JPH08111402A - Method and apparatus for dry etching - Google Patents

Method and apparatus for dry etching

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JPH08111402A
JPH08111402A JP24586394A JP24586394A JPH08111402A JP H08111402 A JPH08111402 A JP H08111402A JP 24586394 A JP24586394 A JP 24586394A JP 24586394 A JP24586394 A JP 24586394A JP H08111402 A JPH08111402 A JP H08111402A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
workpiece
dry etching
plasma
perforated plate
reaction gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP24586394A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Kurimoto
孝志 栗本
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu VLSI Ltd, Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu VLSI Ltd
Priority to JP24586394A priority Critical patent/JPH08111402A/en
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Abstract

PURPOSE: To make it possible to carry out vertical dry etching for a fine pattern accurately with a small rate of damage, by separating a plasma generating unit and a sample stage with a porous plate having fine holes, and applying a high-frequency voltage across the porous plate and an upper electrode put above the porous plate. CONSTITUTION: A high-frequency voltage from a high-frequency power supply 9 is applied across an upper electrode 2 and a porous plate 4. Without applying a DC bias voltage, as in a prior art, across a sample stage 5 for holding a workpiece and a plasma generating unit, ions are generated at an upper space and accelerated. These ions passed through holes 4, in the porous plate 4 has orientation vertical to the porous plate 4 when the ions are cast to the workpiece held on the sample stage 5. As a result, a vertical etching step is carried out accurately for a workpiece under clean conditions with a small rate of damage to a fine pattern.

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、半導体装置の製造工程
等で用いられ、特に微細パターンを高精度で形成するド
ライエッチング方法およびドライ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 dry etching method and a dry etching apparatus which are used in a semiconductor device manufacturing process or the like and particularly form a fine pattern with high accuracy.

【0002】半導体集積回路装置の微細化、高集積化の
急速な進展に対応するため、ドライエッチングを用いた
加工技術にも、微細化に伴う高異方性、大口径化に伴う
均一性の向上、各種被膜の薄膜化に伴う高選択性、およ
び低ダメージ化、クリーン化等が要求されている。この
ため、半導体装置製造の製造に用いる諸装置を改良し
て、微細パターンを精度よく加工できるようにする必要
がある。
In order to cope with the rapid progress of miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuit devices, a processing technique using dry etching has a high anisotropy associated with miniaturization and a uniformity associated with an increase in diameter. Improvement, high selectivity accompanying thinning of various coatings, low damage, cleanliness, etc. are required. Therefore, it is necessary to improve various devices used for manufacturing a semiconductor device so that a fine pattern can be processed accurately.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来、反応ガスのプラズマを利用したド
ライエッチングにおいては、微細パターンを精度よく加
工するために反応ガスの種類およびプラズマ放電条件等
の最適化を行ってきた。ところが、従来の条件では一般
にガス圧力が10-1〜10-2torr程度であり、イオ
ンおよび活性種の衝突、散乱が比較的高い確率で生じる
ため、サイドエッチングが生じやすい。
2. Description of the Related Art Conventionally, in dry etching using plasma of a reaction gas, the type of reaction gas and plasma discharge conditions have been optimized in order to process a fine pattern with high accuracy. However, under the conventional conditions, the gas pressure is generally about 10 -1 to 10 -2 torr, and collision and scattering of ions and active species occur with a relatively high probability, so that side etching is likely to occur.

【0004】この不所望のサイドエッチングを防いでパ
ターン精度を向上するために、反応ガスに堆積性のガス
を加え、その堆積物によってパターンの側壁を保護しな
がらドライエッチングしたり、被加工物を氷点下に冷却
しパターン側壁の反応を抑制する方法や、被加工物をプ
ラズマ生成部から隔離し、被加工物を保持する試料台に
直流バイアス電圧を印加して被加工物に対して垂直方向
に加速されたイオンの衝突を利用して垂直ドライエッチ
ングを行う方法が提案されていた。
In order to prevent this undesired side etching and improve the pattern accuracy, a deposition gas is added to the reaction gas, and the sidewall of the pattern is protected by the deposition to perform dry etching or to remove the workpiece. In order to suppress the reaction of the pattern side wall by cooling below freezing, or to isolate the work piece from the plasma generation part and apply a DC bias voltage to the sample stage that holds the work piece in the vertical direction to the work piece. A method of performing vertical dry etching by utilizing accelerated ion collision has been proposed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、堆積性のガ
スを加え、パターン側壁を保護しながらドライエッチン
グを行う場合には、真空容器内にも多量の付着物が付
き、この付着物のゴミとしての問題を生じるため、これ
を清浄化することが必要になる。また、被加工物を氷点
下に冷却し、パターン側壁の反応を抑制してドライエッ
チングする場合には、エッチング装置が大掛かりなもの
になり、また、量産装置として使用する際のプロセスの
安定性が問題になっていた。
However, when a dry gas is added while a deposition gas is added to protect the side wall of the pattern, a large amount of deposits are also attached to the inside of the vacuum container, and the deposits become dust. However, it is necessary to clean it. In addition, when the workpiece is cooled below freezing to suppress the reaction of the pattern side wall and dry etching is performed, the etching apparatus becomes large-scale, and the stability of the process when used as a mass production apparatus is a problem. It was.

