential of the reflective electrode in such a situation,
This is because it is desirable to suppress the divergence of the electron beam in order to avoid this.

【0016】前記電子放出部の数としては、エッチング
チャンバ内のプラズマ領域における電子の走行距離を長
く、分布を均一化して、プラズマ密度の位置的な均一性
を向上させる上で、例えば3個以上の奇数個が考えら
れ、さらに、これらを等中心角度間隔で前記チャンバに
付設することが考えられる。前記チャンバ内エッチング
用ガスが反応性ガスの如きで前記電子放出部内へ入れた
くないような場合、該電子放出部を、エッチング用ガス
の該電子放出部内への流入を防止できるコンダクタンス
を有する小径電子通路で該チャンバに接続することが考
えられる。
The number of the electron emitting portions is, for example, 3 or more in order to increase the traveling distance of the electrons in the plasma region in the etching chamber and make the distribution uniform to improve the positional uniformity of the plasma density. It is conceivable to attach them to the chamber at equal center angular intervals. When the etching gas in the chamber is a reactive gas and does not want to enter the electron emission portion, a small-diameter electron having conductance capable of preventing the electron emission portion from flowing into the electron emission portion. It is conceivable to connect to the chamber by a passage.

【0017】前記電子放出部には種々のタイプのものを
採用できるが、例えば、マイクロ波プラズマを生成して
電子を引き出すものを挙げることができる。前記チャン
バは一般に接地電位とすることが望ましく、この場合に
は、前記電子放出部の電位を前記チャンバ内プラズマの
電位に対し負とする。ここで、簡単な考察を行って外部
電子による電離効率の向上を評価する。 1.プラズマ密度は次のように定義できる。
Various types of the electron emitting portion can be adopted, and examples thereof include those that generate microwave plasma to extract electrons. In general, it is desirable that the chamber be at a ground potential, and in this case, the potential of the electron emitting portion is negative with respect to the potential of the plasma in the chamber. Here, a simple consideration will be made to evaluate the improvement of ionization efficiency by external electrons. 1. The plasma density can be defined as follows.

【0018】 ni =τi ・no ・σ(Ee)・ve ・neo :ガス密度 ne :電子密度 ve :電子速度 τi :イオン閉じ込め時間 τi =2.63・(Ti /Te 1/2 ・V/S・vi 但し、Ti はイオン温度、Te は電子温度、vi はイオ
ン平均速度である。
N i = τ i · n o · σ (Ee) · v e · n e n o : Gas density n e : Electron density v e : Electron velocity τ i : Ion confinement time τ i = 2.63 · (T i / T e ) 1/2 · V / S · v i where T i is the ion temperature, T e is the electron temperature, and v i is the average ion velocity.

【0019】今、半径B、長さLのプラズマ生成室の場
合V/Sは次のようになる。 V/S=0.5・B(B/L+1) σ(Ee):電子エネルギEにおける電離断面積 一般的に100eVのエネルギのとき最大値をとり、そ
の値はおよそ以下の通りである。
Now, in the case of a plasma generating chamber having a radius B and a length L, V / S is as follows. V / S = 0.5 · B (B / L + 1) σ (Ee): Ionization cross section at electron energy E Generally, the maximum value is obtained when the energy is 100 eV, and the values are as follows.

【0020】σ(Ee)=3×10-16 cm2 2.電子密度ne と電子速度ve の積は電子の放電電流
値から推測できる。今、1Aの電子電流が得られるとす
る。このとき、電子電流密度は次のように定義できる。 Je =e・ve ・ne /4 (e:電荷) 100Vの印加電圧で0.2cmのギャップを通して引
き出される電子電流密度はラングミュアの式より次のよ
うに求められる。
Σ (Ee) = 3 × 10 -16 cm 2 2. The product of the electron density n e and the electron velocity v e can be estimated from the electron discharge current value. Now, assume that an electron current of 1 A is obtained. At this time, the electron current density can be defined as follows. J e = e · v e · n e / 4 (e: charge) The electron current density drawn through the 0.2 cm gap at an applied voltage of 100 V is obtained from the Langmuir equation as follows.

【0021】Je =60mA/cm2 ここで前記電子電流密度の関係式を変形すると、 ve ・ne =4・Je /e 従って、 ve ・ne =1.5×1018個/cm2 sec 3.次にイオン閉じ込め時間を評価する。J e = 60 mA / cm 2 Here, when the relational expression of the electron current density is modified, v e · n e = 4 · J e / e Therefore, v e · n e = 1.5 × 10 18 / Cm 2 sec 3. Next, the ion confinement time is evaluated.

【0022】プラズマ生成室の半径を15cm、高さを
5cmとする。また、500゜Kのとき、イオンの平均
速度は以下の値をもつ。 vi =5×104 cm/sec 従って、イオン閉じ込め時間は以下の値をもつ。但し、
i =1eV、Te =10eVと仮定した。
The plasma generation chamber has a radius of 15 cm and a height of 5 cm. Also, at 500 ° K, the average velocity of the ions has the following values. v i = 5 × 10 4 cm / sec Therefore, the ion confinement time has the following value. However,
It was assumed that T i = 1 eV and T e = 10 eV.

【0023】τi =5×10-4sec 4.最終的にイオン密度は以下の通りとなり、電離効率
を求めることができる。 ni :0.23・no つまり、電離効率は20%を超えることになる。 5.このことは、同じイオン密度を得るために低いガス
密度で済むことを教えている。
Τ i = 5 × 10 -4 sec 4. Finally, the ion density becomes as follows, and the ionization efficiency can be obtained. n i: 0.23 · n o In other words, the ionization efficiency will exceed 20%. 5. This teaches that lower gas densities are required to obtain the same ion density.

