JPH08124902A - Plasma processing system - Google Patents
Plasma processing systemInfo
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- JPH08124902A JPH08124902A JP6260006A JP26000694A JPH08124902A JP H08124902 A JPH08124902 A JP H08124902A JP 6260006 A JP6260006 A JP 6260006A JP 26000694 A JP26000694 A JP 26000694A JP H08124902 A JPH08124902 A JP H08124902A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体の微細加工に好
適なドライエッチング装置に係り、特に、装置のクリー
ニング時間の削減と連続加工を実現するドライエッチン
グ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching apparatus suitable for fine processing of semiconductors, and more particularly to a dry etching apparatus which realizes reduction of cleaning time of the apparatus and continuous processing.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＬＳＩのパターン加工技術の一つである
ドライエッチング技術では、エッチング中に処理室内壁
に反応生成物等の堆積が生じている。この堆積物のた
め、複数の処理物（例えば、Ｓｉウエハ）を処理した場
合、エッチング形状は処理物毎に僅かに異なる。このた
め、大量の処理物をエッチングする場合、或る一定の枚
数処理した後、酸素プラズマ等による処理室内のクリー
ニングによって堆積物を除去する必要がある。このクリ
ーニングにより、安定したエッチング形状が得られる。
しかし、半導体製造のドライエッチングプロセスにおい
てこのクリーニング時間は、処理時間全体の３０から４
０％にも達し、生産性が上がらない原因の一つになって
いる。2. Description of the Related Art In a dry etching technique which is one of LSI pattern processing techniques, reaction products and the like are deposited on the inner wall of a processing chamber during etching. Due to this deposit, when a plurality of processed products (for example, Si wafers) are processed, the etching shape is slightly different for each processed product. Therefore, in the case of etching a large amount of processed materials, it is necessary to remove the deposits by cleaning the processing chamber with oxygen plasma or the like after processing a certain number of wafers. By this cleaning, a stable etching shape can be obtained.
However, in the dry etching process of semiconductor manufacturing, this cleaning time is 30 to 4 times the total processing time.
It reaches 0%, which is one of the reasons why productivity does not increase.
【０００３】現在のクリーニングは、２５から５０枚処
理毎にクリーニングを実施している。今後、半導体の微
細化が進むと、より高い精度で加工する必要が生じる。
現在の装置で、高精度加工を実現するためには、クリー
ニングの回数と時間を増やす必要がある。このため、ク
リーニングによるスループットの低下が懸念されてい
る。In the current cleaning, cleaning is carried out every 25 to 50 sheets are processed. As semiconductors become finer in the future, it becomes necessary to process them with higher precision.
In order to realize high-precision machining with the current apparatus, it is necessary to increase the number of cleanings and the time. For this reason, there is a concern that throughput may decrease due to cleaning.
【０００４】これまでにも、クリーニング時間の短縮や
効率的なクリーニング方法が提案されている。例えば、
特開平4−186615 号公報では、プラズマＣＶＤ装置の真
空処理室内に第３の電極を設置しクリーニング効率を上
げている。特開平4−188727号公報では処理室内に電極
を覆うカバーを設置し、カバー交換によるクリーニング
の省略を実施している。特公平4−67776号公報では平行
平板型のエッチング装置において被処理物に対向する電
極に巻取り型のフィルムを設置し、クリーニング回数の
低減を図っている。特開平4−184924 号公報では、真空
処理室内に防着板を設置し、これに高周波バイアスを印
加することによってクリーニングの効率化を図ってい
る。Up to now, there have been proposed methods for shortening the cleaning time and an efficient cleaning method. For example,
In Japanese Patent Laid-Open No. 4-186615, a third electrode is installed in the vacuum processing chamber of the plasma CVD apparatus to improve cleaning efficiency. In Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-188727, a cover is installed in the processing chamber to cover the electrode, and the cleaning is omitted by replacing the cover. In Japanese Patent Publication No. 4-67776, a parallel plate type etching apparatus is provided with a roll-up type film on the electrode facing the object to be processed, in order to reduce the number of cleanings. In Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-184924, a deposition preventive plate is installed in a vacuum processing chamber, and a high frequency bias is applied to the protection plate to improve cleaning efficiency.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ドライエッチングで処
理物を処理すると、処理室内壁に堆積が生じるため、大
量に処理物を処理する場合、従来、２５から５０枚毎に
内壁のクリーニングが必要であった。通常クリーニング
は、酸素プラズマで内壁をクリーニングした後、処理室
内を安定化させるため、エッチングガスプラズマで内壁
を処理している。この処理をシーズニングという。これ
らに要する時間は、処理時間の３０から４０％も占めて
いる。エッチングのスループットを上げるためには、こ
のクリーニング時間およびその回数の低減が必要であ
る。When a processed material is processed by dry etching, deposition occurs on the inner wall of the processing chamber. Therefore, when processing a large quantity of processed material, it has conventionally been necessary to clean the inner wall every 25 to 50 sheets. there were. In normal cleaning, after cleaning the inner wall with oxygen plasma, the inner wall is treated with etching gas plasma in order to stabilize the processing chamber. This process is called seasoning. The time required for these accounts for 30 to 40% of the processing time. In order to increase the etching throughput, it is necessary to reduce the cleaning time and the number of times.