【0006】さらに、被加工物をプラズマ部から隔離し
てドライエッチングする場合には、試料台に直流バイア
ス電圧を印加する場合には、被加工物に高いエネルギー
を有するイオンが衝突するため、被加工物にダメージが
生じることが問題になっていた。本発明は、被加工物を
反応ガスのプラズマに曝すことなく、また被加工物を保
持する試料台に直流バイアス電圧を印加することなく、
ドライエッチング反応に寄与するプラズマ中のイオンと
活性種を独立に制御して被加工物に入射させることによ
り、微細パターンを低ダメージでかつ高精度に垂直ドラ
イエッチングするための手段を提供することを目的とす
る。
Furthermore, when a work piece is isolated from the plasma part and dry-etched, when a direct current bias voltage is applied to the sample stage, the work piece is bombarded with ions having high energy. There was a problem that the work piece was damaged. The present invention, without exposing the workpiece to the plasma of the reaction gas, and without applying a DC bias voltage to the sample stage holding the workpiece,
To provide a means for vertically dry etching a fine pattern with low damage and high accuracy by independently controlling ions and active species in plasma that contribute to the dry etching reaction and making them incident on a workpiece. To aim.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明にかかるドライエ
ッチング方法においては、反応ガスのプラズマ生成部と
被加工物を保持する試料台の間に複数の細孔を有する有
孔プレートを配設し、被加工物を保持する試料台に直流
バイアス電圧を印加することなく、有孔プレートの複数
の細孔を通過するプラズマ中のイオンとプラズマによっ
て生成された活性種に有孔プレートに垂直に進行する方
向性を与えて被加工物に入射させて、被加工物を反応ガ
スのプラズマに曝すことを避けて、良好な特性の垂直エ
ッチングを実現する工程を採用した。
In the dry etching method according to the present invention, a perforated plate having a plurality of pores is arranged between a plasma generating portion of a reaction gas and a sample table holding a workpiece. , Perpendicular to the perforated plate to the ions and active species generated by the plasma in the plasma that passes through the multiple pores of the perforated plate without applying a DC bias voltage to the sample stage that holds the workpiece. In order to prevent the exposure of the work piece to the plasma of the reaction gas, the process for achieving vertical etching with good characteristics is adopted.

【0008】この場合、有孔プレートの上方に配設され
た上部電極と有孔プレートの間に高周波電圧を印加する
ことによって、プラズマ中のイオンを加速して、有孔プ
レートの複数の細孔を通過させることができる。
In this case, by applying a high frequency voltage between the upper electrode arranged above the perforated plate and the perforated plate, the ions in the plasma are accelerated and a plurality of pores of the perforated plate are Can be passed through.

【0009】また、この場合、反応ガスのプラズマ生成
部と被加工物を保持する試料台の間の雰囲気に生じた圧
力差によって、有孔プレートの複数の細孔を通過するプ
ラズマによって生成された活性種にプレートに垂直に進
行する方向性をもたせることができる。また、この場
合、試料台の下の雰囲気を排気することによって、反応
ガスのプラズマ生成部と被加工物を保持する試料台の間
に大きな圧力差を生じさせることができる。
Further, in this case, due to the pressure difference generated in the atmosphere between the plasma generating part of the reaction gas and the sample stage holding the workpiece, the plasma is generated by the plasma passing through the plurality of pores of the perforated plate. The active species can be oriented to travel perpendicular to the plate. Further, in this case, by exhausting the atmosphere under the sample table, a large pressure difference can be generated between the plasma generation part of the reaction gas and the sample table holding the workpiece.