【0024】従来方式では、電離効率は10-4の程度で
あったため、 ni =10-4・no となり、1010n/cm2 のプラズ
マ密度を得るために1015n/cm3 のガス密度が必要
であった。これは30mmtorrに相当する。一方、
本発明によると、 ni =10-1・no としても、同じプラズマ密度を得る
ために、1011n/cm3 のガス密度でよいことにな
る。これは0.003mmtorrに相当する。
[0024] In the conventional method, the ionization efficiency because it was of the order of 10 -4, n i = 10 -4 · n o next, in order to obtain a plasma density of 10 10 n / cm 2 10 15 n / cm 3 Gas density was needed. This corresponds to 30 mmtorr. on the other hand,
According to the present invention, even if n i = 10 −1 · n o , a gas density of 10 11 n / cm 3 is sufficient to obtain the same plasma density. This corresponds to 0.003 mmtorr.

【0025】このことから本発明装置によると、高い電
離効率のために高真空下でエッチングが可能となること
が分かる。 6.さらに、ガス分子の被エッチング物への堆積を評価
する。30mmtorrのときの被エッチング物への流
入分子数F0 は以下の値をもつ。
From this, it is understood that the apparatus of the present invention enables etching under high vacuum due to high ionization efficiency. 6. Further, the deposition of gas molecules on the object to be etched is evaluated. The number of molecules F 0 flowing into the object to be etched at 30 mmtorr has the following values.

【0026】Fo =9×1018n/cm2 sec 一方、0.003mmtorrにおける流入分子数F0
は4桁低下して次の値をもつ。 Fo =9×1014n/cm2 sec ここで先に計算したように、500Vのバイアス電圧で
イオンが被エッチング物に到達すると仮定すると、被エ
ッチング物へのイオン流入量Fi は、 Fi =1×1016n/cm2 secであるから、両者を
比較すると、1桁ほどFi が多くなっている。従来の装
置では、イオン流入数Fi と分子流入数Fo の比は、 γ=Fi /Fo =3×10-3となるのに対し、本発明の
装置では、 γ=10となる。
F o = 9 × 10 18 n / cm 2 sec On the other hand, the number of inflowing molecules at 0.003 mmtorr F 0
Is reduced by 4 digits and has the following value. F o = 9 × 10 14 n / cm 2 sec As previously calculated, assuming that ions reach the object to be etched at a bias voltage of 500 V, the ion inflow amount F i to the object to be etched is F i Since i = 1 × 10 16 n / cm 2 sec, when comparing the two, F i increases by about one digit. In the conventional device, the ratio of the ion inflow number F i and the molecule inflow number F o is γ = F i / F o = 3 × 10 −3 , whereas in the device of the present invention, γ = 10. ..

【0027】このことは、不必要なガスの堆積に比べて
エッチングのためのイオン流入が支配的であることを示
している。従って、プラズマシースから引き出される方
向の揃ったイオンによって主にエッチングされるため、
異方性の良いエッチングが可能となる。次に、反射電極
へ印加する電圧の調整よりプラズマ領域中の電子分布を
均一にする点につき、さらに説明する。
This shows that the ion inflow for etching is dominant as compared with the deposition of unnecessary gas. Therefore, it is mainly etched by the ions in the same direction that are extracted from the plasma sheath,
Etching with good anisotropy is possible. Next, the point of making the electron distribution uniform in the plasma region by adjusting the voltage applied to the reflective electrode will be further described.

【0028】最初、反射電極に電圧をかけない状態でこ
れに対向する電子放出部から電子を引き出すと、対向す
る反射電極に電流が流れる。この電流値によって電子電
流の値を知ることができる。該反射電極の電圧を除々に
負の方向に下げていくと電子は反射されて電流値が減少
していく。該反射電極電圧の絶対値が電子放出部の電子
引出し電圧の絶対値より下がると電子は完全に反射され
て電流値は零になる。当然、他の反射電極に電子が衝突
することになり、これら電極の電流値が増加してくる。
そこで全ての電極に流れる電流値が等しく最小になるよ
うに(零が望ましい)反射電極の電圧値を調整するので
ある。また、反射電極の間を抜けて電子がチャンバの壁
に達することも考えられる。そこでチャンバに流れる電
流値も最小になるように反射電極の電圧値を調整するの
である。以上により、チャンバ内プラズマ領域での電子
の分布の均一化、従ってプラズマ密度の位置的な均一性
を向上させ得る。
First, when electrons are extracted from the electron emitting portion facing the reflecting electrode without applying a voltage to the reflecting electrode, a current flows in the reflecting electrode facing the reflecting electrode. The value of the electronic current can be known from this current value. When the voltage of the reflective electrode is gradually lowered in the negative direction, the electrons are reflected and the current value decreases. When the absolute value of the voltage of the reflective electrode falls below the absolute value of the electron extraction voltage of the electron emitting portion, the electrons are completely reflected and the current value becomes zero. As a matter of course, electrons collide with the other reflective electrodes, and the current value of these electrodes increases.
Therefore, the voltage value of the reflective electrode is adjusted so that the value of the current flowing through all the electrodes is equal to the minimum (preferably zero). It is also conceivable that the electrons pass through between the reflective electrodes and reach the wall of the chamber. Therefore, the voltage value of the reflective electrode is adjusted so that the current value flowing in the chamber is also minimized. From the above, the distribution of electrons in the plasma region in the chamber can be made uniform, and thus the positional uniformity of plasma density can be improved.

【0029】これら電圧調整はマニュアルでも不可能で
はないが、パラメータが多くなると操作が煩雑になるの
で、前述のように電圧調整手段を設けることが望まし
い。
It is not impossible to manually adjust these voltages, but the operation becomes complicated when the number of parameters increases. Therefore, it is desirable to provide the voltage adjusting means as described above.

【0030】[0030]

【作用】本発明エッチング装置によると、エッチングチ
ャンバにおける被エッチング物のプラズマによるエッチ
ングにおいて、エッチングチャンバに付設した電子放出
部から電子が引き出され、該チャンバ内に入射される。
この電子はチャンバ内に設置した電子反射電極により反
射され、チャンバ内での走行距離を増す。そのためエッ
チング用ガス分子と衝突する確率が増加し、該ガスの電
離効率がそれだけ高くなる。従って、外部電子を導入し
ない場合よりも低いガス密度、つまり、より高真空の環
境下でエッチングに寄与するイオンが十分生成される。
According to the etching apparatus of the present invention, in plasma etching of the object to be etched in the etching chamber, electrons are extracted from the electron emitting portion attached to the etching chamber and are made incident into the chamber.
The electrons are reflected by the electron reflecting electrode installed in the chamber, increasing the travel distance in the chamber. Therefore, the probability of collision with the gas molecules for etching increases, and the ionization efficiency of the gas increases accordingly. Therefore, a gas density lower than that when external electrons are not introduced, that is, ions that contribute to etching are sufficiently generated under a higher vacuum environment.

