JPH0822982A - Etching condition setting method for dry etching equipment - Google Patents

Etching condition setting method for dry etching equipment

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JPH0822982A
JPH0822982A JP7710295A JP7710295A JPH0822982A JP H0822982 A JPH0822982 A JP H0822982A JP 7710295 A JP7710295 A JP 7710295A JP 7710295 A JP7710295 A JP 7710295A JP H0822982 A JPH0822982 A JP H0822982A
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JP
Japan
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etching
etched
setting
electrode
constant
Prior art date
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Application number
JP7710295A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Naruge
康雄 成毛
Toru Watanabe
徹 渡辺
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0822982A publication Critical patent/JPH0822982A/en
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Abstract

PURPOSE:To make gas flow distribution uniform for material to be etched, by setting the radius of material to be etched, the distance from the electrode center to the farthest etching gas nozzle, the distance between electrodes, and a constant, setting arbitarily the numerical numbers of specified etching, setting specified constants from the numerical numbers, and setting unset numerical numbers. CONSTITUTION:When the radius of material 14 to be etched is R0, the distance from the center of an upper electrode 12 to the outermost etching gas nozzle is R, the distance between the upper electrode 12 and a lower electrode 13 is G, and A is a constant, the numerical numbers of the radius R0 where specified etching is performed, and the distances R, G are arbitrarily set. From the set numerical numbers R0, R and G, the constant A is set by a relational equation R=-AG+R0. This constant A is used, and the unset distance R or G is set by the relational equation. Thereby the distribution of gas flow for the material 14 to be etched can be made almost constant.

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、半導体集積回路製造工
程における配線材料のパターン形成工程で使用される平
行平板形ドライエッチング装置のエッチング条件設定方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of setting etching conditions for a parallel plate type dry etching apparatus used in a pattern forming process of a wiring material in a semiconductor integrated circuit manufacturing process.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路のより一層の高密度化に
伴なって使用される配線(通常はアルミニウム)パター
ンの最少寸法もますます細くなっている。これらの微細
パターンを形成するには、異方性エッチングの可能なド
ライエッチングが必要である。ドライエッチングには各
種の方法が存在するが、基本的には放電プラズマ中でハ
ロゲン等の反応性ガスを活性化し、これら活性種と被エ
ッチング材とを結合させ揮発性物質として排気除去する
ものである。ドライエッチング反応には物理的反応を示
す面と化学的反応を示す面が共存している。物理的反応
は、主としてエネルギーイオンによってエッチングされ
る反応であり、その特徴としては異方性は優れているが
試料選択性は乏しい。一方、化学的反応は主として中性
活性種によるものであり、試料選択性は優れているが等
方性エッチングが行なわれる。
2. Description of the Related Art The minimum size of a wiring (usually aluminum) pattern used as a semiconductor integrated circuit has been further increased in density. In order to form these fine patterns, dry etching capable of anisotropic etching is necessary. There are various methods for dry etching, but basically, reactive gas such as halogen is activated in discharge plasma, and these active species and the material to be etched are combined to remove as a volatile substance by exhausting. is there. A surface showing a physical reaction and a surface showing a chemical reaction coexist in the dry etching reaction. The physical reaction is a reaction that is mainly etched by energetic ions, and is characterized by excellent anisotropy but poor sample selectivity. On the other hand, the chemical reaction is mainly due to neutral active species, and although sample selectivity is excellent, isotropic etching is performed.