【0010】また、この場合、有孔プレートの厚さを1
mm以上とし、細孔の直径を100μm以下とし、アス
ペクト比を10以上とすることができる。また、この場
合、エッチング反応に寄与するプラズマ中のイオンとプ
ラズマによって生成された活性種を独立に制御すること
ができる。
In this case, the perforated plate has a thickness of 1
The diameter can be 100 mm or more, the diameter of the pores can be 100 μm or less, and the aspect ratio can be 10 or more. Further, in this case, the ions in the plasma that contribute to the etching reaction and the active species generated by the plasma can be controlled independently.

【0011】また、本発明にかかるドライエッチング装
置においては、真空容器と、真空容器内に配設された反
応ガスのプラズマ生成部と、同様に真空容器内に配設さ
れた被加工物を保持する試料台と、反応ガスのプラズマ
生成部と被加工物を保持する試料台の間に配設された複
数の細孔を有する有孔プレートを具えた構成を採用し
た。
Further, in the dry etching apparatus according to the present invention, the vacuum container, the plasma generating part of the reaction gas arranged in the vacuum container, and the work piece similarly arranged in the vacuum container are held. The sample table is equipped with a perforated plate having a plurality of fine holes arranged between the sample table for holding the workpiece and the plasma generation part of the reaction gas.

【0012】この場合、有孔プレートの厚さを1mm以
上とし、細孔の直径を100μm以下とし、アスペクト
比を10以上にすることができる。また、この場合、有
孔プレートの上に上部電極を配設し、上部電極と有孔プ
レートの間に高周波電圧を印加する手段を接続すること
ができる。
In this case, the thickness of the perforated plate can be 1 mm or more, the diameter of the pores can be 100 μm or less, and the aspect ratio can be 10 or more. Further, in this case, the upper electrode may be disposed on the perforated plate, and a means for applying a high frequency voltage may be connected between the upper electrode and the perforated plate.

【0013】また、この場合、反応ガスのプラズマ生成
部と被加工物を保持する試料台の間の雰囲気に圧力差を
生じさせる手段を設けることができる。また、この場
合、試料台の下に排気装置の排気口を設けることによっ
て反応ガスのプラズマ生成部と被加工物を載置する試料
台の間の雰囲気に圧力差を生じさせることができる。ま
た、この場合、エッチング反応に寄与するプラズマ中の
イオンと活性種を独立に制御する手段を設けることがで
きる。
Further, in this case, it is possible to provide a means for producing a pressure difference in the atmosphere between the plasma generating part of the reaction gas and the sample stage holding the workpiece. Further, in this case, by providing an exhaust port of the exhaust device under the sample table, a pressure difference can be generated in the atmosphere between the plasma generating part of the reaction gas and the sample table on which the workpiece is placed. Further, in this case, means for independently controlling the ions and active species in the plasma that contribute to the etching reaction can be provided.

【0014】[0014]

【作用】本発明のドライエッチング装置においては、プ
ラズマ生成部と被加工物を保持する試料台の間を細孔を
有する有孔プレートによって仕切っており、プラズマ生
成部の周辺には高周波コイルが配置され、有孔プレート
の上方には上部電極が配設され、また、被加工物を保持
する試料台の真下に大容量の排気ポンプの排気口が設け
られている。
In the dry etching apparatus of the present invention, the space between the plasma generating part and the sample table holding the workpiece is partitioned by the perforated plate having pores, and the high frequency coil is arranged around the plasma generating part. The upper electrode is disposed above the perforated plate, and the exhaust port of a large-capacity exhaust pump is provided directly below the sample table that holds the workpiece.