【0031】また、各反射電極に流れる電子電流値及び
エッチングチャンバ壁に流れる電子電流値が電流検出手
段にて検出され、その検出値が電圧調整手段に読み込ま
れる。電圧調整手段はその読み込み値に基づき、各反射
電極における電流値を等しく、且つ、最小とするよう
に、さらに、チャンバ壁における電流値を最小とするよ
うに、各反射電極に接続された反射電源電圧を調整す
る。これによりチャンバ内プラズマ領域中の電子の分
布、運動が均一化され、プラズマ領域各部におけるプラ
ズマ密度が均一化される。
Further, the electron current value flowing through each reflection electrode and the electron current value flowing through the etching chamber wall are detected by the current detecting means, and the detected values are read by the voltage adjusting means. On the basis of the read value, the voltage adjusting means causes the reflection power source connected to each reflection electrode so that the current value at each reflection electrode is equal and minimized, and further, the current value at the chamber wall is minimized. Adjust the voltage. As a result, the distribution and movement of electrons in the plasma region in the chamber are made uniform, and the plasma density in each part of the plasma region is made uniform.

【0032】以上によって、被エッチング物は、円滑に
異方性良くエッチングされる。かかるプラズマによるエ
ッチング装置に、前記各電子放出部からの電子電流値と
該電子放出部に対向する反射電極を接地状態としたとき
に該反射電極に流れる電子電流値との差を最小にするよ
うに前記各電子放出部における電源出力を調整する手段
を備えるときは、この手段による電子放出部電源出力の
調整により、電子放出部からの電子ビームの発散が抑制
され、反射電極による入射電子の反射が一層確実とな
る。
As described above, the object to be etched is smoothly etched with good anisotropy. In such an etching apparatus using plasma, the difference between the electron current value from each electron emitting portion and the electron current value flowing through the reflecting electrode when the reflecting electrode facing the electron emitting portion is grounded is minimized. When the means for adjusting the power output of each electron emitting portion is provided in the above, by adjusting the power output of the electron emitting portion by this means, the divergence of the electron beam from the electron emitting portion is suppressed and the reflection of incident electrons by the reflecting electrode is suppressed. Will be more certain.

【0033】各電子放出部を、エッチング用ガスの該電
子放出部内への流入を防止できるコンダクタンスを有す
る小径電子通路で該チャンバに接続するときは、前記チ
ャンバ内エッチング用ガスは電子放出部内へ侵入しな
い。
When each electron emitting portion is connected to the chamber by a small-diameter electron passage having a conductance capable of preventing the etching gas from flowing into the electron emitting portion, the chamber etching gas enters the electron emitting portion. do not do.

【0034】[0034]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は一実施例であるプラズマによるエッチング
装置の断面図であり、より詳しくは、その円筒形エッチ
ングチャンバ1の円筒中心線と平行な面で切断した縦断
面図であり、図2は該円筒中心線に垂直な面で切断した
横断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of an etching apparatus using plasma according to an embodiment, more specifically, a vertical cross-sectional view taken along a plane parallel to the center line of the cylinder of the cylindrical etching chamber 1, and FIG. It is a cross-sectional view cut by a plane perpendicular to the center line.

【0035】この装置は円筒形のエッチングチャンバ1
を備えており、該チャンバ1内には平行平板電極2、3
が上下に配置してある。上側の電極2は接地電極であ
り、チャンバ1を介して接地してある。下側の電極3
は、被エッチング物である基板Aの支持ホルダを兼ねる
高周波電極であり、これには高周波電源(RF電源1
3.56Hz))4を接続してある。
This apparatus has a cylindrical etching chamber 1
The chamber 1 is equipped with parallel plate electrodes 2, 3
Are placed one above the other. The upper electrode 2 is a ground electrode and is grounded via the chamber 1. Lower electrode 3
Is a high-frequency electrode which also serves as a support holder for the substrate A to be etched.
3.56 Hz)) 4 is connected.

【0036】また、チャンバ1には、その中を真空引き
するための排気装置5が接続してあるとともに、エッチ
ング用ガスの導入部6及びチャンバ1内圧力を検出する
圧力検出器PT、さらにチャンバ壁に流れる電子電流I
W を検出する検出器12を接続してある。この導入部6
にはガス流量制御部MO を接続してある。さらに、チャ
ンバ1の周側壁1Wの外面に120度間隔で三つの電子
放出部7を固定してある。
Further, the chamber 1 is connected to an exhaust device 5 for evacuating the inside thereof, and a pressure detector PT for detecting the introducing portion 6 of the etching gas and the pressure inside the chamber 1, and further the chamber 1 Electronic current I flowing on the wall
A detector 12 for detecting W is connected. This introduction part 6
A gas flow rate control unit M O is connected to. Further, three electron emitting portions 7 are fixed to the outer surface of the peripheral side wall 1W of the chamber 1 at intervals of 120 degrees.

【0037】各電子放出部7は同一構成のものであり、
本例では電子サイクロトロン共鳴(ECR)を利用して
マイクロ波プラズマを生成できるタイプのもので、絶縁
部材76を介してチャンバ周側壁1W外面、より詳しく
は、周側壁本体に絶縁状態で連設した電極部材11の外
面に取り付けてある。さらに説明すると、強磁性体部材
71に通されたアンテナ72を永久磁石73で囲んでプ
ラズマ生成室74を形成し、該プラズマ生成室74の前
開口部に電子放出孔75aを有する部材75を設けてあ
る。電子放出孔75aはチャンバ周側壁の電極部材11
の電子入射孔(電子引出し孔)11aに臨んでいる。
Each electron emitting portion 7 has the same structure,
This example is of a type that can generate microwave plasma by utilizing electron cyclotron resonance (ECR), and is continuously connected to the outer surface of the chamber peripheral side wall 1W, more specifically, the peripheral side wall body in an insulated state via an insulating member 76. It is attached to the outer surface of the electrode member 11. More specifically, the antenna 72 passed through the ferromagnetic member 71 is surrounded by a permanent magnet 73 to form a plasma generation chamber 74, and a member 75 having an electron emission hole 75a is provided at the front opening of the plasma generation chamber 74. There is. The electron emission hole 75a is provided on the side wall of the chamber around the electrode member 11
Of the electron entrance hole (electron extraction hole) 11a.

