JPH0992643A - Plasma treating device and method - Google Patents

Plasma treating device and method

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Publication number
JPH0992643A
JPH0992643A JP7250407A JP25040795A JPH0992643A JP H0992643 A JPH0992643 A JP H0992643A JP 7250407 A JP7250407 A JP 7250407A JP 25040795 A JP25040795 A JP 25040795A JP H0992643 A JPH0992643 A JP H0992643A
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JP
Japan
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chemical species
etching
filter
substrate
plasma
Prior art date
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Application number
JP7250407A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuaki Kurihara
一彰 栗原
Makoto Sekine
誠 関根
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To selectively supply a chemical seed required for a plasma treatment to a substrate and to increase treatment speed and improve a treatment shape by providing a filter at a site where a means for introducing a source gas to a discharge room and a vacuum bath which is connected to the discharge room and where a substrate is placed inside are connected. SOLUTION: A down flow etching device generates plasma in a discharge room 103 where a process gas 101 is introduced by a gas storage 101 using microwave generated by a microwave power supply 102 and generates a charged particle or a chemical seed, where the excited chemical seed flows into a vacuum bath 104 for treating a substrate where a substrate to be treated is placed via a transportation pipe 107 in that a porous filter 108 is placed. The vacuum bath 104 is exhausted by an exhaust device 109. On the other hand, ions are reduced when passing the porous filter 108 and hence do not reach the vacuum bath 104, thus eliminating the need for providing a long transportation pipe and hence miniaturizing a device.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ処理装置及
び処理方法に係り、特に励起した化学種の種類及び量の
制御を可能とするプラズマ処理装置及び処理方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus and a processing method, and more particularly to a plasma processing apparatus and a processing method capable of controlling the type and amount of excited chemical species.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、プラズマ処理装置であるダウンフ
ローエッチング装置では図8の装置構成図に示す如く、
放電室13においてプラズマにより生成する化学種を導
入するガスだめ11より放電室に導入するガスの種類や
ガスの流量を制御している。この放電室13において励
起した化学種は全て被処理基体の載置された真空槽14
へ導入している。よって、エッチング加工に効果のある
化学種の他の化学種やエッチングを抑制する性質をもつ
化学種も真空槽14へ供給してしまうため、エッチング
の高速性や高選択性等のエッチング性能の向上は停滞し
ていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a downflow etching apparatus which is a plasma processing apparatus, as shown in the apparatus configuration diagram of FIG.
In the discharge chamber 13, the kind of gas introduced into the discharge chamber and the flow rate of the gas are controlled by the gas reservoir 11 for introducing the chemical species generated by plasma. All the chemical species excited in the discharge chamber 13 are in the vacuum chamber 14 on which the substrate to be processed is placed.
Have been introduced to. Therefore, chemical species other than the chemical species effective for the etching process and the chemical species having the property of suppressing the etching are also supplied to the vacuum chamber 14, so that the etching performance such as high-speed etching and high selectivity is improved. Was stagnant.

【0003】例えば、多結晶シリコンのエッチングにお
いて四弗化炭素(CF4 )に酸素(O2 )を添加した場
合、O2 流量をCF4 の流量と同量とするまでエッチン
グ速度は上昇するが、同量以上O2 を添加するとエッチ
ング速度は減少してしまう。これはO2 を添加していく
と多結晶シリコンのエッチングに効果のある化学種が増
加するがO2 流量がCF4 の流量より増加すると多結晶
シリコン上に堆積膜を形成する化学種がエッチングに効
果のある化学種よりも増加してしまうと考えられる。
For example, when oxygen (O 2 ) is added to carbon tetrafluoride (CF 4 ) in the etching of polycrystalline silicon, the etching rate increases until the O 2 flow rate becomes equal to the CF 4 flow rate. However, if O 2 is added in the same amount or more, the etching rate will decrease. This is because as O 2 is added, the number of chemical species effective in etching the polycrystalline silicon increases, but when the O 2 flow rate is higher than the flow rate of CF 4 , the chemical species forming a deposited film on the polycrystalline silicon etch. It is considered that the number of chemical species that is effective for is increased.