【0015】この装置において、プラズマ生成部の周辺
には高周波コイルに高周波電圧を印加することによって
反応ガスをプラズマ化し、有孔プレートの上方に配設さ
れた上部電極と有孔プレートの間に高周波電圧を印加す
ることにより、被加工物を保持する試料台に直流バイア
ス電圧を印加することなく、有孔プレートの細孔を通し
て、プラズマ中のイオンを被加工物に入射させることが
できる。すなわち、プラズマに高周波電界を形成する
と、質量の小さい電子は高周波電界に追従して上下に振
動するが、質量が大きくプラス電荷をもつイオンはプラ
ズマ中に残り、このプラス電荷をもつプラズマによって
形成される電界によって同極性のプラス電荷を有する周
辺のイオンが上下の方向に加速され、下方に向かって加
速されるイオンが有孔プレートの細孔を通って被加工物
に入射する。
In this device, a high-frequency voltage is applied to a high-frequency coil around the plasma generating section to convert the reactive gas into plasma, and a high-frequency wave is generated between the upper electrode and the perforated plate arranged above the perforated plate. By applying the voltage, the ions in the plasma can be made incident on the workpiece through the pores of the perforated plate without applying the DC bias voltage to the sample stage holding the workpiece. That is, when a high-frequency electric field is formed in plasma, electrons with a small mass oscillate up and down following the high-frequency electric field, but ions with a large mass and a positive charge remain in the plasma, and are formed by the plasma with a positive charge. The surrounding electric field having a positive charge of the same polarity is accelerated in the vertical direction by the electric field generated by the electric field, and the ions accelerated downward enter the workpiece through the pores of the perforated plate.

【0016】また、反応ガスのプラズマ生成部と被加工
物を保持する試料台の間に圧力差を生じさせると、この
圧力差によってプラズマによって生成された活性種を被
加工物に入射させることができる。また、ここで用いる
有孔プレートの厚さを1mm以上とし、細孔の直径を1
00μm以下とし、アスペクト比(深さ/孔径)を10
以上にすると、この孔を通過する活性種に、有孔プレー
トに対して垂直に走行する方向性を与えることができ
る。
When a pressure difference is generated between the plasma generating part of the reaction gas and the sample table holding the workpiece, the active species generated by the plasma can be made incident on the workpiece by the pressure difference. it can. Also, the thickness of the perforated plate used here is 1 mm or more, and the diameter of the pores is 1 mm.
Aspect ratio (depth / hole diameter) of 10 μm or less
As described above, the active species passing through this hole can be provided with the directionality of traveling perpendicularly to the perforated plate.

【0017】このように、プラズマ生成部と試料台近傍
を有孔プレートで仕切ることにより、被加工物を垂直エ
ッチング特性を損なうプラズマに曝すことなく、清浄な
環境に保つことができ、また、上部電極と有孔プレート
の間に高周波電圧、および、反応ガスのプラズマ生成部
と被加工物を保持する試料台の間の圧力差を調節するこ
とによって、被加工物に入射させるイオンと活性種を独
立に制御することができ、その結果、微細パターンを低
ダメージでかつ高精度に垂直エッチングすることが可能
になる。
By partitioning the plasma generating part and the vicinity of the sample table with the perforated plate in this manner, the workpiece can be kept in a clean environment without being exposed to the plasma that impairs the vertical etching characteristics. By adjusting the high-frequency voltage between the electrode and the perforated plate, and the pressure difference between the plasma generation part of the reaction gas and the sample stage that holds the workpiece, the ions and active species that enter the workpiece can be adjusted. It can be controlled independently, and as a result, it becomes possible to vertically etch a fine pattern with low damage and high accuracy.

【0018】前記のイオンによるドライエッチングは、
質量が大きく、大きい運動エネルギーを有するイオンが
被加工物の表面に衝突して、その表面の物質をスパッタ
する工程であり、活性種によるドライエッチングは、ま
ず、活性種(ラジカル)が被加工物の表面に吸着され、
その面に加速された活性種が衝突して被加工物と反応さ
せ、反応生成物を揮発、離脱させる工程である。
Dry etching with the above-mentioned ions
This is a process in which ions with large mass and large kinetic energy collide with the surface of the work piece to sputter the material on the surface. In the dry etching with active species, first, the active species (radicals) are processed. Adsorbed on the surface of
In this step, the accelerated active species collide with the surface to react with the workpiece, and the reaction product is volatilized and released.

【0019】この場合、イオンが垂直方向の速度を有す
るため、その運動エネルギーによるスパッタリングによ
って被加工物は垂直方向にエッチングされ、活性種が加
速されているため、被加工物の対向面に衝突し、側面に
衝突しないため、被加工物は垂直方向にエッチングされ
る。
In this case, since the ions have a vertical velocity, the work piece is vertically etched by the sputtering due to the kinetic energy, and the active species are accelerated, so that they collide with the facing surface of the work piece. The work piece is vertically etched because it does not collide with the side surface.