【0038】アンテナ72は耐腐食性良好なステンレス
スチールから形成してあり、これにはマイクロ波電源
(2.54GHz)77が接続してある。電子放出部7
には電子引出し電源78のマイナス側が接続され、該電
源のプラス側はチャンバ1の電極部材11に接続されて
いる。かくして、電子入射孔(電子引出し孔)11aに
正の電圧を印加できる。各電源78と電子放出部7との
間には、該電子放出部から放出される電子電流値i
i (i1 、i2 又はi3 )を検出する検出器78aを接
続してある。
The antenna 72 is formed of stainless steel having good corrosion resistance, and a microwave power source (2.54 GHz) 77 is connected to the antenna 72. Electron emission part 7
Is connected to the minus side of the electron extraction power source 78, and the plus side of the power source is connected to the electrode member 11 of the chamber 1. Thus, a positive voltage can be applied to the electron entrance hole (electron extraction hole) 11a. Between each power source 78 and the electron emitting portion 7, the electron current value i emitted from the electron emitting portion is
A detector 78a for detecting i (i 1 , i 2 or i 3 ) is connected.

【0039】電離断面積が最も高いのは電子エネルギー
が100eV程度であることより0.2cm程度のギャ
ップ(部材75と11のギャップ。ほぼ部材76の厚
さ。)から電子を引き出すようにしてある。また、プラ
ズマ生成室74にはプラズマ源となるガスの導入部74
1が設けてあり、これにはガス流量制御部Mi を接続し
てある。本例では、ここから導入されるガスはチャンバ
1内へ導入されるエッチング用ガスとは別のガス、例え
ばアルゴンガスである。
The highest ionization cross-sectional area is that electron energy is about 100 eV, so that electrons are extracted from a gap of about 0.2 cm (gap between members 75 and 11; approximately the thickness of member 76). .. Further, in the plasma generation chamber 74, a gas introduction part 74 for a gas serving as a plasma source is provided.
1 is provided, to which a gas flow rate control unit M i is connected. In this example, the gas introduced from here is a gas different from the etching gas introduced into the chamber 1, for example, an argon gas.

【0040】チャンバ1内のエッチング用ガスは部材7
5の電子放出孔75aから電子入射孔11aに到る部分
のコンダクタンスのために電子放出部7へ侵入しない。
ここで、電子放出部部7へ導入される別のガス(例えば
アルゴンガス)のエッチングへの影響についてみる。例
えば前記孔75a、11aが共に直径0.4cm孔と
し、2枚の電極75、11により電子が引き出されると
した場合、差動排気がどの程度効果的かを示すと、ま
ず、1枚のオリフィスコンダクタンスは次の値をもつ。
The etching gas in the chamber 1 is the member 7
5 does not enter the electron emitting portion 7 due to the conductance of the portion from the electron emitting hole 75a to the electron incident hole 11a.
Here, the influence of another gas (for example, argon gas) introduced into the electron emission portion 7 on etching will be examined. For example, if the holes 75a and 11a are both 0.4 cm in diameter and electrons are extracted by the two electrodes 75 and 11, how effective the differential pumping is is to first describe one orifice. The conductance has the following values.

【0041】con=1.3リットル/sec このオリフィスは直列につながっている(長さ0.2c
m)ため全コンダクタンスは次のとおりである。 C=0.65リットル/sec 電子放出部7内のプラズマが圧力P1 で生成されると
し、チャンバ1の真空度をP2 、排気能力をSとすると
次のような関係式が成り立つ。
Con = 1.3 liter / sec The orifices are connected in series (length 0.2 c
Therefore, the total conductance is as follows. C = 0.65 liter / sec When the plasma in the electron emitting portion 7 is generated at the pressure P 1 , the vacuum degree of the chamber 1 is P 2 , and the exhaust capacity is S, the following relational expression holds.

【0042】 Q=C・(P1 −P2 )=P2 ・S (Q:流量) 今、各パラメータを以下のように与えるとする。 P1 =10-3torr S=100リットル/sec すると、P2 は以下の値をもつ。Q = C · (P 1 −P 2 ) = P 2 · S (Q: flow rate) Now, it is assumed that each parameter is given as follows. If P 1 = 10 −3 torr S = 100 liters / sec, P 2 has the following value.

【0043】P2 =7×10-6torr この真空度はチャンバ1内のエッチング用ガスによる真
空度と比較すると十分に低いため、エッチングに影響は
ないとみなされる。チャンバ1内には、さらに、電極
2、3より外周側に、且つ、各電子放出部7に対向させ
て、120度間隔で合計三つの電子反射電極8を配置し
てある。各電極8はチャンバ1の円筒中心線を中心とす
る円周上に配置され、チャンバ周側壁内面と略平行な凹
反射面81を有している。反射電極8の大きさは、電子
が確実にチャンバ1内へ入射される程度に制限されてい
る。各電極8は、チャンバ1内へ入射される電子の持つ
エネルギより高ポテンシャル(負の電圧)を印加できる
電圧調整可能の反射電源82に接続できるようになって
いる。各電極8はまた、接地することも可能とされてい
る。この切り換えは切換え装置82aで行われる。さら
に、各電極8にはこれに流れる電子電流値Ii (I1
2 又はI3 )を検出する検出器80を接続してある。
P 2 = 7 × 10 -6 torr Since this degree of vacuum is sufficiently lower than the degree of vacuum caused by the etching gas in the chamber 1, it is considered that there is no effect on etching. Inside the chamber 1, a total of three electron-reflecting electrodes 8 are arranged on the outer peripheral side of the electrodes 2 and 3 and facing the electron-emitting portions 7 at 120-degree intervals. Each electrode 8 is arranged on the circumference centered on the cylindrical center line of the chamber 1 and has a concave reflection surface 81 that is substantially parallel to the inner surface of the chamber peripheral side wall. The size of the reflective electrode 8 is limited to the extent that electrons are surely incident into the chamber 1. Each electrode 8 can be connected to a voltage-adjustable reflection power source 82 capable of applying a higher potential (negative voltage) than the energy of electrons entering the chamber 1. Each electrode 8 can also be grounded. This switching is performed by the switching device 82a. Furthermore, the electron current value I i (I 1 , I 1 ,
A detector 80 for detecting I 2 or I 3 ) is connected.