【0004】また、化学種をエッチャントとして用いる
CDE(Chemical Vapoor Depos
ition)等のプラズマ装置では放電室で生成された
イオンが直接基板に到達しないようにするため放電室1
3と真空槽14との間の輸送管17を長くし、かつ数回
折り曲げていたために装置全体が大きくなっていた。
Further, CDE (Chemical Vapor Depos) using a chemical species as an etchant
in a plasma device such as an ion chamber) so that ions generated in the discharge chamber do not reach the substrate directly.
Since the transport pipe 17 between the vacuum chamber 3 and the vacuum chamber 14 was lengthened and bent several times, the entire apparatus was enlarged.

【0005】また、RIE(Reactive Ion
Etching)等のプラズマエッチング装置におい
ても化学種の種類や量の制御が高選択性や高速性を達成
するために重要である。しかし、従来のようにウェハを
導入した真空容器内へ反応性ガスを導入し真空容器内で
プラズマを生成して得た化学種の種類の制御はガス種や
量の制御のみでは難しく高選択性、高速性を得ることは
容易ではなかった。
In addition, RIE (Reactive Ion)
Even in a plasma etching apparatus such as Etching), control of the type and amount of chemical species is important for achieving high selectivity and high speed. However, it is difficult to control the type of chemical species obtained by introducing a reactive gas into the vacuum vessel in which a wafer is introduced and generating plasma in the vacuum vessel as in the past, and it is difficult to control only the gas species and amount, and high selectivity is achieved. , Getting high speed was not easy.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上述べた如く、従来
のエッチング装置ではプラズマから生成される化学種の
種類をガスの種類やの流量を制御する事により行ってい
たために、エッチング加工に寄与しない化学種も被処理
基体へ供給する事となり処理の高速性、高選択性は達成
し難かった。
As described above, the conventional etching apparatus does not contribute to the etching process because the type of chemical species generated from plasma is controlled by controlling the type and flow rate of gas. Since chemical species are also supplied to the substrate to be treated, it is difficult to achieve high processing speed and high selectivity.

【0007】本発明は上記実情を考慮してなされたもの
で、プラズマ処理に必要な化学種を選択的に効率よく基
板へ供給し、処理速度が速く、良好な処理形状が得られ
るプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and is a plasma processing apparatus capable of selectively and efficiently supplying chemical species necessary for plasma processing to a substrate, achieving a high processing speed and obtaining a good processing shape. Another object of the present invention is to provide a plasma processing method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為
に、本発明はプラズマを生成する放電室と、ソースガス
を放電室へ導入する手段と放電室と連絡され、内部に被
処理基体が載置される真空槽と、放電室と真空槽とが連
絡される部位に備えられたフィルターとを具備すること
を特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is connected to a discharge chamber for generating plasma, means for introducing a source gas into the discharge chamber and the discharge chamber, and a substrate to be treated is provided inside. There is provided a plasma processing apparatus comprising: a vacuum chamber to be placed and a filter provided at a portion where the discharge chamber and the vacuum chamber are connected to each other.

【0009】このプラズマ処理装置において、真空槽へ
導入する化学種をより好適に制御する為にフィルターの
温度を制御する手段を具備することが好ましい。また、
上記真空槽内においてプラズマを生成する手段を具備し
ても良い。
In this plasma processing apparatus, it is preferable to provide means for controlling the temperature of the filter in order to more appropriately control the chemical species introduced into the vacuum chamber. Also,
A means for generating plasma may be provided in the vacuum chamber.

【0010】また、上記のフィルターは表面積の広い多
孔フィルターであることが好ましい。さらにまた、フィ
ルターの表面は炭素を主成分とする材料からなることが
好ましい。
Further, the above filter is preferably a porous filter having a large surface area. Furthermore, the surface of the filter is preferably made of a material whose main component is carbon.

