JPH10330970A - Reactive ion etching device - Google Patents

Reactive ion etching device

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JPH10330970A
JPH10330970A JP14548397A JP14548397A JPH10330970A JP H10330970 A JPH10330970 A JP H10330970A JP 14548397 A JP14548397 A JP 14548397A JP 14548397 A JP14548397 A JP 14548397A JP H10330970 A JPH10330970 A JP H10330970A
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etching
gas
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vacuum chamber
electrode
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巍 陳
Masahiro Ito
正博 伊藤
Toshio Hayashi
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate fine working without generating etch stop by introducing an etching auxiliary gas from an upper part near a magnetic neutron ray at a substrate side and discharging from a substrate electrode lower part at a specified flow rate or more. SOLUTION: A shower plate 10, which is fixed, as sealed, to an upper flange of a cylindrical dielectric body side wall 2 is arranged to a ceiling plate 9 of a vacuum chamber 1 upper part and facing a substrate electrode 12, further, this shower plate is connected to an etching auxiliary gas source. A ring 11 formed with plural small holes, etc., is arranged near a magnetic neutron ray 6 in the vacuum chamber 1, therefrom an etching principal gas is supplied toward a vacuum chamber 1 center to a substrate electrode 12 side. The substrate electrode 12 is supported with arranging a clearance for gas passing between a side part/bottom part of the substrate electrode 12 and the vacuum chamber 1 wall in order to obtain a large effective discharge flow rate, in a discharge system 15, the effective discharge flow rate is set to >=1500 l/sec in a term of Ar, discharging from the substrate electrode 12 lower part.

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】本発明はプラズマを利用し
て、半導体上或いは電子部品、その他の基板上の物質を
エッチングする反応性イオンエッチング装置に関するも
のである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a reactive ion etching apparatus for etching a substance on a semiconductor, an electronic component, or another substrate using plasma.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術においてエッチング装置として
種々の形式のものが知られており、最も大きく利用され
てきたエッチング装置としては、添付図面の図3で示さ
れるような平行平板型のものがある。真空チャンバーA
内に陽極Bと陰極すなわち基板電極Cとを対向させて配
置し、陽極Bから反応ガスが導入され、基板電極Cには
マッチング回路Dを介して高周波電源Eが接続されてい
る。図4には平行平板型のエッチング装置の別の例を示
し、この場合には電極Bにもマッチング回路Fを介して
高周波電源Gが接続され、上下の電極に周波数の異なっ
た高周波電力が印加される。
2. Description of the Related Art Various types of etching apparatuses are known in the prior art, and the most widely used etching apparatus is a parallel plate type as shown in FIG. 3 of the accompanying drawings. . Vacuum chamber A
An anode B and a cathode, that is, a substrate electrode C, are arranged to face each other, a reaction gas is introduced from the anode B, and a high-frequency power source E is connected to the substrate electrode C via a matching circuit D. FIG. 4 shows another example of a parallel plate type etching apparatus. In this case, a high frequency power supply G is connected to the electrode B via a matching circuit F, and high frequency powers having different frequencies are applied to upper and lower electrodes. Is done.

【0003】図5には、ECRエッチング装置の従来例
を示し、真空チャンバーAの上部から誘電体窓Bを通し
てμ波を導入し、875ガウスの磁場のところで電子サ
イクロトロン共鳴により高密度プラズマを形成する。
FIG. 5 shows a conventional example of an ECR etching apparatus, in which a microwave is introduced from the upper part of a vacuum chamber A through a dielectric window B, and a high-density plasma is formed by electron cyclotron resonance in a magnetic field of 875 Gauss. .

