JPH08319588A - Plasma etching device - Google Patents
Plasma etching deviceInfo
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- JPH08319588A JPH08319588A JP15519396A JP15519396A JPH08319588A JP H08319588 A JPH08319588 A JP H08319588A JP 15519396 A JP15519396 A JP 15519396A JP 15519396 A JP15519396 A JP 15519396A JP H08319588 A JPH08319588 A JP H08319588A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はスパッタエッチング
装置に係り、特に低い圧力下で処理するものに好敵なス
パッタエッチング装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputter etching apparatus, and more particularly to a sputter etching apparatus which is suitable for processing under a low pressure.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の装置は、特開昭57−15538
4号に記載のように、高周波電極と対向電極とを真空室
内に互いに平行して配置し、ガス導入孔より導入された
ガスをイオン化して試料表面をスパッタエッチングする
平行平板型高周波スパッタエッチング装置において、接
地電位に対し正の電位を有し、かつ、ガス導入孔を有す
る導入陽電極を設けたものがあった。2. Description of the Related Art A conventional device is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-15538.
As described in No. 4, a parallel plate type high frequency sputter etching apparatus in which a high frequency electrode and a counter electrode are arranged in parallel with each other in a vacuum chamber, and a gas introduced from a gas introduction hole is ionized to sputter-etch a sample surface. In some cases, an introduction positive electrode having a positive potential with respect to the ground potential and having a gas introduction hole is provided.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、磁界
の作用を利用して低い圧力下でプラズマを発生させる場
合については配慮されておらず、高周波電極と対向電極
との間に生じる放電中の電子が導入陽電極に素早く流
れ、放電中の電子に磁界の作用があまり寄与せず、強い
プラズマを発生させることができないという問題があっ
た。The above-mentioned prior art does not take into consideration the case where plasma is generated under a low pressure by utilizing the action of a magnetic field, and during the discharge generated between the high frequency electrode and the counter electrode. However, there is a problem that the electrons of the above flow quickly to the introduction positive electrode, the action of the magnetic field does not contribute much to the electrons during the discharge, and strong plasma cannot be generated.
【0004】本発明の目的は、磁界の作用を充分利用し
てプラズマ密度を高くし処理速度の高いスパッタエッチ
ング装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a sputter etching apparatus which makes full use of the action of a magnetic field to increase the plasma density and has a high processing speed.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的は、電磁界の作
用を利用して試料上部に発生させたプラズマ中の電子に
反撥力を付与する手段を設けることにより、達成され
る。The above object can be achieved by providing a means for imparting a repulsive force to the electrons in the plasma generated above the sample by utilizing the action of the electromagnetic field.
【0006】このことにより、プラズマの空間中の電子
が反試料側に流れるのを防止し、プラズマの空間中に電
子を反撥させて保有させることで、電子に磁界の作用を
充分寄与させることができ、プラズマ密度を高くするこ
とができる。これにより、プラズマ処理の処理速度を高
くすることができる。As a result, the electrons in the plasma space are prevented from flowing to the side opposite to the sample, and the electrons are repelled and held in the plasma space, thereby sufficiently contributing the action of the magnetic field to the electrons. Therefore, the plasma density can be increased. Thereby, the processing speed of the plasma processing can be increased.
【0007】[0007]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1から図4によ
り説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0008】図1はプラズマエッチング装置である磁界
併用型スパッタエッチング装置を示したものである。処
理容器1はガス導入口7と排気口8を有し、この場合、
アルゴンガスを導入すると同時に排気を行うことによっ
て定常の低圧雰囲気に保持される。FIG. 1 shows a magnetic field combined type sputter etching apparatus which is a plasma etching apparatus. The processing container 1 has a gas introduction port 7 and an exhaust port 8, and in this case,
A steady low-pressure atmosphere is maintained by introducing argon gas and evacuating it at the same time.