【０００６】特開平4−186615 号および特開平4−18492
4 号公報では、真空処理室内面に高周波を印加すること
によって、クリーニングの効率化を図っているが、クリ
ーニング回数の低減はなされず、シーズニングの必要性
もあることから、クリーニング時間の低減はわずかであ
る。特開平4−188727 号公報では、真空処理室内のプラ
ズマ発生部にカバーがあるため、排気効率が低下し、さ
らにカバーに付着する堆積物の影響を受け、エッチング
性能の低下を生じる。特公平4−67776号公報の技術で
は、平行平板型のエッチング装置に対してのみ有効で、
マイクロ波エッチング装置には、構造上用いることが出
来ない。また、フィルムが可動式であるため、巻取り時
に堆積物による塵芥が発生し、微細パターン加工に用い
ることはできない。JP-A-4-186615 and JP-A-4-18492
In Japanese Patent Publication No. 4, the cleaning efficiency is improved by applying a high frequency to the inner surface of the vacuum processing chamber, but the number of cleanings is not reduced and the seasoning is necessary. Is. In Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-188727, since the plasma generating portion in the vacuum processing chamber has the cover, the exhaust efficiency is lowered, and further, the etching performance is lowered due to the influence of the deposits attached to the cover. The technique of Japanese Patent Publication No. 4-67776 is effective only for a parallel plate type etching apparatus,
It cannot be used for a microwave etching device due to its structure. In addition, since the film is movable, dust is generated due to deposits during winding and cannot be used for fine pattern processing.
【０００７】エッチングのスループットを上げるために
は、このクリーニング回数の低減が最も効果的である。
本発明が解決しようとする課題は、エッチング性能（エ
ッチング速度，均一性等）を損なうことなく、クリーニ
ング回数を低減することにより、エッチングのスループ
ットをあげることである。In order to increase the etching throughput, it is most effective to reduce the cleaning frequency.
The problem to be solved by the present invention is to increase the etching throughput by reducing the number of cleanings without impairing the etching performance (etching rate, uniformity, etc.).
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】エッチング中に発生する
処理室内壁の堆積物を除去するクリーニング時間および
回数の低減を、処理物のエッチング中に同時に内壁をエ
ッチングすることによって実現する。異方性のドライエ
ッチングでは処理物には高周波バイアスがかかり、この
バイアスによってイオンは加速され、処理物に照射され
る。この加速されたイオンによって処理物はエッチング
されるのである。これを内壁に適用し、内壁にバイアス
をかけイオンを内壁に照射すれば、内壁の堆積物をエッ
チングし除去する。エッチング中に内壁にバイアスを印
加することにより、クリーニング回数を低減する。The reduction of the cleaning time and the number of times of removing the deposits on the inner wall of the processing chamber generated during etching is realized by simultaneously etching the inner wall during the etching of the processing object. In anisotropic dry etching, a high frequency bias is applied to the object to be processed, and the bias accelerates the ions to irradiate the object to be processed. The object to be processed is etched by the accelerated ions. When this is applied to the inner wall, and the inner wall is biased and ions are irradiated to the inner wall, the deposit on the inner wall is etched and removed. The frequency of cleaning is reduced by applying a bias to the inner wall during etching.
【０００９】エッチング中、バイアスが負になる時間に
のみイオンは加速され、処理物に照射されるが、バイア
スが正になる時間には、イオンの入射はない。この時間
を利用し、処理室内壁にバイアスを印加すれば、エッチ
ング性能を損なうことなく、内壁の堆積物を除去するこ
とができる。具体的には、内壁に加えるバイアスの位相
を、処理台にかかる高周波バイアスと位相を１８０度ず
らし、壁面に印加すればよい。この方法により、内壁に
バイアスを印加したことによるエッチング性能の低下は
生じない。During etching, the ions are accelerated to irradiate the object to be processed only when the bias becomes negative, but there is no incidence of ions at the time when the bias becomes positive. By using this time and applying a bias to the inner wall of the processing chamber, the deposit on the inner wall can be removed without impairing the etching performance. Specifically, the phase of the bias applied to the inner wall may be 180 degrees out of phase with the high frequency bias applied to the processing table, and may be applied to the wall surface. By this method, the etching performance is not deteriorated by applying the bias to the inner wall.
