JPH1060673A - Etching device - Google Patents

Etching device

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JPH1060673A
JPH1060673A JP21951696A JP21951696A JPH1060673A JP H1060673 A JPH1060673 A JP H1060673A JP 21951696 A JP21951696 A JP 21951696A JP 21951696 A JP21951696 A JP 21951696A JP H1060673 A JPH1060673 A JP H1060673A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
opening
gas
etching
shower head
center
Prior art date
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Pending
Application number
JP21951696A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Takaoka
裕二 高岡
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH1060673A publication Critical patent/JPH1060673A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an etching device provided with a shower head in which the amt. of gas to be blown-off can be regulated. SOLUTION: This etching device 10 is provided with a shower head 18 composed of many gas blow-off pores piercing a planar upper electrode 14. In this case, the surface of the upper electrode is provided with a shutter apparatus 24 having an opening in which the opening diameter is freely contractible and expandable, and the amt. of gas to be blown-off and the gas flow can be regulated. The shutter apparatus 24 is composed of plural plasma resistant movable blades arranged partially piled up to the peripheral direction of the opening so as to form the opening on the center, in the case the opening diameter is contracted, the movable blades progress toward the center of the opening with each other, and in the case the opening diameter is expanded, the movable blades retreat from the center of the opening with each other.

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、エッチング装置に
関し、更に詳細には、シャワーヘッドから流出するガス
吹き出し量及びガス流れを制御して、種々のエッチング
プロセス条件に対応できるようにしたエッチング装置に
関するものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an etching apparatus, and more particularly, to an etching apparatus capable of controlling an amount of gas blown out of a shower head and a gas flow to meet various etching process conditions. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】シャワーヘッドを備えた従来のエッチン
グ装置30は、図4に示すように、プロセスチャンバ1
2内に板状の上部電極14と、上部電極14に対向して
ウエハWを載置させる下部電極16とを備えている。シ
ャワーヘッド18は、上部電極14を貫通する開口径不
変の多数のガス吹き出し口18で構成されている。従っ
て、従来のエッチング装置30では、ガス導入圧力が一
定である限り、ガス吹き出し量はほぼ一定であり、プロ
セスチャンバ12内のガスの流れ分布もほぼ一定であ
る。図4中、20はガス導入口及び22はガス排出口を
意味する。ところで、ウエハのエッチング工程では、C
VD酸化膜、Si窒化膜 タングステン膜等のエッチン
グ対象に応じてエッチング条件が異なり、ガス吹き出し
量を変更する必要がしばしば生じる。
2. Description of the Related Art A conventional etching apparatus 30 equipped with a shower head has a process chamber 1 as shown in FIG.
2 includes a plate-shaped upper electrode 14 and a lower electrode 16 on which the wafer W is placed so as to face the upper electrode 14. The shower head 18 includes a large number of gas outlets 18 that pass through the upper electrode 14 and have a constant opening diameter. Therefore, in the conventional etching apparatus 30, as long as the gas introduction pressure is constant, the gas blowing amount is substantially constant, and the gas flow distribution in the process chamber 12 is also substantially constant. In FIG. 4, reference numeral 20 denotes a gas inlet and 22 denotes a gas outlet. By the way, in the wafer etching process, C
The etching conditions differ depending on the etching target such as a VD oxide film, a Si nitride film, and a tungsten film, and it is often necessary to change the gas blowing amount.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、エッチング条
件の変更に際し、上述のようなシャワーヘッドを備えた
従来のエッチング装置を使用している場合、シャワーヘ
ッドのガス吹き出し量を変えることが出来ないために、
プロセスチャンバ12を開放して上部電極14自体を取
り出し、所定量のガスを吹き出すことのできる開口を有
するシャワーヘッドを備えた別の上部電極に交換しなけ
ればならない。これでは、エッチング工程の作業能率が
低くなり、生産性の向上が難しい。そのため、ガス吹き
出し量を可変にできるシャワーヘッドを備えたエッチン
グ装置が要望されていた。このような要望に応えるため
に、本発明の目的は、ガス吹き出し量を調節できるシャ
ワーヘッドを備えたエッチング装置を提供することであ
る。
However, when the etching conditions are changed, if the conventional etching apparatus having the above-described shower head is used, it is not possible to change the gas blowing amount of the shower head. To
The process chamber 12 must be opened to remove the upper electrode 14 itself and be replaced with another upper electrode with a showerhead having an opening through which a predetermined amount of gas can be blown out. In this case, the work efficiency of the etching process is reduced, and it is difficult to improve the productivity. Therefore, there has been a demand for an etching apparatus provided with a shower head capable of changing the amount of gas blown out. In order to meet such a demand, an object of the present invention is to provide an etching apparatus having a shower head capable of adjusting a gas blowing amount.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るエッチング装置は、板状の上部電極を
貫通する多数個のガス吹き出し孔からなるシャワーヘッ
ドを有するエッチング装置において、開口径を自在に縮
小、拡大できる開口を有するシャッター装置を上部電極
の上に備え、シャワーヘッドのからのガス吹き出し量及
びガス流れを制御できるようにしたことを特徴としてい
る。
In order to achieve the above object, an etching apparatus according to the present invention is an etching apparatus having a shower head comprising a plurality of gas blowing holes penetrating a plate-like upper electrode. A shutter device having an opening capable of freely reducing and enlarging the diameter is provided on the upper electrode so that the amount of gas blown out from the shower head and the gas flow can be controlled.