【0004】図6に示すものは誘導結合放電エッチング
装置であり、真空チャンバーA内に放電プラズマを発生
するための1重のコイルからなるアンテナBを真空チャ
ンバーAの誘電体側壁A1の外側に設け、この高周波アン
テナBにプラズマ発生用高周波電源Cから高周波電力を
印加し、ハロゲン系のガスを主体とするエッチングガス
が流量制御器を通して上部天板A2付近の周囲より導入さ
れ、気体を真空チャンバーA内に導入し、低圧でプラズ
マを形成するとともに導入気体を分解し、発生した原
子、分子、ラジカル、イオンを積極的に利用し、プラズ
マに接する基板電極Dに高周波電源Eから高周波電場を
印加して基板電極D上に載置された基板をエッチングす
るように構成されている。図7には図6に示すもの変形
例であり、真空チャンバーAの上部壁を平板の誘電体F
上に渦巻き状のアンテナGを載置し、誘導結合プラズマ
を形成するように構成されている。図6の方式をICP
(Inductively Coupled Plasma)と呼び、図6の方式をT
CP(Transfer Coupled Plasma)と呼んで区別してい
る。
FIG. 6 shows an inductively coupled discharge etching apparatus in which an antenna B composed of a single coil for generating discharge plasma in a vacuum chamber A is provided outside a dielectric side wall A1 of the vacuum chamber A. A high-frequency power is applied to the high-frequency antenna B from a high-frequency power source C for plasma generation, an etching gas mainly composed of a halogen-based gas is introduced from around the upper top plate A2 through a flow rate controller, and the gas is removed from the vacuum chamber A. To form a plasma at a low pressure, decompose the introduced gas, actively use the generated atoms, molecules, radicals, and ions, and apply a high-frequency electric field from a high-frequency power source E to a substrate electrode D in contact with the plasma. The substrate mounted on the substrate electrode D is etched. FIG. 7 shows a modification of the embodiment shown in FIG.
A spiral antenna G is mounted thereon, and is configured to form inductively coupled plasma. ICP using the method of Fig. 6
(Inductively Coupled Plasma), and the method in FIG.
It is distinguished by calling it CP (Transfer Coupled Plasma).

【0005】図8は、本願発明者らが、先に特開平7−
263192号において提案した磁気中性線放電エッチング装
置を示す。この先に提案した装置は、真空チャンバーA
の上部の誘電体円筒壁A1の外側に載置された3つの磁場
コイルB、C、Dによって真空チャンバーA内部に磁気
中性線Eが形成され、この磁気中性線Eに沿って、中間
の磁場コイルCの内側に配置された1重のアンテナFに
アンテナ用高周波電源Gから高周波電場を印加すること
によりリング状のプラズマが形成されるように構成され
ている。また、エッチングガスは流量制御器を通して上
部天板A2付近の周囲より導入され、コングクタンスバル
ブの開口率によって圧力が制御される。真空チャンバー
Aの下部の基板電極Hにはバイアス用高周波電源Iから
高周波電力が印加される。
FIG. 8 shows that the inventors of the present invention have previously described Japanese Patent Application Laid-Open
1 shows a magnetic neutral discharge etching apparatus proposed in Japanese Patent No. 263192. The device proposed earlier is a vacuum chamber A
A magnetic neutral line E is formed inside the vacuum chamber A by the three magnetic field coils B, C, and D mounted on the outside of the dielectric cylindrical wall A1 on the upper side of the magnetic neutral line E. A ring-shaped plasma is formed by applying a high-frequency electric field from a high-frequency power source for antenna G to a single antenna F disposed inside the magnetic field coil C of the first embodiment. The etching gas is introduced from around the upper top plate A2 through the flow controller, and the pressure is controlled by the aperture ratio of the contactance valve. High frequency power is applied from a high frequency power source I for bias to a substrate electrode H below the vacuum chamber A.

【0006】これらは放電方式は異なっていてもガスは
上部フランジ或いはその周辺から導入されている。この
理由は、導入されたガスが基板まで拡散する間にプラズ
マ空間内で十分に分解される必要があると考えられたか
らである。
The gas is introduced from the upper flange or its periphery even though the discharge method is different. This is because it was considered that the introduced gas needed to be sufficiently decomposed in the plasma space while diffusing to the substrate.