【0011】また、上記課題を解決するために、本発明
の第2は放電室にソースガスを導入し、放電室にてプラ
ズマを生成し、ソ−スガスより化学種を励起する工程
と、この励起した化学種をフィルターを介して真空槽へ
導入する工程とを行うプラズマ処理方法を提供する。
In order to solve the above problems, the second aspect of the present invention is to introduce a source gas into the discharge chamber, generate plasma in the discharge chamber, and excite chemical species from the source gas. And a step of introducing the excited chemical species into a vacuum chamber through a filter.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1は、本発明のプラズマ処理装
置の実施の一形態であるダウンフローエッチング装置の
該略構成図である。この装置は、マイクロ波電源102
において発生させたマイクロ波を用いてガスだめ101
よりプロセスガス101を導入した放電室103におい
てプラズマを発生させ、荷電粒子や化学種を生成する。
ここで励起した化学種は穴径10μm、厚さ100μm
の孔を有する炭素を主成分とする材料により内孔表面を
被覆した多孔フィルター105が設置された輸送管10
7を介して被処理基体が載置された基板を処理する真空
槽104に流入するように構成されている。この真空槽
104は排気装置109により排気されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a downflow etching apparatus which is an embodiment of a plasma processing apparatus of the present invention. This device is equipped with a microwave power source 102
Gas sump 101 using microwaves generated at
Plasma is generated in the discharge chamber 103 into which the process gas 101 is introduced, and charged particles and chemical species are generated.
The chemical species excited here have a hole diameter of 10 μm and a thickness of 100 μm.
Transport pipe 10 in which a porous filter 105 having the inner hole surface covered with a material containing carbon as a main component having the above holes is installed.
It is configured to flow into the vacuum chamber 104 for processing the substrate on which the substrate to be processed is placed via 7. The vacuum chamber 104 is exhausted by an exhaust device 109.

【0013】一方、イオンは多孔フィルター108を通
過する際に消滅してしまい真空槽104には届かない。
よって、従来の如く長い輸送管17を記ける必要はなく
装置の小形化に寄与しうる。多孔フィルター108によ
りエッチングされる基板105に対してエッチング性能
が向上するように化学種の構成を制御する事が可能であ
る。
On the other hand, the ions disappear when passing through the porous filter 108 and do not reach the vacuum chamber 104.
Therefore, it is not necessary to record a long transport pipe 17 as in the conventional case, which can contribute to downsizing of the device. It is possible to control the composition of the chemical species so as to improve the etching performance with respect to the substrate 105 that is etched by the porous filter 108.

【0014】この実施の形態による効果を示すために、
図8に示す多孔質フィルター108を設置しない従来の
ダウンフローエッチング装置と多孔フィルター108を
設置したダウンフローエッチング装置において多結晶シ
リコンのエッチング特性を計測した結果を図2に示す。
四弗素化炭素の分圧は0.12Torr,マイクロ波電
力は1kWとした。プロセスガスとして四弗化炭素と酸
素を用い、四沸化炭素の流量を一定にして、酸素の流量
を増加させた。多孔フィルターの設置されていない従来
のダウンフローエッチング装置でのエッチング速度を一
点鎖線で、本実施形態によるエッチング速度を図2中実
線で示す。従来の装置によると酸素流量を増加させると
エッチング速度は増大して行くが四弗化炭素との流量が
酸素の流量と等しくなるところをピークにして減少して
しまう。本実施形態によれば、エッチング速度は減少す
る事はなく徐々に増加し、特にPo2/PCF4 が2〜3に
おいては、2000オングストローム/分の高速なエッ
チングが可能である。又、Po2/PCF4 が約1.5〜に
おいては従来では達成しえない高速性が得られている。
In order to show the effect of this embodiment,
FIG. 2 shows the results of measuring the etching characteristics of polycrystalline silicon in the conventional downflow etching apparatus without the porous filter 108 shown in FIG. 8 and the downflow etching apparatus with the porous filter 108.
The partial pressure of carbon tetrafluoride was 0.12 Torr and the microwave power was 1 kW. Carbon tetrafluoride and oxygen were used as process gases, and the flow rate of carbon tetrafluoride was kept constant and the flow rate of oxygen was increased. An etching rate in a conventional downflow etching apparatus in which a porous filter is not installed is shown by a one-dot chain line, and an etching rate according to this embodiment is shown by a solid line in FIG. According to the conventional apparatus, when the oxygen flow rate is increased, the etching rate increases, but it decreases when the flow rate with carbon tetrafluoride becomes equal to the flow rate of oxygen. According to the present embodiment, the etching rate does not decrease but gradually increases, and particularly when P o2 / P CF4 is 2 to 3, high-speed etching of 2000 Å / min is possible. Further, when P o2 / P CF4 is about 1.5 or more, a high speed which cannot be achieved by the conventional technique is obtained.