【0003】上記両方の反応のうちどちらが支配的であ
るかは、エッチング方式、使用ガス、被エッチング材に
よっても異なるが、顕著な例はアルミニウム膜をエッチ
ングする場合である。アルミニウム膜は塩素ガスでエッ
チングされるが、この反応は著しく化学的反応であり、
アルミニウム膜はプラズマの助けがなかくても塩素ガス
を吹き付けただけでもエッチングが進行する。
Which of the above two reactions is dominant depends on the etching method, the gas used and the material to be etched, but a remarkable example is the case of etching an aluminum film. The aluminum film is etched with chlorine gas, but this reaction is a very chemical reaction,
The etching of the aluminum film proceeds even without the help of plasma or even by blowing chlorine gas.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに化学的反応が支配的であるアルミニウム膜などの物
質を被エッチング材とするドライエッチングを行なう場
合、エッチングガスの流れの分布によってエッチング速
度の分布が大きく変わるという問題がある。したがっ
て、平行平板形ドライエッチング装置を使用する場合、
一対の対向電極の電極間距離とか被エッチング材の寸法
を他の要因のために変化させたときにはエッチングガス
の流れの分布が変化して被エッチング材の面内における
エッチンング速度の均一性(面内均一性)が変化すると
いう現象が生じる。そこで、上記エッチング速度の面内
均一性を良くするためには、前記電極間距離とか被エッ
チング材の寸法を変化させた後に改めてエッチング条件
等を変化させて最適条件を捜し出す必要が生じるので面
倒な手数が必要になるという欠点があった。
By the way, in the case of performing dry etching using a material such as an aluminum film whose chemical reaction is dominant as a material to be etched as described above, the etching rate depends on the distribution of the flow of the etching gas. There is a problem that the distribution changes greatly. Therefore, when using a parallel plate type dry etching device,
When the distance between the pair of opposing electrodes or the dimension of the material to be etched is changed due to other factors, the distribution of the flow of the etching gas changes and the uniformity of the etching rate within the surface of the material to be etched (in-plane The phenomenon that the (uniformity) changes occurs. Therefore, in order to improve the in-plane uniformity of the etching rate, it is necessary to change the etching conditions and the like again after changing the distance between the electrodes or the dimensions of the material to be etched, which is troublesome. It had the drawback of requiring labor.

【0005】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、電極間距離とか被エッチング材の寸法を変えてもエ
ッチング速度の面内均一性が良いエッチング条件を極め
て容易に設定することが可能になる平行平板形ドライエ
ッチング装置におけるエッチング条件の設定方法を提供
するものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to very easily set etching conditions with good in-plane uniformity of etching rate even if the distance between electrodes or the dimension of the material to be etched is changed. The present invention provides a method for setting etching conditions in a parallel plate type dry etching apparatus.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のエッチング条件の設定方法は、平行平板形
ドライエッチング装置における被エッチング材の半径を
R0、エッチングガス噴出孔を有する電極における電極
の中心から最も外側のガス噴出孔までの距離をR、電極
間距離をG、定数をAで表した場合、所定のエッチング
が行われるR0、R、Gの数値を任意設定する工程と、
そのR0、R、GからR=−AG+R0の関係式によ
り、定数Aを設定する工程と、異なる半径の被エッチン
グ材をエッチングする時に、RまたはGの一方の数値を
任意に設定し、そのRまたはGの数値、異なる半径R0
及び設定された定数Aを用いて、上記関係式により未設
定のRまたはGを設定する工程とを有する。
In order to achieve the above object, a method for setting etching conditions according to the present invention is a method of setting a radius R0 of a material to be etched in a parallel plate type dry etching apparatus and an electrode having an etching gas ejection hole. When the distance from the center of the electrode to the outermost gas ejection hole is R, the distance between the electrodes is G, and the constant is A, a step of arbitrarily setting the numerical values of R0, R, and G at which predetermined etching is performed,
According to the relational expression of R = -AG + R0 from R0, R, and G, the step of setting the constant A, and when etching a material to be etched having a different radius, one of R and G is arbitrarily set and Or the value of G, different radius R0
And a step of setting an unset R or G by the above relational expression using the set constant A.

【0007】[0007]

【作用】本発明で提供する手段を用いると、電極間距離
とか被エッチング材の寸法を変化させた場合でも被エッ
チング材に対するガス流の分布がほぼ一定になるので、
エッチンング速度の面内均一性が良好に得られる。
When the means provided by the present invention is used, the distribution of the gas flow with respect to the material to be etched becomes substantially constant even when the distance between the electrodes or the dimension of the material to be etched is changed.
Good in-plane uniformity of etching speed can be obtained.