【0007】代表例として、図6で示されているICP
エッチングについて説明する。エッチングガスは上部フ
ランジ付近から導入され、誘電体円筒隔壁A1の外側に設
置されたアンテナBに高周波電力が印加されてプラズマ
が形成されて導入ガスが分解される。この時、プラズマ
及び導入ガスの分布は基板上で均一であることが要求さ
れるので、一般には、上部フランジに多数の穴のあいた
シャワープレートが設けられ、それを通してガスが真空
チャンバー内に導入される。ガスの流れが均一で、プラ
ズマ密度及び電位が均一であれば、プラズマ中で発生し
たエッチャント(ラジカル及びイオン)の密度分布は均一
となり、基板は均一にエッチングされる。ところで、I
CPエッチングにおけるプラズマ密度及び電位の均一性
はチャンバー構造と圧力に大きく影響を受ける。チャン
バー構造が決まってしまうと均一性の得られる圧力条件
がほぼ一義的に決まり、条件の選択範囲が極めて狭い。
As a representative example, the ICP shown in FIG.
The etching will be described. The etching gas is introduced from the vicinity of the upper flange, and high-frequency power is applied to the antenna B installed outside the dielectric cylindrical partition wall A1, whereby plasma is formed and the introduced gas is decomposed. At this time, since the distribution of the plasma and the introduced gas is required to be uniform on the substrate, generally, a shower plate having a large number of holes is provided on an upper flange, through which the gas is introduced into the vacuum chamber. You. If the gas flow is uniform and the plasma density and potential are uniform, the density distribution of etchants (radicals and ions) generated in the plasma becomes uniform, and the substrate is etched uniformly. By the way, I
The plasma density and the uniformity of potential in CP etching are greatly affected by the chamber structure and pressure. Once the chamber structure is determined, the pressure conditions for obtaining uniformity are almost uniquely determined, and the range of conditions to be selected is extremely narrow.

【0008】一方、図8の磁気中性線放電(NLD)エ
ッチング装置では、磁気中性線の位置を自由に変えら
れ、しかもICPが発生しない程の低圧ガス領域でプラ
ズマ密度及び電位を制御することができるので、エッチ
ング均一性の良い条件を容易に設定することができる。
On the other hand, in the magnetic neutral beam discharge (NLD) etching apparatus shown in FIG. 8, the position of the magnetic neutral beam can be freely changed, and the plasma density and potential are controlled in a low-pressure gas region where ICP does not occur. Therefore, conditions with good etching uniformity can be easily set.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】デバイスが高密度化し
てきて加工幅が微細になり、従来と同じガス導入及び排
気の方法では対処できなくなってきた。エッチングでは
反応性の高いラジカル及びイオンを基板に照射して基板
物質との反応により基板物質をガス化して蝕刻するが、
単に削ればよいわけではなく、形状制御も必要である。
このためにはエッチャントの他に微細孔内の壁面に付着
してイオンの当たらない側壁を保護する働きをする物質
もプラズマ中で生成されなければならない。O.3μm幅
以下の微細加工ではこのエッチャントと保護物質との相
対濃度が重要になる。保護物質がエッチャントに対して
多くなり過ぎるとO.3μm幅以下の微細孔は、保護物質
により埋まってしまい、いわゆるエッチストップが起こ
って、削れないことになる。保護物質が、逆に、少なす
ぎるとエッチャントによって側壁が削られて、Bowingが
発生し、望ましい形状が得られない。
As the density of devices has become higher and the processing width has become finer, it has become impossible to cope with the conventional gas introduction and exhaust methods. In etching, a highly reactive radical and ions are irradiated on the substrate to gasify and etch the substrate material by reaction with the substrate material.
It is not only necessary to simply cut, but shape control is also required.
For this purpose, in addition to the etchant, a substance which adheres to the wall surface inside the micropore and functions to protect the side wall not exposed to ions must be generated in the plasma. In microfabrication with a width of 0.3 μm or less, the relative concentration between the etchant and the protective substance becomes important. If the amount of the protective substance becomes too large with respect to the etchant, the fine holes having a width of 0.3 μm or less are filled with the protective substance, so that a so-called etch stop occurs, and the fine holes cannot be removed. On the other hand, if the amount of the protective material is too small, the side wall is shaved by the etchant, causing bowing, and a desired shape cannot be obtained.

【0010】図3及び図4に示されているエッチング装
置では圧力が高いため分子同士の衝突により付着物質が
多く発生し、O.3μm幅以下の微細加工はできない。図
5〜図8に示されている方式でも、導入ガスが大きなプ
ラズマ空間を通る間に分解が進んで付着性物質が多く発
生するため、O.3μm幅以下の微細加工は困難である。
プラズマ密度が高い上に低圧下における有効排気速度が
低いため、ガスの滞在時間が長く、基板付近まで到達す
る間に過分解が起こるからである。
In the etching apparatus shown in FIGS. 3 and 4, since the pressure is high, a large amount of adhered substances are generated due to collision between molecules, and fine processing with a width of 0.3 μm or less cannot be performed. Even in the method shown in FIGS. 5 to 8, the decomposition proceeds while the introduced gas passes through the large plasma space, and a large amount of adhered substances are generated. Therefore, it is difficult to perform fine processing with a width of 0.3 μm or less.
This is because, since the plasma density is high and the effective pumping speed under low pressure is low, the residence time of the gas is long, and over-decomposition occurs while reaching the vicinity of the substrate.