【0015】図3は本発明のプラズマ処理装置の一実施
形態であるCDEに用いるダウンフローエッチング装置
の該略構成図である。この装置は、マイクロ波電源10
2において発生させたマイクロ波によりガス源101か
らガスを導入した放電室103においてプラズマを発生
させ、荷電粒子や化学種を生成する。ここで生成された
化学種は穴径10μm、厚さ100μmの絶縁物からな
る多孔フィルター108の設置された輸送管107を通
して基板を処理する真空槽104に流入する。一方、C
DEにおいて不必要なイオンは多孔フィルタ108によ
り消滅してしまい真空槽104には届かない。この多孔
フィルター108によりエッチング性能が向上するよう
に化学種の構成を制御する事が可能である。
FIG. 3 is a schematic diagram of a downflow etching apparatus used for CDE which is an embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention. This device is equipped with a microwave power source 10
Plasma is generated in the discharge chamber 103 into which gas is introduced from the gas source 101 by the microwave generated in 2 to generate charged particles and chemical species. The chemical species generated here flow into a vacuum chamber 104 for processing a substrate through a transport pipe 107 in which a porous filter 108 made of an insulating material having a hole diameter of 10 μm and a thickness of 100 μm is installed. On the other hand, C
Unwanted ions in DE disappear due to the porous filter 108 and do not reach the vacuum chamber 104. With this porous filter 108, it is possible to control the composition of chemical species so as to improve the etching performance.

【0016】本実施形態では、孔径10um、暑さ10
0nmの孔の内孔表面を炭素を主成分とする材料により
被覆した多孔フィルタ108に温度制御手段110を備
えている。多孔フィルタ108を通かする化学種の相対
比をさらに公的にするべくフィルタ108の温度を制御
している。プロセスガスとして四弗化炭素と酸素を用
い、フィルタの温度を25度と−50度とした場合の化
学種の相対比を図4に示す。フィルタの温度を下げるこ
とによりエッチングに効果のある化学種であるF、CF
3 を増加させることができ、エッチングに効果の低い化
学種であるCF,CF2 を減少させることができた。こ
の時の多結晶シリコンのエッチング速度の酸素と四弗化
炭素の分圧比依存性を図5に示す。実線が多孔フィルタ
を−50度に設定して行ったものを示し、点線が多孔フ
ィルタヲ25度に設定して行ったものを示す。ここで四
弗化炭素の分圧比は0.12Tortr,放電室103
に供給するマイクロ波電力は1kWとした。、このグラ
フからわかるように多孔フィルタ108の温度をさげる
事によりCやCF等の化学種を減少させてエッチング速
度を向上させることができる。
In this embodiment, the hole diameter is 10 μm and the heat is 10
The temperature control means 110 is provided in the porous filter 108 in which the inner pore surface of the 0 nm pore is covered with a material containing carbon as a main component. The temperature of the filter 108 is controlled in order to further publicize the relative ratio of chemical species passing through the porous filter 108. FIG. 4 shows the relative ratio of the chemical species when carbon tetrafluoride and oxygen are used as the process gas and the temperature of the filter is set to 25 degrees and -50 degrees. Chemical species that are effective in etching by lowering the filter temperature, such as F and CF
It was possible to increase 3 and reduce CF and CF 2 which are chemical species having a low effect on etching. FIG. 5 shows the dependence of the etching rate of polycrystalline silicon on the partial pressure ratio of oxygen and carbon tetrafluoride at this time. The solid line shows what was done with the porous filter set at -50 degrees, and the dotted line shows what was done with the porous filter set at 25 degrees. Here, the partial pressure ratio of carbon tetrafluoride is 0.12 Tortr, and the discharge chamber 103
The microwave power supplied to the device was 1 kW. As can be seen from this graph, by lowering the temperature of the porous filter 108, chemical species such as C and CF can be reduced and the etching rate can be improved.

【0017】図6は本発明のプラズマ処理装置の一実施
の形態を示すダウンフローエッチング装置の該略構成図
である。この装置は多孔フィルター108を基板を処理
する真空槽104内に設置した装置である。被処理基体
105の大きさに相当する多孔フィルターを備えた輸送
管107の排出口を設置する事により、空間的に均一に
なるように被処理基体105に均一な化学種の供給を行
う事が出来る。
FIG. 6 is a schematic diagram of a downflow etching apparatus showing an embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention. This device is a device in which a porous filter 108 is installed in a vacuum chamber 104 for processing a substrate. By providing the outlet of the transport pipe 107 equipped with the porous filter corresponding to the size of the substrate 105 to be treated, it is possible to uniformly supply the chemical species to the substrate 105 to be treated so as to be spatially uniform. I can.