【0009】反応容器1は直流的にアースに接続されて
いる。ウェハ12を載置するカソード電極3はカップリ
ングキャパシタ4、マッチングボックス5を介してプラ
ズマ発生用の高周波電源6に接続されている。カソード
電極3は絶縁材でできた支持材11によって反応容器1
に取り付けられている。カソード電極3の対向面には絶
縁体2が設けてあり、処理容器1の上部開口部を密封す
るように取り付けてある。絶縁体2は直流的にはアース
と絶縁されている。絶縁体2の裏面(図の上側)には放
電空間、すなわち、ウェハ12の上部空間に磁場を導入
するための磁石要素9と、それを回転させるモータ10
が設置されている。The reaction vessel 1 is directly connected to the ground. The cathode electrode 3 on which the wafer 12 is placed is connected to a high frequency power source 6 for plasma generation via a coupling capacitor 4 and a matching box 5. The cathode electrode 3 is made up of a support material 11 made of an insulating material, and the reaction container 1
Attached to. An insulator 2 is provided on the opposite surface of the cathode electrode 3 and is attached so as to seal the upper opening of the processing container 1. The insulator 2 is galvanically isolated from the ground. On the back surface (upper side of the drawing) of the insulator 2, a magnet element 9 for introducing a magnetic field into the discharge space, that is, the upper space of the wafer 12, and a motor 10 for rotating the magnet element 9.
Is installed.
【0010】このように構成された装置により、高周波
電源6によってカソード3に高周波電圧を印加するとカ
ソード3と処理容器1との間で放電が開始され、ウェハ
12上部に放電が広がり、ウェハ12の上部空間には磁
石要素9の発生する磁界の作用によって強いプラズマが
形成される。発生したプラズマは処理容器1がアースに
接続されているため、ほぼアース電位に保持される。一
方、カソード電極3はカップリングキャパシター4によ
って直流的に負の電位となり、プラズマとの間にイオン
シースができて大きな電位差(自己バイアス電圧)が発
生する。絶縁体2はプラズマからの高速電子、すなわ
ち、カソード電極3の面に対して直角方向に飛びだしイ
オンシースを通加した電子によってチャージアップし、
プラズマに対して負電位となり、プラズマ中の電子を反
撥して絶縁体2側に流れ込むのを防ぎ、プラズマ中に多
くの電子を浮遊させ、磁界の作用を受けてプラズマは高
密度に保たれる。When a high-frequency voltage is applied to the cathode 3 by the high-frequency power source 6 by the apparatus configured as described above, the discharge is started between the cathode 3 and the processing container 1, and the discharge spreads on the upper part of the wafer 12 to cause the discharge of the wafer 12. A strong plasma is formed in the upper space by the action of the magnetic field generated by the magnet element 9. The generated plasma is kept substantially at the ground potential because the processing vessel 1 is connected to the ground. On the other hand, the cathode electrode 3 has a DC negative potential due to the coupling capacitor 4, and an ion sheath is formed between the cathode electrode 3 and the plasma to generate a large potential difference (self-bias voltage). The insulator 2 is charged up by high-speed electrons from the plasma, that is, electrons that fly out in a direction perpendicular to the surface of the cathode electrode 3 and are added through the ion sheath,
It has a negative potential with respect to plasma, prevents electrons in the plasma from repelling and flowing into the insulator 2 side, floating many electrons in the plasma, and keeping the plasma at a high density by the action of the magnetic field. .
【0011】例えば、高周波電力400W、アルゴン圧
力5mTorr(0.7Pa)でシリコン酸化膜をスパ
ッタエッチングしたら、この場合、エッチング速度は1
00nm/min、自己バイアス電圧は−300Vであ
った。ところが、絶縁体2を従来のようにアノード電極
にして導体としアースに接続した場合は、アノード電極
とプラズマの電位差は1/10程度に小さくなってしま
いプラズマ中から電子がアノード電極に流れ、プラズマ
中の電子の密度が低下するので、この場合、上記と同じ
条件でスパッタエッチングを行なうとエッチング速度は
40nm/minとなって処理速度が低下する。なお、
このときの自己バイアス電圧は−600Vであった。For example, if the silicon oxide film is sputter-etched at a high-frequency power of 400 W and an argon pressure of 5 mTorr (0.7 Pa), the etching rate is 1 in this case.
The self bias voltage was 00 nm / min and -300V. However, when the insulator 2 is used as an anode electrode and is connected to the ground as a conductor as in the conventional case, the potential difference between the anode electrode and the plasma is reduced to about 1/10, and electrons flow from the plasma to the anode electrode to cause the plasma. Since the density of electrons in the inside decreases, in this case, if the sputter etching is performed under the same conditions as above, the etching rate becomes 40 nm / min, and the processing rate decreases. In addition,
The self-bias voltage at this time was -600V.