【００１０】内壁にバイアスを印加し内壁エッチングす
る場合、堆積速度に比べ、エッチング速度が速いと、内
壁はエッチングされてしまう。このため、堆積速度とエ
ッチング速度が等しくなるようにエッチング速度を制御
する必要がある。バイアスのパワーを低下させることに
よってエッチング速度は低下するが、逆に堆積を促進す
る場合もある。例えば、エッチングガスが堆積性ガス
（ＣＦ4，ＣＨＦ3，ＣＨ2Ｆ2，Ｃ4Ｆ8，Ｃ3Ｆ8等）を含
む場合、低パワーのバイアスを印加すると堆積は促進さ
れる。そこで、堆積性ガスを用いる場合、内壁面へのバ
イアスをパルス化することにより、内壁面のエッチング
速度を制御する。パルスの間隔は、堆積速度とエッチン
グ速度をあらかじめ測定しておくことによって得られ
る。非堆積性ガス(Ｃｌ2，Ｏ2，Ｆ2等）によるエッチン
グでもバイアスのパルス化で内壁面のエッチング速度の
制御はできる。When a bias is applied to the inner wall to etch the inner wall, the inner wall is etched if the etching rate is higher than the deposition rate. Therefore, it is necessary to control the etching rate so that the deposition rate and the etching rate are equal. Although lowering the bias power lowers the etching rate, it may also accelerate deposition. For example, if the etching gas contains a deposition gas (CF 4, CHF 3, CH 2 F 2, C 4 F 8, C 3 F 8 , etc.), deposited to a bias of low power is facilitated. Therefore, when the deposition gas is used, the etching rate of the inner wall surface is controlled by pulsing the bias to the inner wall surface. The pulse interval is obtained by measuring the deposition rate and the etching rate in advance. Even with etching using a non-depositing gas (Cl 2 , O 2 , F 2, etc.), the etching rate of the inner wall surface can be controlled by pulsing the bias.
【００１１】処理室内壁の堆積物は、処理物のある処理
台に近い部分（側面）に発生し、内壁上部では、比較的
少ない。これは、内壁側面に反応生成物の入射量が多い
こと、および電極（処理台）に近いため、低エネルギの
イオンによる堆積が発生しやすいことに起因している。
このため、処理室内壁の側面の堆積物を除去することで
十分な効果が得られる。The deposits on the inner wall of the processing chamber are generated in a portion (side surface) near the processing table where the treated material is present, and are relatively small on the upper portion of the inner wall. This is because a large amount of the reaction product is incident on the side surface of the inner wall, and because it is close to the electrode (processing table), deposition by low energy ions is likely to occur.
Therefore, sufficient effects can be obtained by removing the deposits on the side surface of the inner wall of the processing chamber.
【００１２】真空処理室内壁へのバイアス印加は、内壁
が電導体の場合、バイアスは容易に印加でき、石英のよ
うな絶縁体では、その外壁に電導体をつけ印加する。The bias can be easily applied to the inner wall of the vacuum processing chamber when the inner wall is an electric conductor. When an insulator such as quartz is used, a bias is applied to the outer wall of the insulator.
【００１３】以上のように、処理物のバイアスと位相を
１８０度ずらしたパルスバイアスを処理室内壁の側面に
印加するエッチングを行うことにより、内壁のクリーニ
ング回数を低減もしくは、クリーニング不要のエッチン
グができ、ドライエッチングプロセスのスループットは
向上する。As described above, the number of times of cleaning the inner wall can be reduced or the cleaning can be performed without cleaning by performing the etching in which the pulse bias whose phase is shifted by 180 degrees from the bias of the object to be processed is applied to the side surface of the inner wall of the processing chamber. , The throughput of the dry etching process is improved.
【００１４】[0014]
【作用】エッチング中に真空処理室内壁に処理台にかか
るバイアスと位相を１８０度ずらしたパルスバイアスを
印加することにより、処理物のエッチング性能を低下さ
せることなく、エッチング中に内壁への堆積物は除去さ
れる。この結果、エッチングプロセスにおけるクリーニ
ング回数は大幅に低減され、ドライエッチングのスルー
プットが向上する。By applying a pulse bias whose phase is 180 degrees out of phase with the bias applied to the processing table to the inner wall of the vacuum processing chamber during etching, deposits on the inner wall during etching can be achieved without degrading the etching performance of the processing object. Are removed. As a result, the number of cleanings in the etching process is greatly reduced, and the dry etching throughput is improved.
【００１５】[0015]
（実施例１）本発明によるドライエッチング装置の一実
施例を図１に示す。この装置では真空処理室１にエッチ
ングガスを導入し、マイクロ波発生器２において２.４
５GHzの高周波を発生させ、この高周波を導波管３を通
しマイクロ波導入窓１１を介して真空処理室１に輸送し
てガスプラズマを発生させる。高効率放電のために磁場
発生用のソレノイドコイル４を真空処理室周辺に二つ配
置し、８７５ガウスの磁場が処理台のほぼ真上にくるよ
うに二つのコイル電流を制御し、電子サイクロトロン共
鳴を用いて高密度プラズマを発生させる。(Embodiment 1) FIG. 1 shows an embodiment of a dry etching apparatus according to the present invention. In this device, an etching gas is introduced into the vacuum processing chamber 1 and the microwave generator 2 is operated in 2.4
A high frequency of 5 GHz is generated, and this high frequency is transported to the vacuum processing chamber 1 through the waveguide 3 and the microwave introduction window 11 to generate gas plasma. Two solenoid coils 4 for magnetic field generation are arranged around the vacuum processing chamber for high-efficiency discharge, and the two coil currents are controlled so that the magnetic field of 875 Gauss is almost directly above the processing table, and electron cyclotron resonance is performed. To generate high density plasma.