【0018】本実施形態では多孔フィルターの材質は電
子供与性の高いn+ タイプのシリコンを用いている。こ
れにより吸着確率を高め、エッチングを阻害するCやC
Fを効率よく除去する。例えば、多結晶シリコンのエッ
チングにおいてCF4 とO2ガスを用いた場合、生成さ
れるF,C,CF,CF2 ,CF3 ,COFラジカルの
うちエッチングに寄与するF,CF2 ,CF3 は多孔フ
ィルターを通過するが、堆積に寄与するC,CFはフィ
ルター吸着してしまい通過量は減少する。よってエッチ
ングに効果的な化学種の相対的な量が増加し、エッチン
グ速度が向上する。 また、CF4 ,O2 ,N2 ガスを
用いた窒化膜と酸化膜のエッチングにおいても酸化膜の
エッチング速度は減少するため選択比の高いエッチング
を行う事が出来る。これは化学種Fや化学種CF2 等に
よって窒化膜上のシリコン原子はエッチングされ、その
後窒化膜表面にやってくるNの化学種により、窒化膜上
に残っているNを引き抜きN2 として脱離するため再び
シリコン原子が現れエッチングが進行する。ここで、窒
素原子は吸着確率が低いためフィルターにはほとんど捕
捉されず、エッチング速度は低下しない。一方、酸化膜
の場合シリコン原子が引き抜かれた後の酸素原子の引き
抜きが化学種Nでは行われにくく、この酸素原子を引き
抜くはずの化学種Cが多孔フィルタ−により減少してし
まうために、エッチングはなかなか進行しなくなる。よ
って、窒化膜のエッチング速度を減少させる事なく酸化
膜のエッチング速度を上昇させる事が出来るので選択比
の高い加工が可能になる。
In this embodiment, the porous filter is made of n + type silicon having a high electron donating property. As a result, the adsorption probability is increased, and C or C that hinders etching
Eliminate F efficiently. For example, when using CF 4 and O 2 gas in the etching of polycrystalline silicon, F produced, C, CF, CF 2, CF 3, contributes to the etching of the COF radicals F, CF 2, CF 3 is Although it passes through the porous filter, C and CF that contribute to the deposition are adsorbed on the filter and the passing amount is reduced. Thus, the relative amount of chemical species effective for etching is increased and the etching rate is improved. Further, in the etching of the nitride film and the oxide film using CF 4 , O 2 , and N 2 gas, the etching rate of the oxide film is also reduced, so that etching with a high selection ratio can be performed. This is because the silicon atoms on the nitride film are etched by the chemical species F and the chemical species CF 2, etc., and then the chemical species of N coming to the surface of the nitride film pull out the N remaining on the nitride film and desorb it as N 2. Therefore, silicon atoms again appear and etching progresses. Here, since the nitrogen atom has a low adsorption probability, it is hardly captured by the filter, and the etching rate does not decrease. On the other hand, in the case of an oxide film, the abstraction of oxygen atoms after the abstraction of silicon atoms is difficult to be performed by the chemical species N, and the chemical species C that should abstract oxygen atoms is reduced by the porous filter, so that etching is performed. It's hard to progress. Therefore, since the etching rate of the oxide film can be increased without decreasing the etching rate of the nitride film, it is possible to perform processing with a high selection ratio.

【0019】又、フィルターに付着したフロロカーボン
系の堆積物は酸素プラズマを生成し、フィルター温度を
300℃に保つ事で洗浄をする事が出来る。図7は本発
明のプラズマ処理装置の一実施の形態を示すプラズマエ
ッチング装置の概略構成図である。
Fluorocarbon-based deposits adhering to the filter generate oxygen plasma and can be cleaned by keeping the filter temperature at 300.degree. FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a plasma etching apparatus showing an embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention.