【0011】そこで、本発明は、上記の問題を解決し
て、0.3μm幅以下の微細加工においてエッチストップ
を発生させることなくエッチングできる反応性イオンエ
ッチング装置を提供することを目的としている。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a reactive ion etching apparatus capable of solving the above-mentioned problem and performing etching without generating an etch stop in fine processing with a width of 0.3 μm or less.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によるドライエッチング装置においては、
NLDエッチング装置を用いて、真空チャンバー上部か
らエッチング補助ガスを導入し、磁気中性線の近傍で基
板側にエッチング主ガスを導入し、低圧下における有効
排気速度を大きくするため、基板電極下部から排気する
ように構成される。
In order to achieve the above object, in a dry etching apparatus according to the present invention,
Using an NLD etching device, an etching assist gas is introduced from the upper part of the vacuum chamber, an etching main gas is introduced to the substrate side near the magnetic neutral line, and the effective pumping speed under low pressure is increased. It is configured to exhaust.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態によれば、真
空チャンバー内に連続して存在する磁場ゼロの位置であ
る環状磁気中性線を形成するための磁揚発生手段を設け
ると共に、この磁気中性線に沿って交番電場を加えてこ
の磁気中性線に放電プラズマを発生するための1重を含
む多重の高周波コイルを設けてなるプラズマ発生手段を
有し、ハロゲン系のガスを主体とする気体を真空中に導
入し、低圧でプラズマを形成するとともに導入気体を分
解し、発生した原子、分子、ラジカル、イオンを積極的
に利用し、プラズマに接する基板電極に交番電場或いは
高周波電揚を印加して電極上に載置された基板をエッチ
ングする反応性イオンエッチング装置において、基板電
極に対向する電極に設けられ、この電極からエッチング
補助ガスを導入するエッチング補助ガス導入手段と、磁
気中性線の近傍に設けられ、基板電極側にエッチング主
ガスを円周方向から導入するエッチング主ガス導入手段
とを有し、有効排気速度をAr概算値で1500リットル/秒
以上にして基板電極下方からガスを排出するように構成
したことを特徴としている。エッチング補助ガス導入手
段は好ましくは、対向電極に設けられたシャワープレー
トから成り得る。エッチング主ガス導入手段は好ましく
は、基板電極の上方でしかも基板電極の周囲延長面上に
配置され半径方向内方へ向かってエッチング主ガスを供
給するようにされたリングから成り得る。さらに、基板
電極の側部及び底部と真空チャンバー壁との間にガスを
通す隙間が設けられ、真空チャンバーの底部に真空排気
系が連結される。
According to an embodiment of the present invention, there is provided a magnetic levitation generating means for forming an annular magnetic neutral line which is a position of zero magnetic field continuously present in a vacuum chamber, A plasma generating means comprising a single high frequency coil including a single coil for generating a discharge plasma in the magnetic neutral line by applying an alternating electric field along the magnetic neutral line; A main gas is introduced into a vacuum, plasma is formed at low pressure and the introduced gas is decomposed, and the generated atoms, molecules, radicals, and ions are used positively. An alternating electric field or high frequency is applied to the substrate electrode in contact with the plasma. In a reactive ion etching apparatus for etching a substrate placed on an electrode by applying an electric potential, the reactive ion etching apparatus is provided on an electrode facing a substrate electrode, and an etching auxiliary gas is introduced from this electrode. An etching auxiliary gas introducing means and an etching main gas introducing means provided in the vicinity of the magnetic neutral line and introducing the etching main gas from the circumferential direction to the substrate electrode side, and the effective pumping speed is calculated as an approximate Ar value of 1500. The gas is discharged from below the substrate electrode at a rate of 1 liter / sec or more. Preferably, the etching assist gas introducing means may be constituted by a shower plate provided on the counter electrode. The means for introducing the main etching gas may preferably comprise a ring arranged above the substrate electrode and on the peripheral extension of the substrate electrode and adapted to supply the main etching gas radially inward. Further, a gap is provided between the side and bottom of the substrate electrode and the wall of the vacuum chamber to allow gas to pass therethrough, and a vacuum exhaust system is connected to the bottom of the vacuum chamber.