【００１６】真空処理室１には処理台５があり、この上
にウエハ６を設置して、ガスプラズマによりエッチング
処理する。エッチングガスは、ガス導入口７から真空処
理室１に導入され、排気ポンプ８により真空処理室１の
外に排気される。ウエハを設置する処理台５にはＲＦ電
源１２を備え、４００Ｈｚから１３.５６ＭＨｚ までの
ＲＦバイアスを印加できる。The vacuum processing chamber 1 has a processing table 5 on which a wafer 6 is placed, and an etching process is performed by gas plasma. The etching gas is introduced into the vacuum processing chamber 1 through the gas inlet 7 and is exhausted to the outside of the vacuum processing chamber 1 by the exhaust pump 8. The processing table 5 on which the wafer is installed is equipped with an RF power source 12, and an RF bias of 400 Hz to 13.56 MHz can be applied.
【００１７】処理台の周りには、ガスプラズマに接触す
るようにアース電極が設置されている。真空処理室の内
壁側面にはＡｌ板１５が設置され、４００Ｈｚから13.5
6MHzまでのＲＦバイアスを印加できるように同期型のＲ
Ｆ電源１３に接続されている。同期型ＲＦ電源１３は、
処理台に接続されているＲＦ電源１２に接続され、ＲＦ
電源１２からの入力信号の位相変化，変調，増幅を行っ
て出力することができる。位相の変化は０から３６０度
までできる。変調としてパルス変調をかけた場合、パル
ス間の無バイアス時および電源オフ時に出力がアースさ
せるように設定できる。A ground electrode is installed around the processing table so as to come into contact with the gas plasma. An Al plate 15 is installed on the side surface of the inner wall of the vacuum processing chamber, and it is 13.5
Synchronous R to apply RF bias up to 6MHz
It is connected to the F power supply 13. The synchronous RF power supply 13 is
Connected to the RF power source 12 connected to the processing table,
The phase of the input signal from the power supply 12 can be changed, modulated, amplified, and output. The phase change can be from 0 to 360 degrees. When pulse modulation is applied as the modulation, the output can be set to be grounded when there is no bias between pulses and when the power is off.
【００１８】本装置に処理ガスとしてＣＨＦ3／ＣＨ2Ｆ
2混合ガス(ガス比２０：１）を５０sccm流し、全圧が５
ｍTorrになるようにして、口径０.３μｍ のホール構造
が形成されるようにレジストマスクを施したＳｉウエハ
上に形成された厚さ１.５μｍのＳｉＯ２ のエッチン
グを行う。CHF 3 / CH 2 F is used as a processing gas in this apparatus.
2 Mixed gas (gas ratio 20: 1) is flowed at 50sccm, total pressure is 5
Etching of SiO 2 having a thickness of 1.5 μm formed on a Si wafer having a resist mask so that a hole structure having a diameter of 0.3 μm is formed so as to have a mTorr.
【００１９】マイクロ波パワーを５００Ｗ、処理台温度
を−３０℃に設定し、処理台にかかるＲＦバイアスを１
３.５６ＭＨｚ ，４００Ｗとし、真空処理室内壁のＡｌ
には、処理台のバイアスと位相を１８０度ずらし、パル
ス間隔２.２ｍ 秒，パルス幅２２０μ秒（３００周期）
の変調をかけ、パワー２００Ｗで印加する。パルス間は
出力をアースする。このパルスは、堆積膜の堆積速度に
比べそのエッチング速度が５０％程大きくなるように設
定した値である。この条件で、処理物のＳiＯ2のエッチ
速度は、約８００ｎｍ／min ，対Ｓｉ選択比２０で真空
処理室にバイアスを印加せずにアースしたエッチングと
同等の性能である。真空処理室にバイアスをかけている
ため、内壁に付着した堆積物は、エッチングされ表面で
炭素およびＳｉは検出されない。このため、次の処理物
もほぼ同様の条件でエッチングが進む。The microwave power is set to 500 W, the processing table temperature is set to -30 ° C., and the RF bias applied to the processing table is set to 1
3.56MHz, 400W, Al on the inner wall of vacuum processing chamber
, The bias and phase of the processing table are shifted 180 degrees, the pulse interval is 2.2 msec, and the pulse width is 220 μsec (300 cycles).
Is applied and the power is applied at 200 W. Ground the output between pulses. This pulse has a value set so that the etching rate thereof is about 50% higher than the deposition rate of the deposited film. Under this condition, the etching rate of SiO 2 of the processed product is about 800 nm / min, and the etching performance is equivalent to that of the grounded etching without bias in the vacuum processing chamber at the Si selection ratio of 20. Since the vacuum processing chamber is biased, the deposit adhered to the inner wall is etched and carbon and Si are not detected on the surface. Therefore, the etching of the next processed product proceeds under substantially the same conditions.