【0020】イオンによるドライエッチングの態様と、
活性種によるドライエッチングの態様が異なるため、イ
オンによるドライエッチングと活性種によるドライエッ
チングを独立に制御することによって、被加工物に与え
るダメージを少なくし、エッチング速度を高くして、能
率よく高精度に垂直エッチングすることができる。
Aspects of dry etching with ions,
Since the dry etching mode by active species is different, the dry etching by ions and the dry etching by active species are controlled independently to reduce damage to the work piece, increase the etching rate, and achieve high efficiency and high accuracy. Can be etched vertically.

【0021】[0021]

【実施例】図1は、本発明の一実施例のドライエッチン
グ装置の構成説明図である。この図において、1は真空
容器、11 は上部空間、12 は下部空間、2は上部電
極、3は反応ガス導入口、4は有孔プレート、41 は細
孔、5は試料台、6は大排気量ポンプ、7は高周波コイ
ル、8は第1の高周波電源、9は第2の高周波電源であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram showing the construction of a dry etching apparatus according to an embodiment of the present invention. In this figure, 1 denotes a vacuum vessel, 1 1 headspace, 1 2 the lower space, 2 upper electrode, 3 is the reaction gas inlet, 4 perforated plate, 4 1 pore, 5 sample stage, 6 is a large displacement pump, 7 is a high frequency coil, 8 is a first high frequency power supply, and 9 is a second high frequency power supply.

【0022】本発明の一実施例のドライエッチング装置
においては、石英製の真空容器1の上壁は反応ガス導入
口3を有する上部電極2で構成され、真空容器1の内部
は多数の直径100μm以下の細孔41 を有する厚さ1
mm以上で、アスペクト比が10以上の有孔プレート
(マルチキャピラリープレート)4によって、上部空間
1 と下部空間12 に2分され、上部空間11 を囲む真
空容器1の外周には高周波コイル7が配設され、第1の
高周波電源8が接続されており、上部電極2と有孔プレ
ート4の間には第2の高周波電源9が接続されている。
In the dry etching apparatus according to one embodiment of the present invention, the upper wall of the quartz vacuum container 1 is composed of the upper electrode 2 having the reaction gas inlet 3, and the inside of the vacuum container 1 has many diameters of 100 μm. Thickness 1 with the following pores 4 1
In mm or more, the aspect ratio of 4 10 or more perforated plates (multi-capillary plate), is 2 minutes into the upper space 1 1 and a lower space 1 2, high-frequency coil on the outer periphery of the vacuum chamber 1 which surrounds the upper space 1 1 7 is arranged, a first high frequency power source 8 is connected, and a second high frequency power source 9 is connected between the upper electrode 2 and the perforated plate 4.

【0023】また、下部空間12 には、被加工物を保持
する試料台5が設けられ、試料台5の下には排気速度が
2000〜3000リットル/秒程度の大容量の排気ポ
ンプ6の排気口が設けられている。
Further, the lower space 1 2, the sample stage 5 for holding a workpiece is provided, the exhaust rate is below the sample stage 5 is an exhaust pump 6 large capacity of about 2,000 to 3,000 l / sec An exhaust port is provided.

【0024】この反応ガス導入口3を通じて、上部空間
1 に反応ガスとしてCHF3 /CF4 をそれぞれ10
0SCCM導入して、上部空間11 内のガス圧を10-1
〜10-2torr程度にし、上部空間11 を囲む真空容
器1の外周に配設された高周波コイル7に、周波数3.
4MHzの第1の高周波電源8によって高周波電圧を印
加し、反応ガスをプラズマ化する。
[0024] Through the reaction gas inlet port 3, as a reaction gas in the upper space 1 1 CHF 3 / CF 4, respectively 10
0SCCM introduced, the gas pressure in the upper space 1 1 10 -1
To about to 10 -2 torr, the high frequency coil 7 disposed on the outer periphery of the vacuum chamber 1 which surrounds the upper space 1 1, Frequency 3.
A high frequency voltage is applied by the first high frequency power supply 8 of 4 MHz to turn the reaction gas into plasma.