【0012】また、アルミニウム等の導体をスパッタエ
ッチングした場合には、ウェハ12のアルミニウムがス
パッタされ絶縁体2の表面にウェハ12の形状と相似の
円板状のアルミニウム膜が形成され、絶縁体2が電気的
にフローティング状態に保たれていても円板状のアルミ
ニウム膜の端部に電子がチャージし、ウェハ12の上方
中央部の空間でのプラズマ密度が低下するとともに、ウ
ェハ12に対するエッチング密度分布が周辺部で高くな
るという現象が生じた。この場合は絶縁体2の表面に図
2および図3に示すようにオーバーハングをつけた溝2
3を形成しアルミニウムが付着しても不連続となるよう
にし、電子のチャージを各部分に保持させることによっ
て、高密度のプラズマを保持させることができる。When a conductor such as aluminum is sputter-etched, aluminum of the wafer 12 is sputtered and a disk-shaped aluminum film similar to the shape of the wafer 12 is formed on the surface of the insulator 2. Are electrically kept in a floating state, electrons are charged at the end of the disk-shaped aluminum film, the plasma density in the space at the upper center of the wafer 12 is reduced, and the etching density distribution for the wafer 12 is reduced. Occurs in the peripheral area. In this case, the groove 2 having an overhang on the surface of the insulator 2 as shown in FIGS.
By forming 3 and making it discontinuous even if aluminum adheres, and by keeping the electron charge in each part, high density plasma can be held.
【0013】この場合の絶縁板2はアルミナの平板21
と同じくアルミナでなる複数の凸形リング22とにより
構成されており、凸形リング22は凸側を平板21側に
向けて平板21の溝内に押し込んで固定してある。この
ような凸形リング22と平板21の溝加工はアルミナの
素材の間に行なえば容易に行なえ、凸形リング22を平
板21に設けた溝に差し込んだ後焼結することによって
固定できる。また、接着強度が必要な場合にはアルミナ
を主体とした接着剤を用いて行なえば良い。プラズマに
対する耐熱性は全く問題がなく、500℃程度の加熱も
可能である。The insulating plate 2 in this case is a flat plate 21 of alumina.
And a plurality of convex rings 22 made of alumina, the convex ring 22 is fixed by being pushed into the groove of the flat plate 21 with the convex side facing the flat plate 21 side. The groove processing of the convex ring 22 and the flat plate 21 can be easily performed if it is performed between alumina materials, and it can be fixed by inserting the convex ring 22 into the groove provided in the flat plate 21 and then sintering. If adhesive strength is required, an alumina-based adhesive may be used. There is no problem in heat resistance to plasma, and heating at about 500 ° C. is possible.
【0014】また、この場合は、平板21を溝付とした
が、溝を付けずに凸形リング22を接着,固定しても良
い。In this case, the flat plate 21 is provided with the groove, but the convex ring 22 may be adhered and fixed without the groove.
【0015】なお、これによればシリコン酸化膜をスパ
ッタエッチングしたときの先の条件と同条件でアルミニ
ウムをスパッタエッチングしたら、スパッタ速度および
自己バイアス電圧ともシリコン酸化膜のときと同等であ
った。According to this, when aluminum was sputter-etched under the same conditions as the previous conditions when the silicon oxide film was sputter-etched, both the sputter rate and the self-bias voltage were the same as those for the silicon oxide film.
【0016】また、この場合は、絶縁板2をアルミナの
平板21および凸形リング22で形成したが、図4に示
すように構成しても同様の効果がある。In this case, the insulating plate 2 is formed of the alumina flat plate 21 and the convex ring 22. However, the same effect can be obtained by configuring the insulating plate 2 as shown in FIG.
【0017】図4による絶縁板2は石英板24とレジス
ト(マスク材)25から構成されており、マスク材25
のパターン溝26の裏側で石英板24がマスク材25の
底部をえぐるように等方的なウェットエッチされてい
る。これにより、エッチ溝27内にはスパッタされた金
属粒子が付着しない陰の部分が形成されている。The insulating plate 2 shown in FIG. 4 comprises a quartz plate 24 and a resist (mask material) 25.
The quartz plate 24 is isotropically wet-etched on the back side of the pattern groove 26 so as to engrave the bottom portion of the mask material 25. As a result, a shadow portion where the sputtered metal particles do not adhere is formed in the etch groove 27.