【0014】例えば、酸化膜エッチングの場合、エッチ
ング補助ガスとして用いられる物質には、アルゴン、水
素、一酸化炭素などがあり、エッチング主ガスとしては
CF4、C38、C48などがある。エッチング主ガスは
プラズマ密度が高くなったり、プラズマ中の滞在時間が
長くなると分解が進み、付着性の物質であるCF及びC
2ラジカルを多く生成するようになる。プラズマ密度
が必要以上に高くない領域でプラズマを形成できる磁気
中性線放電装置を用いて、基板近くにプロセス主ガスを
導入するようにしたので、基板に到達するエッチャント
物質と付着性物質の比を変えることができるようにな
る。さらに、基板下方から排気するようにしたので有効
排気速度が1.5〜2倍向上し、動作流量範囲を広げる
ことが可能となる。流量が大きくなることはガスの滞在
時間が短くなることを意味し、動作流量範囲が広がった
ことにより、ガスの滞在時間を広い範囲で可変すること
ができ、エッチャント物質と付着物質の制御が容易にな
る。
For example, in the case of oxide film etching, substances used as an etching auxiliary gas include argon, hydrogen, carbon monoxide and the like, and CF 4 , C 3 F 8 , C 4 F 8 and the like as main etching gases. There is. The etching main gas is decomposed when the plasma density increases or the residence time in the plasma increases, and CF and C, which are adherent substances,
F 2 radicals are generated more. Since the process main gas is introduced near the substrate using a magnetic neutral beam discharge device that can form plasma in a region where the plasma density is not unnecessarily high, the ratio of the etchant substance to the adherent substance that reaches the substrate Can be changed. Furthermore, since the gas is evacuated from below the substrate, the effective evacuating speed is improved 1.5 to 2 times, and the operating flow rate range can be widened. An increase in the flow rate means a shorter residence time of the gas, and a wider operating flow range allows the residence time of the gas to be varied over a wider range, making it easier to control the etchant and adherent substances. become.

【0015】[0015]

【実施例】以下、添付図面の図1を参照して本発明の実
施例について説明する。図1には本発明の反応性イオン
エッチング装置の一実施例を示す。図示エッチング装置
において、1は真空チャンバーで、その上部には円筒形
の誘電体側壁2を備え、誘電体側壁2の外側には、真空
チャンバー1内に磁気中性線を形成するための磁場発生
手段を構成している三つの磁場コイル3、4、5が設け
られ、真空チャンバー1の上部内に磁気中性線6を形成
する。中間の磁場コイル4と誘電体側壁2の外側との間
には1重を含む多重のプラズマ発生用の高周波コイル7
が配置され、この高周波コイル7は高周波電源8に接続
され、三つの磁場コイル3、4、5によって真空チャン
バー1の上部に形成された磁気中性線6に沿って交番電
場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生するよ
うにしている。真空チャンバー1の上部の天板9は誘電
体側壁2の上部フランジに密封固着され、またこの天板
9にはエッチング補助ガスを導入するシャワープレート
10が設けられ、このシャワープレート10は図示してない
エッチング補助ガス源に接続されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 shows an embodiment of the reactive ion etching apparatus of the present invention. In the illustrated etching apparatus, reference numeral 1 denotes a vacuum chamber, which is provided with a cylindrical dielectric side wall 2 at an upper portion thereof, and a magnetic field generation for forming a magnetic neutral line in the vacuum chamber 1 is provided outside the dielectric side wall 2. Three magnetic field coils 3, 4, 5 constituting the means are provided and form a magnetic neutral line 6 in the upper part of the vacuum chamber 1. Between the intermediate magnetic field coil 4 and the outside of the dielectric side wall 2, there is a single high frequency coil 7 for generating multiple plasmas.
The high-frequency coil 7 is connected to a high-frequency power source 8 and applies an alternating electric field along a magnetic neutral line 6 formed on the upper part of the vacuum chamber 1 by three magnetic field coils 3, 4, and 5, thereby Discharge plasma is generated in the neutral wire. A top plate 9 on the upper part of the vacuum chamber 1 is hermetically fixed to an upper flange of the dielectric side wall 2 and a shower plate for introducing an etching auxiliary gas is provided on the top plate 9.
A shower plate 10 is provided, and the shower plate 10 is connected to an etching assist gas source (not shown).