【0008】[0008]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳
細に説明する。第1図において、10はエッチング室を
形成する真空容器であって接地されており、その内部
(エッチング室11)には上下側で相対向する平行平板
形の上部電極12および下部電極13が設けられてお
り、この両電極12,13相互間の距離を可変設定可能
になっている。14は被エッチング材であり、所定の直
径の半導体ウエハの表面上に主として化学的反応でエッ
チングされるアルミニウムを主成分とする合金膜が形成
された上にレジストパターンが形成されたものであっ
て、前記下部電極13上に(図示せず)を介してたとえ
ば1枚だけ載置されている。この下部電極13は、真空
容器10に対して電気的に絶縁されており、マッチング
ネットワーク15を介して高周波電力発生用の高周波電
源に接続されている。これに対して、前記上部電極12
は中空上になっており、その中央部はエッチングガス導
入管17に連通するとともに接地されており、さらに前
記被エッチング材14に対向する電極面には、第2図に
示すように被エッチンング材14に対向してほぼ円形に
配置された多数の小さなエッチングガス噴出孔18が設
けられている。なお、19は真空容器10のガス排気
孔、20は下部電極13を冷却するための冷却水の出入
口、21は真空容器10を一定温度に加熱するためのヒ
ータコイルである。上記ドライエッチング装置において
は、真空容器10の外部からエッチングガス導入管17
を通して導入されたエッチングガスは上部電極12の多
数のエッチングガス噴出孔18からエッチング室11内
部に噴出される。そして、高周波電源16からの高周波
電力が両電極12,13間に印加されることによって反
応性イオンエッチング方式によるドライエッチングが行
なわれる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In FIG. 1, 10 is a vacuum container forming an etching chamber, which is grounded, and inside of which (etching chamber 11) is provided a parallel plate-shaped upper electrode 12 and a lower electrode 13 which are opposed to each other on the upper and lower sides. The distance between the electrodes 12 and 13 can be variably set. Reference numeral 14 denotes a material to be etched, which has a resist pattern formed on the surface of a semiconductor wafer having a predetermined diameter, on which an alloy film containing aluminum as a main component which is mainly etched by a chemical reaction is formed. Only one sheet is placed on the lower electrode 13 via (not shown). The lower electrode 13 is electrically insulated from the vacuum container 10 and is connected to a high frequency power source for generating high frequency power via a matching network 15. On the other hand, the upper electrode 12
Is hollow, and its central portion communicates with the etching gas introducing pipe 17 and is grounded. Further, the electrode surface facing the material to be etched 14 has a material to be etched as shown in FIG. A large number of small etching gas ejection holes 18 are arranged in a substantially circular shape so as to oppose to each other. In addition, 19 is a gas exhaust hole of the vacuum container 10, 20 is an inlet / outlet of cooling water for cooling the lower electrode 13, and 21 is a heater coil for heating the vacuum container 10 to a constant temperature. In the dry etching apparatus, the etching gas introduction pipe 17 is provided from the outside of the vacuum container 10.
The etching gas introduced through the above is ejected into the etching chamber 11 from the numerous etching gas ejection holes 18 of the upper electrode 12. Then, high-frequency power from the high-frequency power source 16 is applied between the electrodes 12 and 13 to perform dry etching by the reactive ion etching method.