【0025】そして、上部電極2と有孔プレート4の間
に、周波数13.56MHzの第2の高周波電源9によ
って高周波電圧を印加することによって、従来技術によ
る場合のようにプラズマ生成部と被加工物を保持する試
料台5の間に直流バイアス電圧を印加することなく、上
部空間中で生成されたイオンを加速し、有孔プレート4
の複数の細孔41 を通過させて、有孔プレート4に垂直
に進行する方向性をもたせて試料台5に保持された被加
工物に入射させる。
Then, by applying a high frequency voltage between the upper electrode 2 and the perforated plate 4 by the second high frequency power source 9 having a frequency of 13.56 MHz, the plasma generating portion and the workpiece are processed as in the case of the prior art. Ions generated in the upper space are accelerated without applying a DC bias voltage between the sample table 5 holding the object, and the perforated plate 4
Multiple passed through pores 4 1, and remembering direction of progression vertically perforated plate 4 to be incident on the workpiece held on the sample stage 5.

【0026】また、大排気量ポンプ6を用いて、試料台
5の下の雰囲気を排気して、試料台5近傍のガス圧を1
-5〜10-6torr程度にし、プラズマを生成する上
部空間11 と下部空間12 中の被加工物を保持する試料
台5との間に圧力差を作り、この圧力差によって、プラ
ズマによって生成された活性種を試料台5に保持された
被加工物に入射させる。
The large displacement pump 6 is used to exhaust the atmosphere under the sample table 5 so that the gas pressure in the vicinity of the sample table 5 is reduced to 1
0 -5 to about to 10 -6 torr, creating a pressure differential between the sample stage 5 for holding the upper space 1 1 and the workpiece in the lower space 1 2 for generating a plasma, this pressure difference, the plasma The active species generated by the above are made incident on the workpiece held on the sample table 5.

【0027】この際、有孔プレート4の厚さが1mm
で、この有孔プレート4に形成された多数の細孔41
直径が100μmで、アスペクト比が10であるため、
また、プラズマ生成部と被加工物を載置する試料台の間
の雰囲気の圧力差が大きいため、プラズマによって生成
された活性種が被加工物に対して垂直に入射する。
At this time, the thickness of the perforated plate 4 is 1 mm.
Since the diameter of the large number of pores 4 1 formed in the perforated plate 4 is 100 μm and the aspect ratio is 10,
Further, since the pressure difference in the atmosphere between the plasma generation unit and the sample table on which the workpiece is placed is large, the active species generated by the plasma are vertically incident on the workpiece.

【0028】被加工物に対して活性種を垂直に入射させ
るためには、有孔プレート4に形成された細孔41 のア
スペクト比を10以上にすることが必要で、この細孔4
1 のアスペクト比が10より小さいと、活性種を垂直入
射させることができない。また、有孔プレート4に形成
された細孔41 の直径は100μm以下であることが望
ましく、それより大きい直径の細孔41 では、活性種が
散乱してしまい方向性が得られない。さらに、有孔プレ
ート4の細孔41 を形成する範囲を、試料台5の外形と
同等もしくは外形よりも大きくすると、ドライエッチン
グの均一性が向上する。
In order for the active species to enter the workpiece vertically, it is necessary that the aspect ratio of the pores 4 1 formed in the perforated plate 4 be 10 or more.
If the aspect ratio of 1 is smaller than 10, the active species cannot be vertically incident. Further, the diameter of the pores 4 1 formed in the perforated plate 4 is preferably 100 μm or less, and in the pores 4 1 having a larger diameter, the active species are scattered and directionality cannot be obtained. Moreover, the range of forming pores 4 1 of the perforated plate 4, when larger than the outer shape equal to or outer shape of the sample stage 5, thereby improving the uniformity of the dry etching.

【0029】また、この実施例程度の大排気量ポンプ6
を用いると、被加工物と活性種の反応によって生じる生
成物が速やかに排気され、被加工物の表面近くは常に新
しい活性種が供給される。ただし、この場合、大排気量
ポンプ6は被加工物を保持する試料台5の真下に設置す
ることが望ましく、排気の方向はドライエッチングの均
一性に大きく影響する。
The large displacement pump 6 of this embodiment is also used.
With, the product generated by the reaction between the work piece and the active species is quickly evacuated, and new active species are constantly supplied near the surface of the work piece. However, in this case, it is desirable that the large displacement pump 6 be installed directly below the sample stage 5 that holds the workpiece, and the direction of exhaust greatly affects the uniformity of dry etching.