【００２０】さらに、上述と同様のウエハを２００枚を
用意し、連続エッチングを行う。真空処理室にバイアス
を印加しない場合、真空処理室壁面にカーボンを含む堆
積膜が発生し、４０枚目以降でエッチングがホールの途
中で停止する現象が見られる。一方、真空処理室にＲＦ
バイアスを印加すると、１３０枚までエッチング速度，
選択比および被エッチング形状に変化は見られず、すべ
てのホールで下地のＳｉまでＳｉＯ2 はエッチングされ
る。これまでのエッチングでは、２５枚毎に真空処理室
のクリーニングを行っていたが、本発明の装置では、１
００枚毎のクリーニングで十分である。Further, 200 wafers similar to the above are prepared and continuous etching is performed. When no bias is applied to the vacuum processing chamber, a deposited film containing carbon is generated on the wall surface of the vacuum processing chamber, and it is observed that the etching stops in the middle of the hole after the 40th sheet. On the other hand, RF in the vacuum processing chamber
When a bias is applied, the etching rate is up to 130 sheets,
No change is seen in the selection ratio and the shape to be etched, and SiO 2 is etched to the underlying Si in all holes. In the etching up to now, the vacuum processing chamber was cleaned every 25 wafers.
Cleaning every 00 sheets is sufficient.
【００２１】このように、真空処理室壁面にパルスバイ
アスをかけることによって、クリーニング回数を１／４
に低減できる。また、内壁のＡｌは、Ｆラジカルによっ
てエッチングされない性質があるため、パルス間隔を短
くしてもほぼ同じ効果が得られる。In this way, by applying a pulse bias to the wall surface of the vacuum processing chamber, the number of cleanings can be reduced to 1/4.
Can be reduced to Further, Al on the inner wall has a property that it is not etched by F radicals, so that the same effect can be obtained even if the pulse interval is shortened.
【００２２】（実施例２）本発明によるドライエッチン
グ装置の一実施例を説明する。実施例１の装置を用い
て、図２に示す構造をマスクパターンの口径０.２μｍ
ホール１０９を形成するように、ＢＰＳＧ（ホウ素リン
ガラス）膜１０１（１.５μｍ ），Ｓｉ3Ｎ4（窒化ケイ
素）膜１０２（０.２μｍ）およびＳｉＯ2（酸化ケイ
素）膜１０３（０.０１μｍ）をエッチングする。初め
に、処理ガスとしてＣＦ4／ＣＯ混合ガス（ガス比１：
２）を５０sccm流し、全圧が５ｍTorrなるようにして、
ＢＰＳＧ膜をエッチングする。マイクロ波パワーを５０
０Ｗ，処理台温度を−３０℃に設定し、処理台にかかる
ＲＦバイアスを１３.５６ＭＨｚ ，２００Ｗとし、真空
処理室内壁のＡｌには、処理台のバイアスと位相を１８
０度ずらし、パルス間隔４.４ｍ秒 ，パルス幅２２０μ
秒の変調をかけ、パワー２００Ｗで印加する。パルス間
は出力をアースする。このパルスは、堆積膜の堆積速度
に比べそのエッチング速度は５０％程大きくなるように
設定した値である。真空処理室にバイアスをかけている
ため、内壁に付着した堆積物は、エッチングされ、残留
物は残らない。この条件で、ＢＰＳＧのエッチ速度は、
約４００ｎｍ／min ，対Ｓｉ3Ｎ4選択比１５である。４
分間エッチングすると、ＢＰＳＧ膜にホールが形成され
る。(Embodiment 2) An embodiment of the dry etching apparatus according to the present invention will be described. Using the apparatus of Example 1, the structure shown in FIG. 2 was used and the aperture of the mask pattern was 0.2 μm.
The BPSG (boron phosphorus glass) film 101 (1.5 μm), the Si 3 N 4 (silicon nitride) film 102 (0.2 μm) and the SiO 2 (silicon oxide) film 103 (0.01 μm) are formed so as to form the holes 109. ) Is etched. First, as a processing gas, a CF 4 / CO mixed gas (gas ratio 1:
Flow 2) at 50sccm so that the total pressure becomes 5mTorr.
Etch the BPSG film. 50 microwave power
0 W, the processing table temperature was set to -30 ° C., the RF bias applied to the processing table was 13.56 MHz, 200 W, and the Al of the inner wall of the vacuum processing chamber had a bias and phase of the processing table of 18 W.
0 degree shift, pulse interval 4.4 msec, pulse width 220 μ
A second modulation is applied and a power of 200 W is applied. Ground the output between pulses. This pulse has a value set so that the etching rate thereof is about 50% higher than the deposition rate of the deposited film. Since the vacuum processing chamber is biased, the deposit adhered to the inner wall is etched and no residue remains. Under this condition, the etch rate of BPSG is
It is about 400 nm / min and the selection ratio to Si 3 N 4 is 15. Four
Holes are formed in the BPSG film after etching for a minute.
【００２３】引き続き、ガス組成を変え、ＣＨＦ3／Ｃ
Ｈ2Ｆ2混合ガス(ガス比１０：１）を５０sccm流し、全
圧５ｍTorrでＳｉ3Ｎ4エッチングを行う。処理台にかか
るＲＦバイアスを１３.５６ＭＨｚ ，２００Ｗとし、真
空処理室内壁のＡｌへのバイアスは、混合ガスの堆積性
が大きいため、堆積物のエッチ速度を大きくする必要が
あるので、パルス間隔１.８ｍ秒 ，パワー３００Ｗにし
て印加する。Ｓｉ3Ｎ4のエッチ速度は、３００ｎｍ／mi
n ，対ＳｉＯ2 選択比１０である。１分間エッチングす
ると、Ｓｉ3Ｎ4膜にホールが形成される。Subsequently, the gas composition was changed to CHF 3 / C.