【0016】真空チャンバー1内の磁気中性線6の近傍
にはエッチング主ガス導入用のリング11が配置され、こ
のリング11は図示してないエッチング主ガス源からエッ
チング主ガスを真空チャンバー1の中央に向かって供給
するため円周上に、チャンバー中心に向かう複数の小孔
かまたは全周にわたる狭いオリフィスが形成されてい
る。またこのエッチング主ガス導入用のリング11は図示
したように、基板電極12の上方でしかも基板電極12のほ
ぼ周囲延長面上に位置決めされている。基板電極12は、
その側部及び底部と真空チャンバー壁との間にガスを通
す隙間をあけて支持部材13により支持されており、すな
わち基板電極12の下方において真空チャンバー1の下部
は、大きな有効排気速度を得るため、基板電極12の外径
と真空チャンバー1の下部の内径との差が半径方向で40
mm以上になっている。また基板電極12はRFバイアスを印
加する高周波電源14に接続されている。さらに基板電極
12の下方において真空チャンバー1の底部にはターボ分
子ポンプからなる排気系15が接続されている。排気速度
が3000 l/sのターボ分子ポンプを用いたときの基板電
極部における有効排気速度は、ガスがアルゴンの時1550
l/s、ガスがC48の時970 l/sである。従来の排気
速度は、ガスがアルゴンの時890 l/s、ガスがC48
の時480 l/sであるから、約1.7〜2倍有効排気速度が
向上している。 これにより質量が大きいと、コンダクタンスは小さくな
り有効排気速度は小さくなる。つまり質量数が変わると
有効排気速度は変わるのである。
In the vicinity of the magnetic neutral wire 6 in the vacuum chamber 1, a ring 11 for introducing a main etching gas is disposed. A plurality of small holes or circumferentially narrow orifices are formed on the circumference to feed toward the center. The ring 11 for introducing the main etching gas is positioned above the substrate electrode 12 and substantially on the peripheral extension surface of the substrate electrode 12, as shown in the figure. The substrate electrode 12
It is supported by a support member 13 with a gap through which gas passes between the side and bottom thereof and the vacuum chamber wall. That is, the lower part of the vacuum chamber 1 below the substrate electrode 12 has a large effective pumping speed. The difference between the outer diameter of the substrate electrode 12 and the inner diameter of the lower part of the vacuum chamber 1 is 40 in the radial direction.
mm or more. The substrate electrode 12 is connected to a high-frequency power supply 14 for applying an RF bias. Further substrate electrodes
An exhaust system 15 composed of a turbo-molecular pump is connected to the bottom of the vacuum chamber 1 below the vacuum chamber 12. The effective pumping speed at the substrate electrode when using a turbo molecular pump having a pumping speed of 3000 l / s is 1550 when the gas is argon.
l / s, and 970 l / s when the gas is C 4 F 8 . The conventional pumping speed is 890 l / s when the gas is argon and the gas is C 4 F 8
In this case, the pumping speed is 480 l / s, so that the effective pumping speed is improved about 1.7 to 2 times. As a result, when the mass is large, the conductance decreases and the effective pumping speed decreases. That is, when the mass number changes, the effective pumping speed changes.

【0017】図2は有効排気速度の質量依存性を示す図
である。Arは質量数40であるから、有効排気速度は1500
l/sである。C48は質量数200であるから、有効排
気速度は約920 l/sである。なおガスをArの質量数で
代表させたものがAr換算値である。
FIG. 2 is a diagram showing the mass dependence of the effective pumping speed. Since Ar has a mass number of 40, the effective pumping speed is 1500
l / s. Since C 4 F 8 has a mass number of 200, the effective pumping speed is about 920 l / s. The gas represented by the mass number of Ar is an Ar conversion value.