【0009】ここで、被エッチング材14の半径をR
0、上部電極12におけるガス噴出孔形成領域の半径
(換言すれば上部電極12の電極面における中心から最
も外側のガス噴出孔までの距離)をR、電極間距離をG
で表わすものとする。いま、前記Gをたとえば70mmに
固定し、被エッチンング材14として表面にアルミニウ
ム膜が形成された直径が約127mm(5インチ)の半導
体ウエハ(つまりR0=63.5mm)を使用し、エッチ
ングガスとして(たとえばBcl3 とCl2 との混合ガ
スを使用した場合、上部電極12のRをいろいろと変化
させたとき(つまり、それぞれRが異なる複数の上部電
極を順次交換して使用したとき)、第3図に示すように
R=39mmのときにエッチング速度の面内均一性が良好
であった。このことからR=−AG+R0の関係式が得
られるとともに定数Aは約0.34であることが算出さ
れる。
Here, the radius of the material to be etched 14 is R
0, the radius of the gas ejection hole formation region in the upper electrode 12 (in other words, the distance from the center of the electrode surface of the upper electrode 12 to the outermost gas ejection hole) is R, and the inter-electrode distance is G
Shall be represented by. Now, by fixing G to 70 mm, for example, a semiconductor wafer having an aluminum film formed on the surface and having a diameter of about 127 mm (5 inches) (that is, R0 = 63.5 mm) is used as the material to be etched 14, and the etching gas is used. (For example, when a mixed gas of Bcl3 and Cl2 is used, when R of the upper electrode 12 is changed variously (that is, when a plurality of upper electrodes having different Rs are sequentially replaced and used), FIG. As shown in Fig. 5, the in-plane uniformity of the etching rate was good when R = 39 mm, which gave the relational expression of R = -AG + R0 and calculated that the constant A was about 0.34. It

【0010】このように均一性が良いエッチング条件に
おいて定数Aを求めておくことにより、電極間距離Gと
か被エッチンング材14の寸法(2R0)を変化させた
場合でも前記の関係式をほぼ満足するRを算出してこの
Rを有する上部電極を使用すれば、被エッチング材上の
ガス流の流れの分布を一定に保つことができるのでエッ
チング速度の面内均一性が良好に得られる。したがっ
て、非常に簡単な手数だけで、つまり改めてエッチング
条件を捜し出すための面倒な手数を必要としないでエッ
チング速度の面内均一性が良好に得られる。因みに、G
=100mmにする必要が生じた場合には、R=63.5
−0.34×100=29.5mmが求まるのでRが約3
0mmの上部電極に交換すればよい。また、ウエハを5イ
ンチのものから152.4mm(6インチ)のもの(つま
り、R0=76.2mmに交換して下部電極13上に載置
した場合には、G=70mmのときR=76.2−0.3
4×70=52.4mmが求まるのでRが約50mmの上部
電極に交換すればよい。
By obtaining the constant A under the etching condition with good uniformity, the above relational expression is substantially satisfied even when the inter-electrode distance G or the dimension (2R0) of the material to be etched 14 is changed. When R is calculated and the upper electrode having this R is used, the distribution of the gas flow on the material to be etched can be kept constant, so that the in-plane uniformity of the etching rate can be excellently obtained. Therefore, the in-plane uniformity of the etching rate can be satisfactorily obtained with a very simple procedure, that is, without the need for a troublesome procedure for finding the etching condition again. By the way, G
= 100 mm, it becomes R = 63.5.
-0.34 × 100 = 29.5mm is obtained, so R is about 3
Replace with a 0 mm upper electrode. Further, when the wafer is changed from 5 inches to 152.4 mm (6 inches) (that is, when R0 = 76.2 mm is replaced and placed on the lower electrode 13), R = 76 when G = 70 mm. .2-0.3
Since 4 × 70 = 52.4 mm can be obtained, it suffices to replace the upper electrode with R of about 50 mm.

【0011】なお、本発明は一度に処理する半導体ウエ
ハの枚数が1枚である(いわゆる枚葉式)場合にウエハ
とガス流との関係を一定に設定することが容易であるの
で特に有効であり、真空容器10の複数のガス排気孔1
9が下部電極13の周辺で下部電極13を中心に対称的
な位置に設られている場合に、被エッチンング材上のガ
ス流が平均化されるのでエッチング速度の面内均一性が
一層良好になる。
The present invention is particularly effective because it is easy to set the relationship between the wafer and the gas flow constant when the number of semiconductor wafers to be processed at one time is one (so-called single wafer type). Yes, a plurality of gas exhaust holes 1 of the vacuum container 10
When 9 is provided around the lower electrode 13 at a symmetrical position with respect to the lower electrode 13, the gas flow on the material to be etched is averaged, so that the in-plane uniformity of the etching rate is further improved. Become.