【0044】以上説明した装置は図3の制御ブロック回
路に示すコントローラ10により全体動作が制御され
る。コントローラ10は、マイクロコンピュータを主体
とするもので、外部からの情報の入力、外部への指示出
力を図示しないインターフェイス回路を介して行うよう
構成されている。
The entire operation of the apparatus described above is controlled by the controller 10 shown in the control block circuit of FIG. The controller 10 is mainly composed of a microcomputer and is configured to input information from the outside and output instructions to the outside through an interface circuit (not shown).

【0045】圧力検出器PTで検出されるチャンバ1内
圧力、電流値検出器12で検出されるチャンバ壁におけ
る電子電流値IW 、各電流値検出器78aで検出される
各電子放出部7からの電子電流値ii (i1 、i2 又は
3 )、各電流値検出器80で検出される各電子反射電
極8における電子電流値Ii ( I1 、I2 又はI3
はいずれもコントローラ10に入力されるようになって
いる。
From the pressure in the chamber 1 detected by the pressure detector PT, the electron current value I W in the chamber wall detected by the current value detector 12, and the electron emission parts 7 detected by the current value detectors 78a. Electron current value i i (i 1 , i 2 or i 3 ), and electron current value I i (I 1 , I 2 or I 3 ) in each electron reflecting electrode 8 detected by each current value detector 80
Are input to the controller 10.

【0046】また、高周波電源4のオン・オフ制御、排
気装置5のオン・オフ制御、チャンバ1へエッチング用
ガスを導入する流量制御部MO の流量制御、各電子放出
部7におけるマイクロ波電源77の出力制御、各電子放
出部7における電子引出し電源78の電圧設定、各電子
放出部7におけるガス流量制御部Mi の流量設定、各反
射電極8を反射電源82に接続するか、接地するかの切
換え装置82aの制御、各反射電源82の電圧制御はい
ずれもコントローラ10からの指示に基づいて行われる
ようになっている。
[0046] The on-off control of the high frequency power source 4, the on-off control of the exhaust system 5, the flow rate control of the flow rate control unit M O for introducing an etching gas into the chamber 1, a microwave power in the electron-emitting portions 7 Output control of 77, voltage setting of electron extraction power source 78 in each electron emitting portion 7, flow rate setting of gas flow rate control unit M i in each electron emitting portion 7, each reflecting electrode 8 is connected to the reflecting power source 82 or grounded. The control of the switching device 82a and the voltage control of each reflection power source 82 are performed based on an instruction from the controller 10.

【0047】以上説明したエッチング装置によると、例
えば被エッチング物として、表面に適当なマスク材でエ
ッチングパターンを描かれ、塩素ガス或いはフッ素ガス
の如き反応性ガスのプラズマによりエッチングされる基
板Aが準備される。当初、チャンバ1内が排気装置5に
て所定真空度まで真空引きされ、次いで、ガス導入部6
における流量制御部MO の流量制御のもとに図示しない
ガス源からチャンバ1内にエッチング用の反応性ガスが
導入され、チャンバ1内が所定エッチング真空度とされ
る。
According to the above-described etching apparatus, for example, as the object to be etched, there is prepared a substrate A on which an etching pattern is drawn on the surface with an appropriate mask material and which is etched by plasma of a reactive gas such as chlorine gas or fluorine gas. To be done. Initially, the inside of the chamber 1 is evacuated to a predetermined vacuum degree by the exhaust device 5, and then the gas introduction part 6
Reactive gas for etching into the chamber 1 from a gas source (not shown) on the basis of the flow rate control of the flow rate control unit M O is introduced in, the chamber 1 is set to a predetermined etch vacuum.

【0048】一方、各電子放出部7のプラズマ生成室7
4にも、ガス導入部741における流量制御部Mi によ
り所定量で例えばアルゴンガスが導入される。この状態
では各反射電極8は接地されている。次いで、各電子放
出部7においてマイクロ波電源77にてアンテナ72に
マイクロ波を供給するとともに、電子引出し電源78の
電圧を所定のものに設定して、これにより電子引出し孔
11aに正電圧を印加する。すると、アンテナ72から
のマイクロ波放電により電子放出部7内にプラズマが生
成され、このプラズマからチャンバ1内の対向反射電極
8へ向けて電子が入射される。ここで、各電流値検出器
80にて各反射電極8に流れる電子電流値Ii
1 、I2 又はI3)が検出されるとともに各電流値検
出器78aにて各電子放出部7から放出される電子電流
値ii (i1 、i2 又はi3 )が検出される。
On the other hand, the plasma generation chamber 7 of each electron emission section 7
4, a flow rate control unit M i in the gas introduction unit 741 introduces a predetermined amount of argon gas, for example. In this state, each reflective electrode 8 is grounded. Next, in each electron emission unit 7, the microwave power supply 77 supplies microwaves to the antenna 72, and the voltage of the electron extraction power supply 78 is set to a predetermined value, whereby a positive voltage is applied to the electron extraction hole 11a. To do. Then, plasma is generated in the electron emission portion 7 by the microwave discharge from the antenna 72, and electrons are incident from the plasma toward the counter reflection electrode 8 in the chamber 1. Here, in each current value detector 80, the electron current value I i (
I 1 , I 2 or I 3 ) is detected, and the electron current value i i (i 1 , i 2 or i 3 ) emitted from each electron emitting portion 7 is detected by each current value detector 78a. .