【0020】この装置では平行平板型の下部電極206
に被処理基体105を載置し、電極206に例えば80
0KHzのRF電力をRF電源より印加しウェハ105
表面にイオンを加速する電界を生起させる。一方、対向
する電極には炭素を主成分とする材料により覆った多孔
フィルター208が設置され、グランド電位に保たれて
いる。なお、この多孔フィルター208はヒーター20
5により250℃程度に加熱されている。さらに、真空
容器104の外周にはコイル201がまかれ、例えば2
0MHzのRFが印加され、真空容器104内にプラズ
マ202を誘起している。
In this apparatus, a parallel plate type lower electrode 206 is used.
The substrate 105 to be processed is placed on the
Wafer 105 by applying 0 KHz RF power from RF power supply
An electric field is generated on the surface that accelerates the ions. On the other hand, a porous filter 208 covered with a material containing carbon as a main component is installed on the electrodes facing each other and is kept at the ground potential. The porous filter 208 is used as the heater 20.
5 is heated to about 250 ° C. Further, a coil 201 is wound around the outer circumference of the vacuum container 104, and for example, 2
RF of 0 MHz is applied to induce plasma 202 in the vacuum container 104.

【0021】以下にこの装置を用いた処理方法を説明す
る。まず、被処理基体105の表面は図7(b)に示す
様にSi基板301上へ形成された厚い酸化膜(SiO
2 )302(1μm程度)をレジスト303をマスクに
加工するものであり、酸化膜をエッチングした後下地の
Si基板301を極力エッチングしないように高い選択
比(SiO2 302のエッチング速度をSi301のエ
ッチング厚の比)が要求される。
The processing method using this apparatus will be described below. First, as shown in FIG. 7B, the surface of the substrate 105 to be processed is a thick oxide film (SiO 2) formed on the Si substrate 301.
2 ) 302 (about 1 μm) is processed using the resist 303 as a mask, and after etching the oxide film, a high selection ratio (etching rate of SiO 2 302 of Si 301 is set so that the underlying Si substrate 301 is not etched as much as possible). Thickness ratio) is required.

【0022】C48 とCOガスをμ被放電させた後
(プラズマ204)、フィルター208を通して真空容
器へ導入する。一方、他にArガスを直接真空容器に導
入口203から導入する。
After subjecting C 4 F 8 and CO gas to μ discharge (plasma 204), they are introduced into a vacuum container through a filter 208. On the other hand, Ar gas is directly introduced into the vacuum container through the introduction port 203.

【0023】C4 F8とCOの混合ガスはμ波放電によ
るプラズマ204でC24 ,CF,CF2 ,CF3
F,COF,C,O等のイオン及び化学種に分解され
る。プラズマから離れたダウンフロー領域ではイオンは
すみやかに消滅し、活性種が輸送される。この化学種は
フィルター208を通して真空容器へ導入される。
The mixed gas of C 4 F 8 and CO is C 2 F 4 , CF, CF 2 , CF 3 ,
It is decomposed into ions and chemical species such as F, COF, C and O. In the downflow region away from the plasma, the ions quickly disappear and the active species are transported. This chemical species is introduced into the vacuum vessel through filter 208.

【0024】このフィルターは250℃に加熱され、そ
の孔の表面を炭素を主成分とする材料により被覆されて
いる為、フィルターを通過する時に孔の中で活性種が内
壁と多数回衝突する。ここでCを含むCF2 ,CF,C
24 等の化学種はそのまま通過するが、Fを多く含む
化学種のCF3 やFあるいはOはCと反応してC2
4 ,CF,CO等となり、真空容器へと放出される。そ
の結果、真空容器104内に導入され,化学種に含まれ
るCの割合が増加することになる。
Since this filter is heated to 250 ° C. and the surface of its pores is covered with a material containing carbon as a main component, the active species collide with the inner wall many times in the pores when passing through the filter. CF 2 , CF, C containing C here
Although chemical species such as 2 F 4 pass through as they are, CF 3 or F or O, which is a chemical species containing a large amount of F, reacts with C to form C 2 F 2.
It becomes 4 , CF, CO, etc. and is discharged to the vacuum container. As a result, the ratio of C introduced into the vacuum container 104 and contained in the chemical species increases.