【0018】この様に構成した図示装置の動作について
説明する。図1の装置を用い、プラズマ発生用高周波電
源8の電力を1.5KW、基板バイアス高周波電源14の電
力を500W、圧力を5mTorr、エッチング補助ガスとし
てアルゴンを135sccm、エッチング主ガスとしてC48
を23sccmとしたとき、シリコン酸化膜のエッチング速度
は732nm/minであり、シリコンのエッチング速度は52nm
/minであった。この時の選択比は14であった。一方、
比較のため図8で示される従来の排気方式を用いて、エ
ッチング補助ガスとしてアルゴンを90sccm、エッチング
主ガスとしてC48を15sccm導入して同じ圧力条件下で
エッチングしたとき、シリコン酸化膜のエッチング速度
は610nm/minであり、シリコンのエッチング速度は51nm
/minであった。この時の選択比は12である。従って、
有効排気速度を向上させガス流量を1.5倍にしたこと
により、エッチ速度、選択比とも1.2倍に向上した。さ
らに、微細バターンでパターン形状の制御性を確認した
ところ、O.3μm径のパターンがほぼ垂直にエッチング
できることが判り、形状制御が容易になった。排気速度
が向上した分、導入するガスの流量を大きくでき、プラ
ズマ中の滞在時間が短くなったため過分解が抑制できた
ためと思われる。
The operation of the illustrated apparatus configured as described above will be described. Using the apparatus shown in FIG. 1, the power of the plasma generating high-frequency power supply 8 was 1.5 KW, the power of the substrate bias high-frequency power supply 14 was 500 W, the pressure was 5 mTorr, argon was 135 sccm as an auxiliary etching gas, and C 4 F 8 was used as an etching main gas.
Is 23 sccm, the etching rate of the silicon oxide film is 732 nm / min, and the etching rate of silicon is 52 nm.
/ Min. The selectivity at this time was 14. on the other hand,
For comparison, using the conventional evacuation method shown in FIG. 8, when etching was performed under the same pressure conditions by introducing 90 sccm of argon as an etching auxiliary gas and 15 sccm of C 4 F 8 as an etching main gas, the silicon oxide film was etched. The etching rate is 610 nm / min, and the etching rate of silicon is 51 nm.
/ Min. The selection ratio at this time is 12. Therefore,
By increasing the effective pumping speed and increasing the gas flow rate by 1.5 times, both the etching speed and the selectivity have been improved by 1.2 times. Furthermore, when the controllability of the pattern shape was confirmed with a fine pattern, it was found that a pattern having a diameter of 0.3 μm could be etched almost vertically, and the shape control became easy. This is probably because the flow rate of the gas to be introduced can be increased by the improvement in the pumping speed, and the residence time in the plasma is shortened, so that the over-decomposition can be suppressed.

【0019】ところで図示実施例ではNLDエッチング
装置に適用した例について説明してきたが、同様な効果
はNLDプラズマCVD装置に適用しても期待できるこ
とは言うまでもない。
In the illustrated embodiment, an example in which the present invention is applied to an NLD etching apparatus has been described. However, it is needless to say that the same effect can be expected when applied to an NLD plasma CVD apparatus.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上述べたように、本発明による反応性
イオンエッチング装置においては、真空チャンバー上部
からエッチング補助ガスを導入し、磁気中性線の近傍で
基板側にエッチング主ガスを導入し、低圧下における有
効排気速度を大きくするため、基板電極下部から排気す
るように構成しているので、基板へ入射するエッチャン
トと付着性物質の量を制御でき、その結果0.3μm幅以
下の微細加工に対応できるドライエッチングが可能とな
る。従って、本発明は半導体や電子部品加工に用いられ
ている反応性イオンエッチングプロセスに大きく貢献す
るものである。
As described above, in the reactive ion etching apparatus according to the present invention, an etching auxiliary gas is introduced from the upper portion of the vacuum chamber, and an etching main gas is introduced into the substrate near the magnetic neutral line. In order to increase the effective pumping speed under low pressure, it is configured to exhaust from the lower part of the substrate electrode, so that the amount of the etchant and the adhering substance incident on the substrate can be controlled, resulting in fine processing of 0.3 μm width or less. It is possible to perform dry etching that can be used. Therefore, the present invention greatly contributes to the reactive ion etching process used for processing semiconductors and electronic parts.

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

【図1】 本発明の一実施例を示す概略線図。FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】 図1の装置を使用して実測した有効排気速度
の質量依存性を示すグラフ。
FIG. 2 is a graph showing the mass dependence of the effective pumping speed actually measured using the apparatus of FIG.

【図3】 従来の平行平板型エッチング装置の一例を示
す概略線図。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a conventional parallel plate type etching apparatus.

【図4】 従来の3極エッチング装置を示す概略線図。FIG. 4 is a schematic diagram showing a conventional three-electrode etching apparatus.

【図5】 従来のECRエッチング装置を示す概略線
図。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a conventional ECR etching apparatus.

【図6】 従来の誘導結合型エッチング装置を示す概略
線図。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a conventional inductively coupled etching apparatus.