【0018】なお、本一実施例では絶縁板2全体が絶縁
物で形成してあるものについて述べたが、内部にアース
された導体が入っていても良い。なお、このときは、少
なくとも放電空間に接する面の導体は完全に絶縁物で被
膜してあることが必要である。Although the insulating plate 2 is entirely made of an insulating material in this embodiment, a grounded conductor may be contained therein. At this time, at least the conductor on the surface in contact with the discharge space must be completely coated with an insulator.
【0019】また、本一実施例ではカソード電極3の回
りに設置された処理容器1の側壁があるが、別に設置し
たアース電極をカソード電極の回りに設けても良い。Further, in the present embodiment, the side wall of the processing container 1 installed around the cathode electrode 3 is provided, but a separately installed earth electrode may be installed around the cathode electrode.
【0020】次に、本発明の他の実施例を図5および図
6により説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【0021】図5において図1と同符号は同一部材を示
す。本図が図1と異なる点は、絶縁体2の代わりに絶縁
物でできた支持材13を介してアノード電極14を処理
容器1に取り付け、アノード電極14に負の電位を与え
る直流電源15が接続してある点である。5, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same members. 1 is different from FIG. 1 in that the anode electrode 14 is attached to the processing container 1 via a support material 13 made of an insulator instead of the insulator 2, and a DC power supply 15 for giving a negative potential to the anode electrode 14 is provided. The point is that they are connected.
【0022】このように構成された装置に寄り、この場
合、ウェハ12にシリコン酸化膜上にアルミニウムを膜
付けしたものを用い、高周波電源6によってカソード電
極3に高周波電圧を印加するとカソード電極3と処理容
器1との間で放電が開始され、ウェハ12上部に放電が
広がり、ウェハ12と上部空間には磁石要素9の発生す
る磁界の作用によって強いプラズマが形成される。発生
したプラズマは処理容器1がアースに接続されているた
めほぼアース電位に保持される。一方、カソード電極3
はカップリングキャパシタ4によって直流的負電位とな
り、プラズマとの間に大きな電位差(自己バイアス電
圧)を発生し、イオンシースを形成する。To the apparatus constructed as described above, in this case, a wafer 12 having a silicon oxide film coated with aluminum is used, and when a high frequency voltage is applied to the cathode electrode 3 by the high frequency power source 6, Electric discharge is started between the processing container 1 and the electric discharge, and the electric discharge spreads over the wafer 12, and strong plasma is formed in the wafer 12 and the upper space by the action of the magnetic field generated by the magnet element 9. The generated plasma is maintained at substantially the ground potential because the processing container 1 is connected to the ground. On the other hand, the cathode electrode 3
Becomes a DC negative potential due to the coupling capacitor 4 and generates a large potential difference (self-bias voltage) with the plasma to form an ion sheath.
【0023】一方、アノード電極14は直流電源15に
よって負電位に保ち、プラズマからの高速電子、すなわ
ち、カソード電極3の面に対して直角方向に飛びだしイ
オンシースを通過した電子を反撥してアノード電極14
側に流れ込むのを防いでいるので、アノード電極14を
アースに接続した従来の場合に比較してアノード電極1
4部に大きなイオンシースが形成される。この二つのシ
ースによって電子は放電空間に保持されるとともに磁界
の作用を受けて高密度のプラズマ形成がされる。On the other hand, the anode electrode 14 is kept at a negative potential by the DC power source 15 and repels high-speed electrons from the plasma, that is, electrons that fly out in the direction perpendicular to the surface of the cathode electrode 3 and pass through the ion sheath, and repel the anode electrode. 14
Since it is prevented from flowing into the side, the anode electrode 1 is compared with the conventional case in which the anode electrode 14 is connected to the ground.
A large ion sheath is formed on the 4th part. Electrons are held in the discharge space by these two sheaths, and a high-density plasma is formed under the action of a magnetic field.