【0025】SiO2 のエッチングにおいては化学種C
F (χ=1,2,3)が主なエッチング種であり、化
学種に含まれる。Cの割合が増加してもエッチング速度
が低下することはない。一方、Siのエッチング速度は
CF のうちFやCF3 の量で決定される。FやCF3
はSiがFと容易に反応してSiF4 となり易いためで
ある。一方、CFやCF2 はSiと反応すると一部Si
4 を形成するがSi表面にCやCFを残し、Si−
C,Si−CFが表面に形成され、つづいて供給された
CFやCF2 が表面で重合反応を起しエッチングが停止
する。すなわち、化学種をCを多く含む為に変えること
で選択比を向上することができる。
In etching SiO 2 , the chemical species C
F (χ = 1, 2, 3) is the main etching species and is included in the chemical species. Even if the proportion of C increases, the etching rate does not decrease. On the other hand, the etching rate of Si is determined by the amounts of F and CF 3 in CF 2 . F and CF 3
This is because Si easily reacts with F to form SiF 4 . On the other hand, when CF or CF 2 reacts with Si, some Si
It forms a F 4 leaving the C and CF on the Si surface, Si-
C, Si-CF is formed on the surface, and then CF or CF 2 supplied causes a polymerization reaction on the surface to stop the etching. That is, the selection ratio can be improved by changing the chemical species to contain a large amount of C.

【0026】本実施例の形態ではC48 ,CO,Ar
のガス流量をそれぞれ15,120,150SCCM
(cc1分)とし、真空容器の圧力を60mTorr,
20MHzのRF電力1.2KW,800KHzRF電
力500W,ウェハ載置電極の温度50℃としてSiO
2 エッチング速度5800オングストローム/分、Si
エッチング速度50オングストローム/分であり、選択
比116が得られた。ここで多孔フィルターの温度を常
温とした場合はSiのエッチング速度が上昇し選択比は
5まで低下し、また、フィルターを通さずにガスを供給
した場合の選択比は40であった。ここで常温のフィル
ターを用いた場合に選択比が低下する原因はCF,CF
2 といったCを多く含むラジカルがフィルター内に吸着
し、供給されにくくなるのに対し、FやCF3 がほとん
どそのままフィルターを通過するためであると考えられ
る。
In the embodiment of the present invention, C 4 F 8 , CO, Ar
Gas flow rate of 15,120,150 SCCM
(Cc1 min), the pressure in the vacuum container is 60 mTorr,
20 MHz RF power 1.2 kW, 800 KHz RF power 500 W, wafer mounting electrode temperature 50 ° C. SiO
2 Etching rate 5800 Å / min, Si
The etching rate was 50 Å / min, and the selectivity 116 was obtained. Here, when the temperature of the porous filter was at room temperature, the etching rate of Si increased and the selectivity fell to 5, and when the gas was supplied without passing through the filter, the selectivity was 40. Here, the reason why the selection ratio is lowered when a filter at room temperature is used is CF, CF
It is considered that radicals containing a large amount of C such as 2 are adsorbed in the filter and are hardly supplied, whereas F and CF 3 almost pass through the filter as they are.

【0027】以上のようにフィルターの温度を制御する
ことにより、選択比が任意に制御できる。又、多孔フィ
ルター108の穴径は0.1μm以上10μm以下、厚
さは10μm以上50mm以下が好適である。
By controlling the temperature of the filter as described above, the selection ratio can be arbitrarily controlled. The hole diameter of the porous filter 108 is preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less, and the thickness thereof is preferably 10 μm or more and 50 mm or less.

【0028】又、フィルターの形状も多孔質のものに限
らず網状のフィルターや板状の物質を複数枚重ね、この
板の間を化学種が通過するように構成したフィルター
等、化学種とが吸着、衝突しうる表面をもったフィルタ
ーであればよい。
Further, the shape of the filter is not limited to a porous one, and a plurality of mesh-like filters or plate-like substances are superposed and a chemical species is adsorbed between the plates. Any filter having a surface with which it can collide may be used.

【0029】又、輸送管107が設けられず、放電室1
03と真空室104が直接接続して連絡する装置であ
り、その接続部にフィルター208が設けられた装置も
本発明に含まれる。
Further, since the transport pipe 107 is not provided, the discharge chamber 1
03 and the vacuum chamber 104 are directly connected to communicate with each other, and a device in which a filter 208 is provided at the connecting portion is also included in the present invention.