A H 2 F 2 mixed gas (gas ratio 10: 1) is flowed at 50 sccm, and Si 3 N 4 etching is performed at a total pressure of 5 mTorr. The RF bias applied to the processing table was set to 13.56 MHz and 200 W, and the bias to Al on the inner wall of the vacuum processing chamber had a large deposition property of the mixed gas. Therefore, it was necessary to increase the etching rate of the deposition. Apply with power of 300 W for 0.8 msec. The etch rate of Si 3 N 4 is 300 nm / mi
n, and the SiO 2 selection ratio is 10. After etching for 1 minute, holes are formed in the Si 3 N 4 film.
【００２４】さらに、ＢＰＳＧと同じ条件でＳｉＯ2 を
２秒程エッチングすると、基板とのコンタクトホールが
形成できる。Further, contact holes with the substrate can be formed by etching SiO 2 for about 2 seconds under the same conditions as BPSG.
【００２５】このように真空処理室内壁には、バイアス
によって堆積物が残らず、前のエッチングの影響を受け
ないので、同じ装置で異なるエッチングを連続して行う
ことができる。As described above, since the deposit does not remain on the inner wall of the vacuum processing chamber due to the bias and is not affected by the previous etching, different etching can be continuously performed by the same apparatus.
【００２６】（実施例３）本発明によるドライエッチン
グ装置の一実施例を図３に示す。この装置は、実施例１
の装置と、真空処理室１の材質のみが異なる。真空処理
室は、二つの部分から構成され、処理台の上部１６の材
質は石英、その下部はステンレスで形成されている。上
部と下部は、パッキン１８によって結合されている。石
英外壁は、マイクロ波が導入される部分を除いて、Ａｌ
がコーティングされ電極１７となっている。石英外壁電
極１７に同期型のＲＦ電源１３が接続されている。(Embodiment 3) FIG. 3 shows an embodiment of the dry etching apparatus according to the present invention. This device is the same as that of the first embodiment.
2 and the vacuum processing chamber 1 are made of different materials. The vacuum processing chamber is composed of two parts. The upper part 16 of the processing table is made of quartz and the lower part is made of stainless steel. The upper part and the lower part are connected by a packing 18. The quartz outer wall is made of Al except for the portion where microwaves are introduced.
Is coated to form the electrode 17. A synchronous RF power source 13 is connected to the quartz outer wall electrode 17.
【００２７】本装置に、本装置に処理ガスとしてＣｌ2
ガスを１００sccm流し、全圧が５ｍTorrとなるようにし
て、Ｓｉウエハ上に形成された厚さ１.５μｍ のpoly−
Ｓｉのエッチングを行う。マイクロ波パワーを６００
Ｗ、処理台温度を２５℃に設定し、処理台にかかるＲＦ
バイアスを２ＭＨｚ，５０Ｗとし、真空処理室外壁のＡ
ｌには、処理台のバイアスと位相を１８０度ずらし、パ
ルス間隔２.５ｍ 秒，パルス幅２５μ秒（５０周期）の
変調をかけ、パワー５０Ｗで印加する。パルス間は出力
をアースする。このパルスは、堆積膜の堆積速度に比べ
そのエッチング速度は５０％程大きくなるように設定し
た値である。この条件で、Ｓｉのエッチ速度は、約５０
０ｎｍ／min 、でこの値は、真空処理室にバイアスを印
加しないエッチ速度とほぼ同等である。In this apparatus, Cl 2 is used as a processing gas in this apparatus.
A gas of 100 sccm was flowed so that the total pressure was 5 mTorr, and a poly-layer having a thickness of 1.5 μm was formed on the Si wafer.
Si etching is performed. Microwave power 600
W, RF on the processing table by setting the processing table temperature to 25 ° C
Bias is set to 2MHz, 50W, and A on the outer wall of the vacuum processing chamber
The bias and the phase of the processing table are shifted by 180 degrees, the pulse interval is modulated to 2.5 msec and the pulse width is 25 μsec (50 cycles), and power is applied to l. Ground the output between pulses. This pulse has a value set so that the etching rate thereof is about 50% higher than the deposition rate of the deposited film. Under this condition, the etching rate of Si is about 50.
At 0 nm / min, this value is almost the same as the etching rate when no bias is applied to the vacuum processing chamber.
【００２８】さらに、上述と同様のウエハを１０００
枚、連続エッチングしても、エッチング速度に変化は見
られない。本発明の装置により、クリーニングは不要と
なる。Further, 1000 wafers similar to the above are used.
Even if one sheet is continuously etched, the etching rate does not change. With the device of the invention, no cleaning is required.