【0005】本発明では、開口可変機構を持ったシャッ
ター装置をシャワーヘッド上に設け、シャッター装置の
開口を調節することにより、ガスの吹き出し量を調整す
ると共にプロセスチャンバ内のガスの流れを制御できる
ようにしている。シャッター装置には、エッチング中の
プラズマに曝されても良いように、耐プラズマ性物質、
例えば上部電極と同じ材質か、又はSiCなどのセラミ
ック等を使用する。本発明に係るエッチング装置は、シ
ャワーヘッドを有するエッチング装置であれば限定なく
適用でき、例えばECRプラズマエッチング装置、平行
平板型プラズマエッチング装置に好適に適用できる。
In the present invention, by providing a shutter device having a variable opening mechanism on a shower head and adjusting the opening of the shutter device, it is possible to adjust the amount of gas blown out and to control the gas flow in the process chamber. Like that. The shutter device has a plasma-resistant material, so that it may be exposed to plasma during etching.
For example, the same material as the upper electrode or a ceramic such as SiC is used. The etching apparatus according to the present invention can be applied without limitation as long as it is an etching apparatus having a shower head, and can be suitably applied to, for example, an ECR plasma etching apparatus and a parallel plate type plasma etching apparatus.

【0006】本発明の好適な実施態様は、シャッター装
置が、開口を中央に形成するように開口の周方向に部分
的に重なって配置された複数枚の耐プラズマ性可動ブレ
ードで構成され、開口径を縮小するときには可動ブレー
ドが相互に開口の中心に向かって前進し、開口径を拡大
するときには可動ブレードが相互に開口の中心から後退
することを特徴としている。実施態様のシャッター装置
は、カメラのシャッターに付属する絞り機構と同じよう
な構成を有し、中央の開口面積を調整して、シャワーヘ
ッドのガス吹き出し口の全個数のうちの一部を閉止する
ことにより、ガスの吹き出し量を調整し、かつプロセス
チャンバ内のガスの流れを制御できるようにしている。
In a preferred embodiment of the present invention, the shutter device comprises a plurality of plasma-resistant movable blades arranged so as to partially overlap in the circumferential direction of the opening so as to form the opening at the center. When the diameter is reduced, the movable blades advance toward the center of the opening, and when the diameter is increased, the movable blades retract from the center of the opening. The shutter device of the embodiment has the same configuration as the diaphragm mechanism attached to the camera shutter, adjusts the central opening area, and closes a part of the total number of gas outlets of the shower head. Thus, the amount of gas blowout can be adjusted and the flow of gas in the process chamber can be controlled.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下に、実施例を挙げ、添付図面
を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説
明する。実施例 本実施例は、本発明に係るエッチング装置の実施例の一
つであって、図1は本実施例のエッチング装置の構成を
示す模式図である。本実施例のエッチング装置10は、
図1に示すように、図4に示した従来のエッチング装置
30の構成に加えて、上部電極板14上にシャッター装
置24を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiment This embodiment is one of the embodiments of the etching apparatus according to the present invention, and FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the etching apparatus of this embodiment. The etching apparatus 10 of the present embodiment
As shown in FIG. 1, a shutter device 24 is provided on the upper electrode plate 14 in addition to the configuration of the conventional etching device 30 shown in FIG.