【0030】尚、本発明は上述のエッチング装置に適用
した形態に限られるものではない。エッチング装置の他
に処理に際して化学種を用い、その種類及び量を制御す
ることを必要とする装置、例えばCVD(Chemic
al Vapoor Deposition)法等にも
適用可能である。
The present invention is not limited to the form applied to the above etching apparatus. In addition to the etching apparatus, a chemical species is used for processing and it is necessary to control the type and amount of the chemical species, for example, CVD (Chemical).
It can also be applied to the al Vapor Deposition) method and the like.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明のプラズマ処理装置によれば、プ
ラズマからの化学種の相対的割合を所望の割合に制御す
る事ができるため処理速度を高速に、又、優れた処理形
状を得られる。
According to the plasma processing apparatus of the present invention, since the relative ratio of the chemical species from the plasma can be controlled to a desired ratio, the processing speed can be increased and an excellent processing shape can be obtained. .

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

【図1】 本発明の第1の実施の形態を説明するための
装置構成図である。
FIG. 1 is a device configuration diagram for describing a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第1の実施の形態を説明するための
エッチング特性図である。
FIG. 2 is an etching characteristic diagram for explaining the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の第2の実施の形態を示す装置構成図
である。
FIG. 3 is an apparatus configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第2の実施の形態を説明するための
化学種の相対比を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relative ratio of chemical species for explaining a second embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第2の実施の形態を説明するための
エッチング特性図である。
FIG. 5 is an etching characteristic diagram for explaining the second embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第3の実施の形態を説明するための
装置構成図である。
FIG. 6 is a device configuration diagram for explaining a third embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の第4の実施の形態を説明するための
装置構成図である。
FIG. 7 is a device configuration diagram for explaining a fourth embodiment of the present invention.

【図8】 従来のプラズマ処理装置を説明する為の装置
構成図である。
FIG. 8 is an apparatus configuration diagram for explaining a conventional plasma processing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,101…プロセスガス 12,102…マイクロ波電源 13,103…放電室 14,104…真空槽 15,105…被処理基体 16,106,206…基体支持台 17,107…輸送管 108,208…多孔フィルター 19,109…排気装置 110…温度制御装置 202,204…プラズマ 301…Si基板 302…SiO2 膜 303…レジスト11, 101 ... Process gas 12, 102 ... Microwave power source 13, 103 ... Discharge chamber 14, 104 ... Vacuum tank 15, 105 ... Substrate to be treated 16, 106, 206 ... Substrate support stand 17, 107 ... Transport pipes 108, 208 ... Porous filter 19, 109 ... Exhaust device 110 ... Temperature control device 202, 204 ... Plasma 301 ... Si substrate 302 ... SiO 2 film 303 ... Resist

───────────────────────────────────────────────────── 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 H05H 1/46 H05H 1/46 B ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location H05H 1/46 H05H 1/46 B

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】プラズマを生起する放電室と、 ソースガスを放電室へ導入する手段と放電室と連絡さ
れ、内部に被処理基体が載置される真空槽と放電室と真
空槽とが連絡される部位に備えられたフィルターとを具
備することを特徴とするプラズマ処理装置。
1. A discharge chamber for generating a plasma, a means for introducing a source gas into the discharge chamber and the discharge chamber, and a vacuum chamber in which a substrate to be processed is placed, the discharge chamber and the vacuum chamber. A plasma processing apparatus, comprising: a filter provided in a portion to be treated.
【請求項2】前記フィルターの温度を制御する手段を具
備することを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装
置。
2. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising means for controlling the temperature of the filter.
【請求項3】前記真空槽内においてプラズマを生成する
手段を具備することを特徴とする請求項1記載のプラズ
マ処理装置。
3. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising means for generating plasma in the vacuum chamber.
【請求項4】放電室にソースガスを導入する工程と、 放電室にてプラズマを生起し、前記ソ−スガスから化学
種を励起する工程と、 励起した化学種をフィルターを介して真空槽へ導入する
工程と、を行なうことを特徴とするプラズマ処理方法。
4. A step of introducing a source gas into the discharge chamber, a step of generating plasma in the discharge chamber to excite chemical species from the source gas, and the excited chemical species to a vacuum chamber through a filter. And a step of introducing the plasma treatment method.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999040608A1 (en) * 1998-02-09 1999-08-12 Applied Materials, Inc. High selectivity etch using an external plasma discharge
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