【００２９】本実施例はエッチング装置に限らず、例え
ば、ＲＩＥやマグネトロン型ＲＩＥ，ヘリコン共振型Ｒ
ＩＥ等の他の装置でも、同様の効果がある。またエッチ
ング材料もＳｉ，ＳｉＯ2 ，Ｓｉ3Ｎ4だけでなく、アル
ミニウム，タングステン，タングステンシリサイド，
銅，ＧａＡｓ，酸化チタン，チタン，白金，酸化タンタ
ル等の他の材料についても同様の効果がある。さらに、
処理ガスとして前述のガスに限らずＦ2，ＨＢｒ，Ｂ
ｒ2，ＳＦ6 などのハロゲンを含むガスおよび酸素を含
むガスを用いた場合も同様の効果がある。また本実施例
では、真空処理室内壁に印加するバイアスを処理物にか
かるバイアスを位相を１８０度ずらしているが、装置の
構成によっては、９０から２７０度ずらすことによって
効果が得られる場合がある。This embodiment is not limited to the etching apparatus, but may be, for example, RIE, magnetron type RIE, or helicon resonance type R.
Other devices such as the IE have the same effect. The etching material is not only Si, SiO 2 , Si 3 N 4, but also aluminum, tungsten, tungsten silicide,
Similar effects can be obtained with other materials such as copper, GaAs, titanium oxide, titanium, platinum, tantalum oxide. further,
The processing gas is not limited to the above-mentioned gases, but F 2 , HBr, B
The same effect is obtained when a gas containing halogen such as r 2 or SF 6 and a gas containing oxygen are used. Further, in the present embodiment, the bias applied to the inner wall of the vacuum processing chamber is shifted in phase by 180 degrees from the bias applied to the object to be processed. However, depending on the configuration of the apparatus, the effect may be obtained by shifting from 90 to 270 degrees. .
【００３０】さらに、中性ビームエッチングでも同様な
効果が得られる。Further, the same effect can be obtained by neutral beam etching.
【００３１】[0031]
【発明の効果】本発明によれば、エッチング性能を損な
うことなく、真空処理室のクリーニング回数を低減する
ことができる。According to the present invention, the number of times the vacuum processing chamber is cleaned can be reduced without impairing the etching performance.
【図１】本発明によるドライエッチング装置の一実施例
の断面図。FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of a dry etching apparatus according to the present invention.
【図２】本発明の実施例３で用いる被処理物の断面図。FIG. 2 is a sectional view of an object to be processed used in Example 3 of the present invention.
【図３】本発明によるドライエッチング装置の実施例２
の断面図。FIG. 3 is a second embodiment of the dry etching apparatus according to the present invention.
Sectional view of.
１…真空処理室、２…マイクロ波発生器、３…導波管、
４…ソレノイドコイル、５…処理台、６…ウエハ、７…
排気ポンプ、８…排気バルブ、９…コンダクタンスバル
ブ、１０…ガス流量コントローラ、１１…マイクロ波導
入窓、１２…ＲＦ電源、１３…同期型ＲＦ電源、１４…
アース電極、１５…Ａｌ内壁板。1 ... Vacuum processing chamber, 2 ... Microwave generator, 3 ... Waveguide,
4 ... Solenoid coil, 5 ... Processing table, 6 ... Wafer, 7 ...
Exhaust pump, 8 ... Exhaust valve, 9 ... Conductance valve, 10 ... Gas flow controller, 11 ... Microwave introduction window, 12 ... RF power supply, 13 ... Synchronous RF power supply, 14 ...
Ground electrode, 15 ... Al inner wall plate.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｃ Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｃ 9216−2Ｇ Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｆ (72)発明者 久▲禮▼ 得男 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 大路 譲 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication H01L 21/31 C H05H 1/46 C 9216-2G H01L 21/302 F (72) Inventor Hisashi ▲ Tokuo 1-280, Higashi Koikekubo, Kokubunji, Tokyo, Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor, Yuzuru Ohji 1-280, Higashi Koikeku, Kokubunji, Tokyo, Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd.
Claims (14)
を導入する手段，前記処理ガスを真空室外に排気する排
気装置および前記真空処理室内に高周波を印加できる電
極を有し、前記真空処理室内に設置した被処理物を処理
するドライエッチング装置において、前記真空処理室の
内壁面に高周波と位相をずらして高周波を印加すること
を特徴とするプラズマ処理装置。1. A vacuum processing chamber having means for introducing at least one processing gas into the vacuum processing chamber, an exhaust device for exhausting the processing gas to the outside of the vacuum chamber, and an electrode capable of applying high frequency to the vacuum processing chamber. A plasma processing apparatus for applying a high frequency to the inner wall surface of the vacuum processing chamber with a phase shifted from the high frequency in the dry etching apparatus for processing the object to be processed installed in the vacuum processing chamber.
面に印加する高周波がパルスであるプラズマ処理装置。2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the high frequency wave applied to the inner wall surface of the vacuum processing chamber is a pulse.