【0049】この電流値Ii とii との差ε=ii −I
i がコントローラ10内で求められ、これが所定の最小
値か否かが判断される。所定の最小値でないものがある
と、コントローラ10の指示のもとに、該最小値でない
状態に関係しているマイクロ波電源77の出力が調整さ
れ、該最小値に向け調整される。次に、各反射電極8を
対応する反射電源82に接続し、各電源82電圧を、コ
ントローラ10の指示のもとに、各電極8を流れる電子
電流値Ii ( I1 、I 2 、I3 )が等しく、できるだ
け小さく(零が望ましい。)なるように調整し、次い
で、チャンバ壁を流れる電子電流値IW ができるだけ小
さくなるように調整する。
This current value IiAnd iiAnd ε = ii-I
iIs calculated in the controller 10, and this is a predetermined minimum
It is determined whether it is a value. Some are not the minimum value
And the minimum value under the instruction of the controller 10
The output of the microwave power supply 77 related to the state is adjusted.
And adjusted toward the minimum value. Next, each reflective electrode 8
Connect to the corresponding reflected power supply 82,
Under the direction of the controller 10, electrons flowing through each electrode 8
Current value Ii(I1, I 2, I3) Are equal and can
Adjust so that it is smaller (zero is desirable), then
And the electron current value I flowing through the chamber wallWIs as small as possible
Adjust to make it smaller.

【0050】これによってチャンバ1内のプラズマ領域
における電子の分布を均一化して、プラズマ密度の位置
的な均一性を良くすることができる状態となる。かくし
てエッチング準備が完了すると、図示しない基板搬送装
置によりチャンバ1に接続された図示しない密閉された
基板ロード・アンロード室から被エッチング基板Aを高
周波電極3上に設置し、高周波電源4をオンしてエッチ
ング用ガスをプラズマ化し、該プラズマの下でエッチン
グを開始する。
As a result, the distribution of electrons in the plasma region of the chamber 1 is made uniform, and the positional uniformity of the plasma density can be improved. When the etching preparation is completed in this way, the substrate A to be etched is set on the high frequency electrode 3 from the closed substrate loading / unloading chamber (not shown) connected to the chamber 1 by the substrate transfer device (not shown), and the high frequency power source 4 is turned on. The etching gas is turned into plasma, and etching is started under the plasma.

【0051】このエッチング中、チャンバ1内へは各電
子放出部7から電子eを入射する。このように入射され
た電子eはチャンバ1内を走行するが、対向する位置に
配置された反射電極8に反射用電源82から負の電圧が
印加されて該電極8が電子eの持つエネルギーよりより
高いポテンシャルに設定されていることで、電子eはこ
の反射電極8に衝突して反射され、図2にラインaで示
すようにチャンバ1内で反復運動を繰り返すようにな
る。
During this etching, electrons e are made to enter the chamber 1 from each electron emitting portion 7. The electron e thus injected travels in the chamber 1, but a negative voltage is applied from the reflection power source 82 to the reflection electrode 8 arranged at the opposite position, so that the energy of the electron e is held by the electrode 8 By being set to a higher potential, the electrons e collide with the reflective electrode 8 and are reflected, and the repetitive motion is repeated in the chamber 1 as shown by the line a in FIG.

【0052】このようにチャンバ1内への外部からの電
子供給により、チャンバ内プラズマP領域の電離効率を
高めることができる。このため、プラズマ領域の中性ガ
ス密度が低い場合でも、ガス密度が高い場合と同じイオ
ン密度が得られる。従って、外部からの電子供給が無い
場合よりも高真空のもとでのエッチングが可能となり基
板Aへのガス分子の堆積が減少し、イオンの方向性を揃
えることができる。さらに、前述のように、プラズマ領
域における電子の分布が均一化されていることで、プラ
ズマ密度の位置的な均一性が良くなっている。これらの
ことにより、異方性の良いエッチングが可能となる。
As described above, by supplying electrons into the chamber 1 from the outside, the ionization efficiency of the plasma P region in the chamber can be enhanced. Therefore, even when the neutral gas density in the plasma region is low, the same ion density as in the case where the gas density is high can be obtained. Therefore, etching can be performed under a high vacuum as compared with the case where there is no electron supply from the outside, the deposition of gas molecules on the substrate A is reduced, and the directionality of ions can be aligned. Further, as described above, the uniform distribution of electrons in the plasma region improves the positional uniformity of the plasma density. These enable etching with good anisotropy.

【0053】次に、コントローラ10の動作をその概略
を示す図4のフロチャートを参照して説明する。プログ
ラムがスタートすると、ステップS1で排気装置5にて
チャンバ1内を所定真空度まで真空引きする。次いで、
ステップS2でガス導入部6からチャンバ1へのエッチ
ング用ガスの導入を開始するとともに各電子放出部7に
おけるガス導入部741からプラズマ生成室74へ例え
ばアルゴンガスの導入を開始する。
Next, the operation of the controller 10 will be described with reference to the flowchart of FIG. 4 showing its outline. When the program starts, the chamber 1 is evacuated to a predetermined degree of vacuum by the exhaust device 5 in step S1. Then
In step S2, the introduction of the etching gas from the gas introduction unit 6 into the chamber 1 is started, and the introduction of, for example, argon gas from the gas introduction unit 741 in each electron emission unit 7 into the plasma generation chamber 74 is started.