【0012】[0012]

【発明の効果】上述したように本発明の平行平板形ドラ
イエッチング装置におけるエッチング条件の設定方法よ
れば、電極間距離や被エッチング材の寸法を変えても、
エッチング速度の面内均一性が良いエッチング条件を極
めて容易に設定することができる。
As described above, according to the method for setting the etching conditions in the parallel plate type dry etching apparatus of the present invention, even if the distance between the electrodes or the dimension of the material to be etched is changed,
It is possible to extremely easily set the etching conditions with good in-plane uniformity of the etching rate.

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

【図1】本発明に係る平行平板形ドライエッチング装置
を示す構成説明図である。
FIG. 1 is a structural explanatory view showing a parallel plate type dry etching apparatus according to the present invention.

【図2】図1中の上部電極を取り出して被エッチング材
に対向する電極面を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing an electrode surface of an upper electrode in FIG. 1 which is taken out and faces an etching target material.

【図3】図1の装置においてエッチングガス噴出孔形成
領域の半径Rが相異なる上部電極を使用した場合におけ
るエッチング速度の面内均一性の実測データを示す特性
図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing measured data of in-plane uniformity of etching rate when upper electrodes having different radii R of etching gas ejection hole forming regions are used in the apparatus of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 真空容器 11 エッチング室 12 上部電極 13 下部電極 14 被エッチング材 17 エッチングガス導入管 18 エッチングガス噴出孔 19 ガス排気孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vacuum container 11 Etching chamber 12 Upper electrode 13 Lower electrode 14 Etching material 17 Etching gas introduction pipe 18 Etching gas ejection hole 19 Gas exhaust hole

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被エッチング材材を載置する第一の電極
と、前記被エッチング材に対向する領域にエッチングガ
ス噴出孔が多数形成された前記第一の電極に対向する第
二の電極とを有する平行平板形ドライエッチング装置に
おける所定の被エッチング材に対するエッチング条件の
設定方法において、前記被エッチング材の半径をR0、
前記第二の電極における電極の中心から最も外側のエッ
チングガス噴出孔までの距離をR、前記電極間の距離を
G、定数をAで表した場合に、 所定のエッチングが行われる前記R0、R、Gの数値を
任意に設定する工程と、 前記設定されたR0、R、GからR=−AG+R0の関
係式により、定数Aを設定する工程と、 前記所定のエッチングにおける被エッチング材の半径と
は異なる半径の被エッチング材をエッチングする時に、
前記RまたはGのうち一方の数値を任意に設定し、前記
任意に設定したRまたはGの数値、前記異なる半径R
0、および前記設定された定数Aを用いて、前記関係式
により未設定のRまたはGを設定する工程とを有するこ
とを特徴とするエッチング条件の設定方法。
1. A first electrode on which a material to be etched is placed, and a second electrode facing the first electrode having a large number of etching gas ejection holes formed in a region facing the material to be etched. In a method of setting etching conditions for a predetermined material to be etched in a parallel plate type dry etching apparatus having:
When the distance from the center of the electrode of the second electrode to the outermost etching gas ejection hole is R, the distance between the electrodes is G, and the constant is A, the predetermined etching is performed R0, R , G, the steps of arbitrarily setting the numerical values of G, the step of setting a constant A by the set relational expression of R0, R, G to R = -AG + R0, and the radius of the material to be etched in the predetermined etching. When etching materials with different radii,
One of the values of R or G is arbitrarily set, the value of R or G set arbitrarily, and the different radius R
0, and using the set constant A, a step of setting an unset R or G by the relational expression, the etching condition setting method.
JP7710295A 1995-03-09 1995-03-09 Etching condition setting method for dry etching equipment Pending JPH0822982A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011091420A (en) * 1999-07-13 2011-05-06 Nordson Corp High-speed symmetrical plasma treatment system

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