を導入する手段，前記処理ガスを真空室外に排気する排
気装置，プラズマを生成するための高周波を前記真空処
理室内に導入する手段および前記真空処理室内に高周波
を印加できる電極を有し、前記真空処理室内に設置した
被処理物を処理するプラズマ処理装置において、前記真
空処理室の内壁面に電極に印加する高周波と位相をずら
して高周波を印加することを特徴とするプラズマ処理装
置。3. A means for introducing at least one processing gas into the vacuum processing chamber, an exhaust device for exhausting the processing gas to the outside of the vacuum chamber, a means for introducing a high frequency wave for generating plasma into the vacuum processing chamber, and the above. In a plasma processing apparatus having an electrode capable of applying a high frequency in a vacuum processing chamber and processing an object to be processed installed in the vacuum processing chamber, a high frequency is generated by shifting the phase of the high frequency applied to the electrode on the inner wall surface of the vacuum processing chamber. A plasma processing apparatus, characterized in that:
であるプラズマ処理装置。4. The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the phase shift is 180 degrees.
面に印加する高周波がパルスであるプラズマ処理装置。5. The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the high frequency wave applied to the inner wall surface of the vacuum processing chamber is a pulse.
面に印加する高周波がパルスであるプラズマ処理装置。6. The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein the high frequency applied to the inner wall surface of the vacuum processing chamber is a pulse.
を導入する手段，前記処理ガスを真空室外に排気する排
気装置，プラズマを生成するための高周波を前記真空処
理室内に導入する手段および真空処理室内に高周波を印
加できる電極を有し、前記真空処理室内に設置した被処
理物を処理するプラズマ処理装置において、前記真空処
理室の内壁面にパルス高周波を印加することを特徴とす
るプラズマ処理装置。7. A means for introducing at least one processing gas into the vacuum processing chamber, an exhaust device for exhausting the processing gas to the outside of the vacuum chamber, a means for introducing a high frequency wave for generating plasma into the vacuum processing chamber, and a vacuum. In a plasma processing apparatus having an electrode capable of applying a high frequency in a processing chamber and processing an object to be processed installed in the vacuum processing chamber, a plasma processing characterized in that a pulsed high frequency is applied to an inner wall surface of the vacuum processing chamber. apparatus.
スのパルス間隔のパルス幅に対する比が８以上であるプ
ラズマ処理装置。8. The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein the ratio of the pulse interval of the pulse to the pulse width is 8 or more.
する前記高周波と前記電極に印加する前記高周波の出力
を独立に制御する手段を設けてなるプラズマ処理装置。9. A plasma processing apparatus according to claim 5, further comprising means for independently controlling outputs of the high frequency applied to the inner wall and the high frequency applied to the electrode.
スを導入する手段，前記処理ガスを真空室外に排気する
排気装置，プラズマを生成するための高周波を前記真空
処理室内に導入する手段および前記真空処理室内に高周
波を印加できる電極を有し、前記真空処理室内に設置し
た被処理物を処理するプラズマ処理装置において、前記
真空処理室の外側に高周波を印加するための電極を有す
ることを特徴とするプラズマ処理装置。10. A means for introducing at least one processing gas into the vacuum processing chamber, an exhaust device for exhausting the processing gas to the outside of the vacuum chamber, a means for introducing a high frequency wave for generating plasma into the vacuum processing chamber, and the above. A plasma processing apparatus having an electrode capable of applying a high frequency in the vacuum processing chamber and processing an object to be processed installed in the vacuum processing chamber, having an electrode for applying a high frequency to the outside of the vacuum processing chamber. And a plasma processing apparatus.
波によってプラズマを発生させ、前記プラズマ中で前記
処理ガスから生成したイオンを被処理物に入射すること
によって前記被処理物をエッチングするドライエッチン
グ方法において、前記プラズマ中で生成した前記イオン
を処理室内壁に入射することによって内壁の堆積を押さ
えながら、被処理物を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。11. Dry etching for etching an object to be processed by generating plasma by a high frequency using at least one kind of processing gas and injecting ions generated from the processing gas in the plasma into the object to be processed. In the method, the object to be processed is etched while suppressing the deposition of the inner wall by injecting the ions generated in the plasma into the inner wall of the processing chamber.
記イオンが入射していない時間に、前記内壁に前記イオ
ンを入射させながら、被処理物をエッチングするドライ
エッチング方法。12. The dry etching method according to claim 11, wherein the object to be processed is etched while the ions are incident on the inner wall while the ions are not incident on the object to be processed.
波によってプラズマを発生させ、前記プラズマ中で前記
処理ガスから生成したイオンを被処理物に入射すること
によって前記被処理物をエッチングするドライエッチン
グ方法において、前記被処理物上に形成された複数種類
の異なる層を同一装置で連続してエッチングするドライ
エッチング方法。13. A dry etching method for etching an object to be processed by generating plasma by high frequency using at least one kind of processing gas and injecting ions generated from the processing gas in the plasma to the object to be processed. In the method, a dry etching method of successively etching a plurality of different layers formed on the object to be processed with the same apparatus.
８，９または１０において、被処理物をドライエッチン
グするエッチング方法。14. Claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
8, 9, or 10, an etching method for dry-etching an object to be processed.
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|---|---|---|---|
| JP26000694A JP3520577B2 (en) | 1994-10-25 | 1994-10-25 | Plasma processing equipment |
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1994
- 1994-10-25 JP JP26000694A patent/JP3520577B2/en not_active Expired - Fee Related
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