【0054】ステップS3においてガス導入部6におけ
る流量制御部MO を調整するとともに各電子放出部7の
ガス導入部741における流量制御部Mi にてプラズマ
生成室74へのガス流量を設定し流入させる。ステップ
S4で圧力検出器PTによりチャンバ1内真空度PT
測定し、ステップS5で該チャンバ内圧力が所定のエッ
チング真空度PT setに達したか否かを判断する。
「NO」であると、ステップS3へ戻り、流量制御部M
O を調整しなおす。「YES」であると、ステップS6
で各電子放出部7におけるマイクロ波電源77をオン
し、ステップS7で各電子放出部7の電子引出し電源7
8の電圧を所定のものに設定する。
In step S3, the flow rate control unit M O in the gas introduction unit 6 is adjusted, and the flow rate control unit M i in the gas introduction unit 741 of each electron emission unit 7 sets the gas flow rate into the plasma generation chamber 74 and inflows. Let In step S4, the pressure detector PT measures the degree of vacuum P T in the chamber 1, and in step S5, it is determined whether or not the pressure in the chamber has reached a predetermined etching degree of vacuum P T set.
If “NO”, the process returns to step S3, and the flow rate control unit M
Readjust O. If "YES", step S6
At step S7, the microwave power source 77 in each electron emitting portion 7 is turned on, and in step S7, the electron extraction power source 7 in each electron emitting portion 7 is turned on.
The voltage of 8 is set to a predetermined value.

【0055】次にステップS8で各電子放出部7に対向
する反射電極8における電流Ii を測定し、ステップS
9で各電子放出部7からの電子引出し電流ii を測定す
る。ステップS10でそれらの差ε=ii −Ii を求
め、ステップS11で各差εが所定の最小値か否かを判
断する。いずれかが「NO」のときは、ステップS12
で、該最小値でない状態に関係しているマイクロ波電源
出力を調整し、再びステップS8に戻る。全て「YE
S」のときは、ステップS13に進み、各反射電極8を
反射電源82に接続してオンし、ステップS14で該電
源電圧を電子反射方向に増加させる。ステップS15で
各反射電極8における電流Ii を測定し、ステップS1
6でこれらが所定の最小値か否かを判断し、いずれかが
「NO」のときはステップS14に戻って、該最小値で
ない状態に係る反射電源電圧を調整しなおす。
Next, in step S8, the current I i in the reflecting electrode 8 facing each electron emitting portion 7 is measured, and in step S8
At 9, the electron extraction current i i from each electron emission portion 7 is measured. In step S10, the difference ε = i i −I i is obtained, and in step S11 it is determined whether or not each difference ε is a predetermined minimum value. If either is "NO", step S12
Then, the microwave power supply output related to the state other than the minimum value is adjusted, and the process returns to step S8. All "YE
In the case of "S", the process proceeds to step S13, the respective reflection electrodes 8 are connected to the reflection power source 82 and turned on, and the power source voltage is increased in the electron reflection direction in step S14. In step S15, the current I i in each reflective electrode 8 is measured, and in step S1
In step 6, it is determined whether or not these are the predetermined minimum values, and if any of them is "NO", the process returns to step S14 to readjust the reflected power supply voltage related to the state that is not the minimum value.

【0056】すべて「YES」のときは、ステップS1
7で各反射電極電流を相互に比較し、ステップS18で
それらが全て等しく零に近いか否かを判断する。「N
O」のときは、ステップS19で各反射電源の電圧を調
整しなおし、零に近づける。「YES」のときは、ステ
ップS20でチャンバ壁における電流IW を測定し、ス
テップS21でそれが略零か否かを判断し、「NO」の
ときは、ステップS22で各反射電源の電圧を調整しな
おし、零に近づける。「YES」のときは、ステップS
23でエッチング準備完了とする。
If all are "YES", step S1
In step 7, the respective reflection electrode currents are compared with each other, and in step S18, it is determined whether or not they are all equal and close to zero. "N
If it is "O", the voltage of each reflection power source is readjusted to approach zero in step S19. If "YES", the current I W in the chamber wall is measured in step S20, and it is determined in step S21 whether or not it is substantially zero. If "NO", the voltage of each reflection power supply is determined in step S22. Readjust and bring it closer to zero. If "YES", the step S
At 23, the etching preparation is completed.

【0057】次いでステップS24でチャンバ内高周波
電極3上に基板Aを設置し、ステップS25で該基板を
エッチングする。
Next, in step S24, the substrate A is placed on the chamber high-frequency electrode 3, and in step S25, the substrate A is etched.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
高真空下での円滑なエッチングを可能にして、被エッチ
ング物表面へのガス分子の堆積を抑制でき、異方性エッ
チングを高めることができるプラズマによるエッチング
装置を提供することができる。また、かかるエッチング
装置に、該装置における各電子放出部からの電子電流値
と該電子放出部に対向する反射電極を接地状態としたと
きに該反射電極に流れる電子電流値との差を最小にする
ように各電子放出部における電源出力を調整する手段を
備えるときは、この手段による電子放出部電源出力の調
整により、電子放出部からの電子ビームの発散が抑制さ
れ、反射電極による入射電子の反射が一層確実となり、
それだけプラズマ密度が高くなって良好な異方性エッチ
ングを行えるとともに、チャンバ壁等への不必要な電子
衝突が防止され。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a plasma etching apparatus that enables smooth etching under high vacuum, can suppress deposition of gas molecules on the surface of an object to be etched, and can enhance anisotropic etching. Further, in such an etching apparatus, the difference between the electron current value from each electron emitting portion in the apparatus and the electron current value flowing through the reflecting electrode when the reflecting electrode facing the electron emitting portion is grounded is minimized. When a means for adjusting the power supply output in each electron emitting portion is provided, by adjusting the power supply output of the electron emitting portion by this means, divergence of the electron beam from the electron emitting portion is suppressed, and incident electrons by the reflecting electrode are suppressed. More reliable reflection,
As a result, the plasma density is increased and good anisotropic etching can be performed, and unnecessary electron collision with the chamber wall and the like is prevented.

【0059】また、各電子放出部を、エッチング用ガス
の該電子放出部内への流入を防止できるコンダクタンス
を有する小径電子通路で該チャンバに接続するときは、
それによって反応性ガスのような侵入させたくないエッ
チング用ガスの電子放出部内への侵入を防止できる。
When each electron emitting portion is connected to the chamber by a small-diameter electron passage having a conductance capable of preventing the etching gas from flowing into the electron emitting portion,
As a result, it is possible to prevent an etching gas, such as a reactive gas, which is not desired to enter into the electron emission portion.

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

【図1】本発明の一実施例の概略縦断面図である。FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of an embodiment of the present invention.