【0030】プラズマ生成部と試料台5の間を有孔プレ
ート4によって仕切り、被加工物を保持する試料台5に
直流バイアス電圧を印加することなく、被加工物に供給
するイオンと活性種を独立に制御することにより、例え
ば、酸化膜のドライエッチングにおいて、エッチングレ
ートを6000Å/minとし、均一性を±2%とする
ことができ、被加工物に大きなダメージを与えることが
ない垂直エッチングを行うことが可能になった。
The plasma generating section and the sample stage 5 are partitioned by the perforated plate 4, and ions and active species to be supplied to the workpiece are applied without applying a DC bias voltage to the sample stage 5 holding the workpiece. By independently controlling, for example, in dry etching of an oxide film, the etching rate can be set to 6000 Å / min, the uniformity can be set to ± 2%, and the vertical etching that does not seriously damage the work piece can be performed. It became possible to do.

【0031】なお、この実施例においては、第1の高周
波電源8の周波数を3.4MHzとし、第2の高周波電
源9の周波数を13.56MHzとしたが、第1の高周
波電源8と第2の高周波電源9の周波数をともに3.4
MHzあるいは13.56MHzとすることができ、ま
た、この実施例の周波数に限定されることもない。
In this embodiment, the frequency of the first high frequency power source 8 is 3.4 MHz and the frequency of the second high frequency power source 9 is 13.56 MHz. The frequency of the high frequency power source 9 is 3.4
It can be set to MHz or 13.56 MHz, and is not limited to the frequency of this embodiment.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
極めて簡単な構成の変更により、被加工物を清浄な環境
下で、微細パターンを低ダメージで、かつ、高精度に垂
直エッチングすることができるため、半導体装置等の装
置の微細化、高集積化、高性能化に寄与するところが大
きい。
As described above, according to the present invention,
By changing the configuration very easily, the fine pattern can be vertically etched with low damage and high accuracy in a clean environment of the work piece, which makes the device such as a semiconductor device finer and highly integrated. However, it greatly contributes to higher performance.

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

【図1】本発明の一実施例のドライエッチング装置の構
成説明図である。
FIG. 1 is a structural explanatory view of a dry etching apparatus according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空容器 11 上部空間 12 下部空間 2 上部電極 3 反応ガス導入口 4 有孔プレート 41 細孔 5 試料台 6 大排気量ポンプ 7 高周波コイル 8 第1の高周波電源 9 第2の高周波電源1 Vacuum container 1 1 Upper space 1 2 Lower space 2 Upper electrode 3 Reactive gas inlet 4 Perforated plate 4 1 Pore 5 Sample stage 6 Large displacement pump 7 High frequency coil 8 First high frequency power supply 9 Second high frequency power supply