【0024】図6は高周波電力400W、アルゴン圧力
5mTorr(0.7Pa)でアルミニウム膜をエッチ
ングした場合の、エッチング速度と自己バイアス電圧
の、アノード電極に印加する直流電圧に対する依存性を
示したものである。直流印加電圧の絶対値を100V以
下の範囲で増加させることによりエッチング速度は直流
印加電圧を付与しない従来のものに比べ2〜3倍に増加
する。このとき、カソード電極3の自己バイアス電圧は
大きく低下している。FIG. 6 shows the dependence of the etching rate and the self-bias voltage on the DC voltage applied to the anode electrode when an aluminum film is etched at a high frequency power of 400 W and an argon pressure of 5 mTorr (0.7 Pa). is there. By increasing the absolute value of the DC applied voltage in the range of 100 V or less, the etching rate is increased by 2 to 3 times as compared with the conventional one in which the DC applied voltage is not applied. At this time, the self-bias voltage of the cathode electrode 3 has dropped significantly.
【0025】なお、この場合はアノード電極14は導体
で形成されるので、アルミニウム膜をスパッタエッチン
グするときでも前記一実施例のように溝を付ける必要は
ない。In this case, since the anode electrode 14 is formed of a conductor, it is not necessary to form a groove even when the aluminum film is sputter-etched as in the above-described embodiment.
【0026】以上、本実施例によれば、前記一実施例と
同様の効果がある。特に被エッチング材料が金属材料の
場合に好敵である。As described above, according to this embodiment, the same effect as the above-mentioned one embodiment can be obtained. In particular, it is a good enemy when the material to be etched is a metal material.
【0027】[0027]
【発明の効果】本発明によれば、磁界の作用を充分利用
してプラズマ密度を高くできるので、高速処理を行なう
ことができるという効果がある。According to the present invention, since the plasma density can be increased by fully utilizing the action of the magnetic field, there is an effect that high speed processing can be performed.
【図1】本発明の一実施例であるプラズマエッチング装
置を示す縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view showing a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1をA−Aから見た絶縁板の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the insulating plate viewed from AA in FIG.
【図3】図2をBから見た断面図である。3 is a sectional view of FIG. 2 viewed from B. FIG.
【図4】図3とは別の例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example different from FIG.
【図5】本発明の他の実施例であるプラズマエッチング
装置を示す縦断面図である。FIG. 5 is a vertical sectional view showing a plasma etching apparatus according to another embodiment of the present invention.
【図6】図5の装置を用いて実験したときのエッチング
速度と電圧の関係を示す説明図である。6 is an explanatory diagram showing a relationship between an etching rate and a voltage when an experiment is performed using the apparatus of FIG.
【符号の説明】 1…処理容器、2…絶縁体、3…カソード、6…高周波
電源、9…磁石要素、14…アノード電極、15…直流
電源。[Explanation of Codes] 1 ... Processing container, 2 ... Insulator, 3 ... Cathode, 6 ... High frequency power source, 9 ... Magnet element, 14 ... Anode electrode, 15 ... DC power source.
フロントページの続き (72)発明者 小山田 武 群馬県高崎市西横手町111番地 株式会社 日立製作所高崎工場内 (72)発明者 西島 光 群馬県高崎市西横手町111番地 株式会社 日立製作所高崎工場内Front page continued (72) Inventor Takeshi Oyamada 111 Nishiyokote-cho, Takasaki-shi, Gunma Hitachi Takasaki factory (72) Inventor Hikari Nishijima 111 Nishiyote-cho, Takasaki, Gunma Hitachi Takasaki factory
Claims (1)
ド電極を囲み電気的に接地された電極と、前記カソード
に対向して設けられ負電位を印加される負電極と、該負
電極と前記カソード電極との間に磁界を付与する磁石要
素とを具備し、該磁石要素の発生する電磁界の作用を利
用して前記試料の上部にプラズマを発生させて試料の処
理を行うことを特徴とするプラズマエッチング装置。1. A cathode electrode on which a sample is placed, an electrode which surrounds the cathode electrode and is electrically grounded, a negative electrode facing the cathode and to which a negative potential is applied, and the negative electrode. And a magnet element for applying a magnetic field between the cathode electrode and the cathode electrode, wherein plasma is generated on the upper portion of the sample by utilizing an action of an electromagnetic field generated by the magnet element to process the sample. And a plasma etching device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15519396A JPH08319588A (en) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | Plasma etching device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP15519396A JPH08319588A (en) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | Plasma etching device |
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JP63006863A Division JP2574838B2 (en) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | Al sputter etching equipment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08319588A true JPH08319588A (en) | 1996-12-03 |
Family
ID=15600532
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP15519396A Pending JPH08319588A (en) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | Plasma etching device |
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