【図2】図1の実施例の概略横断面図である。2 is a schematic cross-sectional view of the embodiment of FIG.

【図3】装置の動作制御を行う回路の概略ブロック図で
ある。
FIG. 3 is a schematic block diagram of a circuit that controls the operation of the device.

【図4】図3に示すコントローラの動作の概略を示すフ
ローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing an outline of the operation of the controller shown in FIG.

【図5】従来例の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エッチングチャンバ 1W チャンバ1の周側壁 11 電極部材 11a 部材11の電子入射孔(電子引出し孔) 12 チャンバ壁における電子電流の検出器 2 接地電極 3 高周波電極 4 高周波電源 5 排気装置 6 エッチング用ガス導入部 MO 流量制御部 RT チャンバ1内圧力検出器 P プラズマ 7 電子放出部 71 強磁性体部材 72 アンテナ 73 永久磁石 74 プラズマ生成室 741 ガス導入部 Mi 流量制御部 75 電子放出部材 75a 電子放出孔 77 マイクロ波電源 78 電子引出し電源 78a 電子引出し電流検出器 8 反射電極 80 電極8における電子電流の検出器 81 電極8の凹面 82 反射電源 82a 切換え装置 e 電子 10 コントローラDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 etching chamber 1W peripheral wall of chamber 1 11 electrode member 11a electron entrance hole (electron extraction hole) of member 11 detector of electron current in chamber wall 2 ground electrode 3 high frequency electrode 4 high frequency power supply 5 exhaust device 6 introduction of etching gas part M O flow controller RT chamber 1 in the pressure detector P plasma 7 electron-emitting portion 71 ferromagnetic member 72 antenna 73 permanent magnets 74 plasma generation chamber 741 the gas inlet portion M i flow control unit 75 electron-emitting member 75a electron emission holes 77 microwave power supply 78 electron extraction power supply 78a electron extraction current detector 8 reflection electrode 80 electron current detector in electrode 8 81 concave surface of electrode 8 reflection power supply 82a switching device e electron 10 controller

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エッチング用ガスに高周波電圧を印加し
て該ガスをプラズマ化し、該プラズマの下で被エッチン
グ物をエッチングするエッチングチャンバに、該チャン
バ内へ電子を入射できるように複数個の電子放出部を付
設するとともに該チャンバ内の各電子放出部に対向する
位置に、入射されてくる電子を反射する反射電極を設
け、該各反射電極には電子反射用電圧を印加する反射電
源を接続できるようにし、さらに前記各反射電極に流れ
る電子電流値を検出する手段、前記エッチングチャンバ
壁に流れる電子電流値を検出する手段及び前記各検出手
段にて検出される電流値を読み込み、前記各反射電極に
流れる電子電流値を等しく最小にし、さらに前記エッチ
ングチャンバ壁に流れる電子電流値を最小にするように
前記各反射電源電圧を調整する電圧調整手段を設けたこ
とを特徴とするプラズマによるエッチング装置。
1. A plurality of electrons are introduced into an etching chamber in which a high-frequency voltage is applied to an etching gas to turn the gas into plasma, and an object to be etched is etched under the plasma. A reflection electrode for reflecting incident electrons is provided at a position facing each electron emission portion in the chamber, and a reflection power source for applying an electron reflection voltage is connected to each reflection electrode. In addition, a means for detecting an electron current value flowing in each of the reflection electrodes, a means for detecting an electron current value flowing in the etching chamber wall, and a current value detected by each of the detecting means are read, The respective reflected power supply voltages are set so that the electron current value flowing through the electrodes is equalized to the minimum, and the electron current value flowing through the etching chamber wall is also minimized. An etching apparatus using plasma, which is provided with voltage adjusting means for adjusting.
【請求項2】 請求項1記載のプラズマによるエッチン
グ装置において、前記各電子放出部からの電子電流値と
該電子放出部に対向する反射電極を接地状態としたとき
に該反射電極に流れる電子電流値との差を最小にするよ
うに前記各電子放出部における電源出力を調整する手段
を備えたプラズマによるエッチング装置。
2. The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein an electron current value from each electron emission portion and an electron current flowing through the reflection electrode when the reflection electrode facing the electron emission portion is grounded. A plasma etching apparatus comprising means for adjusting the power supply output in each electron emitting portion so as to minimize the difference with the value.
【請求項3】 前記電子放出部が3個以上の奇数個備わ
っており、これらが等中心角度間隔で前記チャンバに付
設されている請求項1又は2記載のプラズマによるエッ
チング装置。
3. The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein the electron emitting portion is provided in an odd number of 3 or more, and these electron emitting portions are attached to the chamber at equal center angular intervals.
【請求項4】 前記各電子放出部が前記チャンバ内エッ
チング用ガスの該電子放出部内への流入を防止できるコ
ンダクタンスを有する小径電子通路で該チャンバに接続
されている請求項1、2又は3記載のプラズマによるエ
ッチング装置。
4. The electron-emitting portion is connected to the chamber by a small-diameter electron passage having a conductance capable of preventing the etching gas in the chamber from flowing into the electron-emitting portion. Plasma etching equipment.
【請求項5】 前記各電子放出部がマイクロ波プラズマ
を生成して電子を引き出すものである請求項1から4の
いずれかに記載のプラズマによるエッチング装置。
5. The plasma etching apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein each of the electron emitting portions generates microwave plasma to extract electrons.
【請求項6】 前記チャンバを接地電位とし、前記各電
子放出部の電位を前記チャンバ内プラズマ電位に対し負
とする請求項1から5のいずれかに記載のプラズマによ
るエッチング装置。
6. The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein the chamber has a ground potential, and the potential of each of the electron emitting portions is negative with respect to the plasma potential in the chamber.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004061928A1 (en) * 2002-12-27 2004-07-22 Tokyo Electron Limited Method and device for plasma-etching organic material film

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004061928A1 (en) * 2002-12-27 2004-07-22 Tokyo Electron Limited Method and device for plasma-etching organic material film
US7419613B2 (en) 2002-12-27 2008-09-02 Tokyo Electron Limited Method and device for plasma-etching organic material film

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