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 反応ガスのプラズマ生成部と被加工物を
保持する試料台の間に複数の細孔を有する有孔プレート
を配設し、被加工物を保持する試料台に直流バイアス電
圧を印加することなく、有孔プレートの複数の細孔を通
過するプラズマ中のイオンとプラズマによって生成され
た活性種に有孔プレートに垂直に進行する方向性を与え
て被加工物に入射させて、被加工物を反応ガスのプラズ
マに曝すことなく垂直エッチングすることを特徴とする
ドライエッチング方法。
1. A perforated plate having a plurality of pores is arranged between a plasma generation part of a reaction gas and a sample table for holding a workpiece, and a DC bias voltage is applied to the sample table for holding the workpiece. Without applying, the ions in the plasma passing through the plurality of pores of the perforated plate and the active species generated by the plasma are made to enter the workpiece by giving a directionality that advances perpendicularly to the perforated plate, A dry etching method characterized by vertically etching a workpiece without exposing it to plasma of a reaction gas.
【請求項2】 有孔プレートの上方に配設された上部電
極と有孔プレートの間に高周波電圧を印加することによ
って、プラズマ中のイオンを加速して、有孔プレートの
複数の細孔を通過させることを特徴とする請求項1に記
載されたドライエッチング方法。
2. An ion in the plasma is accelerated by applying a high frequency voltage between the upper electrode arranged above the perforated plate and the perforated plate, so that a plurality of pores in the perforated plate are generated. The dry etching method according to claim 1, wherein the dry etching method is performed.
【請求項3】 反応ガスのプラズマ生成部と被加工物を
保持する試料台の間の雰囲気の圧力差によって、有孔プ
レートの複数の細孔を通過するプラズマによって生成さ
れた活性種に有孔プレートに垂直に進行する方向性をも
たせることを特徴とする請求項1に記載されたドライエ
ッチング方法。
3. The active species generated by the plasma passing through the plurality of pores of the perforated plate are perforated by the pressure difference of the atmosphere between the plasma generation part of the reaction gas and the sample stage holding the workpiece. The dry etching method according to claim 1, wherein the plate has a directionality in which the plate advances vertically.
【請求項4】 試料台の下の雰囲気を排気することによ
って、反応ガスのプラズマ生成部と被加工物を保持する
試料台の間の雰囲気に圧力差を生じさせることを特徴と
する請求項3に記載されたドライエッチング方法。
4. The pressure difference is generated in the atmosphere between the plasma generation part of the reaction gas and the sample table holding the workpiece by exhausting the atmosphere under the sample table. Dry etching method described in.
【請求項5】 有孔プレートの厚さを1mm以上とし、
細孔の直径を100μm以下とし、アスペクト比を10
以上とすることを特徴とする請求項1から請求項4まで
のいずれか1項に記載されたドライエッチング方法。
5. The thickness of the perforated plate is 1 mm or more,
The diameter of the pores is 100 μm or less, and the aspect ratio is 10
The dry etching method according to any one of claims 1 to 4, wherein the dry etching method is as described above.
【請求項6】 エッチング反応に寄与するプラズマ中の
イオンとプラズマによって生成された活性種を独立に制
御することを特徴とする請求項1から請求項5までのい
ずれか1項に記載されたドライエッチング方法。
6. The dry method according to claim 1, wherein the ions in the plasma that contribute to the etching reaction and the active species generated by the plasma are controlled independently. Etching method.
【請求項7】 真空容器と、真空容器内に配設された反
応ガスのプラズマ生成部と、同様に真空容器内に配設さ
れた被加工物を保持する試料台と、反応ガスのプラズマ
生成部と被加工物を保持する試料台の間に配設された複
数の細孔を有する有孔プレートを有することを特徴とす
るドライエッチング装置。
7. A vacuum container, a reaction gas plasma generation unit arranged in the vacuum container, a sample stage for holding a workpiece similarly arranged in the vacuum container, and a reaction gas plasma generation unit. A dry etching apparatus having a perforated plate having a plurality of pores, which is arranged between a plate and a sample table that holds a workpiece.
【請求項8】 有孔プレートの厚さが1mm以上であ
り、細孔の直径が100μm以下であり、アスペクト比
が10以上であることを特徴とする請求項7に記載され
たドライエッチング装置。
8. The dry etching apparatus according to claim 7, wherein the thickness of the perforated plate is 1 mm or more, the diameter of the pores is 100 μm or less, and the aspect ratio is 10 or more.
【請求項9】 有孔プレートの上方に上部電極が配設さ
れ、上部電極と有孔プレートの間に高周波電圧を印加す
る手段が接続されていることを特徴とする請求項7また
は請求項8に記載されたドライエッチング装置。
9. The upper electrode is arranged above the perforated plate, and means for applying a high frequency voltage is connected between the upper electrode and the perforated plate. The dry etching apparatus described in.
【請求項10】 反応ガスのプラズマ生成部と被加工物
を保持する試料台の間の雰囲気に圧力差を生じさせる手
段を有することを特徴とする請求項7から請求項9まで
のいずれか1項に記載されたドライエッチング装置。
10. The method according to claim 7, further comprising means for generating a pressure difference in the atmosphere between the plasma generation part of the reaction gas and the sample stage holding the workpiece. The dry etching apparatus described in the item.
【請求項11】 試料台の下に排気装置の排気口を設け
ることによって反応ガスのプラズマ生成部と被加工物を
載置する試料台の間の雰囲気に圧力差を生じさせること
を特徴とする請求項10に記載されたドライエッチング
装置。
11. A pressure difference is generated in the atmosphere between the plasma generation part of the reaction gas and the sample table on which the workpiece is placed by providing an exhaust port of the exhaust device under the sample table. The dry etching apparatus according to claim 10.
【請求項12】 エッチング反応に寄与するプラズマ中
のイオンとプラズマによって生成された活性種を独立に
制御する手段を設けたことを特徴とする請求項7から請
求項11までのいずれか1項に記載されたドライエッチ
ング装置。
12. The method according to claim 7, further comprising means for independently controlling ions in the plasma that contribute to the etching reaction and active species generated by the plasma. The dry etching apparatus described.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6076483A (en) * 1997-03-27 2000-06-20 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Plasma processing apparatus using a partition panel
US6167835B1 (en) 1997-03-27 2001-01-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Two chamber plasma processing apparatus

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