【図7】 従来のトランスファ結合型エッチング装置を
示す概略線図。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a conventional transfer-coupling type etching apparatus.

【図8】 従来の磁気中性線放電型エッチング装置を示
す概略線図。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a conventional magnetic neutral discharge type etching apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:真空チャンバー 2:円筒形の誘電体側壁 3:磁場コイル 4:磁場コイル 5:磁場コイル 6:磁気中性線 7:高周波コイル 8:プラズマ発生用高周波電源 9:天板 10:シャワープレート 11:リング 12:基板電極 13:支持部材 14:高周波電源 15:排気系 1: vacuum chamber 2: cylindrical dielectric side wall 3: magnetic field coil 4: magnetic field coil 6: magnetic neutral wire 7: high frequency coil 8: high frequency power supply for plasma generation 9: top plate 10: shower plate 11 : Ring 12: Substrate electrode 13: Support member 14: High frequency power supply 15: Exhaust system

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空チャンバー内に連続して存在する磁
場ゼロの位置である環状磁気中性線を形成するための磁
揚発生手段を設けると共に、この磁気中性線に沿って交
番電場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生す
るための1重を含む多重の高周波コイルを設けてなるプ
ラズマ発生手段を有し、ハロゲン系のガスを主体とする
気体を真空中に導入し、低圧でプラズマを形成するとと
もに導入気体を分解し、発生した原子、分子、ラジカ
ル、イオンを積極的に利用し、プラズマに接する基板電
極に交番電場或いは高周波電揚を印加して電極上に載置
された基板をエッチングする反応性イオンエッチング装
置において、基板電極に対向する電極に設けられ、この
電極からエッチング補助ガスを導入するエッチング補助
ガス導入手段と、磁気中性線の近傍に設けられ、基板電
極側にエッチング主ガスを円周方向から導入するエッチ
ング主ガス導入手段とを有し、有効排気速度をAr概算値
で1500リットル/秒以上にして基板電極下方からガスを
排出するように構成したことを特徴とする反応性イオン
エッチング装置。
1. A magnetic head for generating an annular magnetic neutral line, which is a position of zero magnetic field continuously present in a vacuum chamber, is provided, and an alternating electric field is applied along the magnetic neutral line. It has a plasma generating means provided with a multiple high frequency coil including a single layer for generating a discharge plasma on the magnetic neutral line, and introduces a gas mainly composed of a halogen-based gas into a vacuum, A plasma is formed at the same time as the introduced gas is decomposed and the generated atoms, molecules, radicals, and ions are positively used, and an alternating electric field or a high-frequency electric field is applied to the substrate electrode in contact with the plasma to be placed on the electrode. A reactive ion etching apparatus for etching an etched substrate, an etching auxiliary gas introducing means provided on an electrode facing the substrate electrode, for introducing an etching auxiliary gas from the electrode, An etching main gas introducing means for introducing an etching main gas from the circumferential direction to the substrate electrode side, provided near the neutral line, and having an effective pumping speed of at least 1500 liters / sec. A reactive ion etching apparatus configured to discharge gas from below.
【請求項2】 エッチング補助ガス導入手段が対向電極
に設けられたシャワープレートから成っている請求項1
に記載の反応性イオンエッチング装置。
2. An etching auxiliary gas introducing means comprising a shower plate provided on a counter electrode.
6. The reactive ion etching apparatus according to 5.
【請求項3】 エッチング主ガス導入手段が、基板電極
の上方でしかも基板電極の周囲延長面上に配置され半径
方向内方へ向かってエッチング主ガスを供給するように
されたリングから成っている請求項1に記載の反応性イ
オンエッチング装置。
3. The etching main gas introducing means comprises a ring disposed above the substrate electrode and on the peripheral extension surface of the substrate electrode, and adapted to supply the etching main gas inward in the radial direction. The reactive ion etching apparatus according to claim 1.
【請求項4】 基板電極の側部及び底部と真空チャンバ
ー壁との間にガスを通す隙間が設けられ、真空チャンバ
ーの底部に真空排気系が連結される請求項1に記載の反
応性イオンエッチング装置。
4. The reactive ion etching according to claim 1, wherein a gap is provided between the side and bottom of the substrate electrode and the vacuum chamber wall, and a vacuum exhaust system is connected to the bottom of the vacuum chamber. apparatus.
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