【0008】シャッター装置24は、カメラのシャッタ
ーに付属する絞り機構とほぼ同様な構成を備え、図2
(a)に示すように、開口26を中央に形成するように
開口26の周方向に部分的に重なって配置された複数枚
の可動ブレード28と、可動ブレード28を相互に開口
26の中心に向かって前進させ、また逆に相互に開口2
6の中心から後退させるように駆動する駆動装置(図示
せず)を有する。駆動装置は、バネ機構を使用した機械
式でも、電動モータを使用した電動式でも良い。可動ブ
レード28は、プロセス中のプラズマに曝されるため、
耐プラズマ性の材料、例えば上部電極と同じ材料から、
又はSiCなどのセラミックで作製される。
The shutter device 24 has substantially the same configuration as an aperture mechanism attached to a camera shutter.
As shown in (a), a plurality of movable blades 28 partially overlapped in the circumferential direction of the opening 26 so as to form the opening 26 at the center, and the movable blades 28 are mutually centered on the opening 26. Forward and vice versa
6 has a driving device (not shown) for driving to retreat from the center. The driving device may be a mechanical type using a spring mechanism or an electric type using an electric motor. Because the movable blade 28 is exposed to the plasma during the process,
From a material resistant to plasma, for example, the same material as the upper electrode,
Alternatively, it is made of ceramic such as SiC.

【0009】シャッター装置24では、可動ブレード2
8が駆動装置により駆動されて相互に開口26の中心に
向かって前進することにより、開口26の開口径が、図
2(b)に示すように、縮小する。また、可動ブレード
28が駆動装置により駆動されて相互に開口26の中心
から後退することにより、開口26の開口径が、図2
(a)に示すように、拡大する。
In the shutter device 24, the movable blade 2
8 are driven by the driving device and mutually advance toward the center of the opening 26, the opening diameter of the opening 26 is reduced as shown in FIG. When the movable blades 28 are driven by the driving device and recede from the center of the opening 26, the diameter of the opening 26 is reduced.
As shown in FIG.

【0010】本エッチング装置10では、シャッター装
置24の開口を拡大した場合には、プロセスガスは、図
3(a)に示すように、シャワーヘッド18全面から下
方に流れる。逆に、シャッター装置24の開口を縮小し
た場合には、シャワーヘッド18の周辺部の開口は閉止
され、プロセスガスは、図3(b)に示すように、中央
部の開口からのみ下方に流れる。以上のようにシャッタ
ー装置24の開口径を調節して、ガス吹き出し量及びガ
ス流れ分布を調整することにより、エッチングの制御が
容易になり、ウエハー面内のエッチングレート均一性、
配線の線幅の均一性及び形状の均一性を向上させること
ができる。
In the present etching apparatus 10, when the opening of the shutter device 24 is enlarged, the process gas flows downward from the entire surface of the shower head 18, as shown in FIG. Conversely, when the opening of the shutter device 24 is reduced, the opening at the peripheral portion of the shower head 18 is closed, and the process gas flows downward only from the opening at the central portion, as shown in FIG. . As described above, by controlling the opening diameter of the shutter device 24 and adjusting the gas blowing amount and the gas flow distribution, the control of the etching becomes easy, and the uniformity of the etching rate in the wafer surface,
The uniformity of the line width and the uniformity of the shape of the wiring can be improved.

【0011】本エッチング装置10を使用することによ
り、プロセス要求に合わせてエッチングをウエハに施す
ことが出来る。例えばブランケットタングステンをエッ
チバックする際には、反応ガスとしてSF6 /Arを使
用した等方性のエッチング法を適用するので、シャワー
ヘッド18の中央部のみからSF6 /Arを導入したほ
うが、エッチングレートの高速化及びローディング効果
の低減化の上から望ましい。また、TiN膜/Ti膜等
の密着層をエッチングする際には、Cl2 を使用した低
圧の異方性エッチングが必要になるので、ウエハに対し
シャワーヘッド18の全面からガスを導入することが望
ましい。また、本エッチング装置10を使用することに
より、エッチングレートの高速化、形状制御が必要な酸
化膜系のコンタクトホール形成の際のエッチング、低エ
ッチングレート及びエッチングの面内均一性が必要にな
るサイドウォールのエッチング、窒化膜のエッチング等
など多種多様なエッチングの要求に対応することができ
る。
By using the present etching apparatus 10, etching can be performed on a wafer in accordance with process requirements. For example, when blanket tungsten is etched back, an isotropic etching method using SF 6 / Ar as a reaction gas is applied. Therefore, it is better to introduce SF 6 / Ar only from the central portion of the shower head 18. This is desirable from the viewpoint of increasing the rate and reducing the loading effect. Further, when etching an adhesion layer such as a TiN film / Ti film, low pressure anisotropic etching using Cl 2 is required, so that gas is introduced from the entire surface of the shower head 18 to the wafer. desirable. In addition, by using the present etching apparatus 10, etching at the time of forming an oxide film-based contact hole that requires a higher etching rate and shape control, a lower etching rate, and an in-plane uniformity of the etching are required. A wide variety of etching requirements such as wall etching and nitride film etching can be met.

【0012】[0012]

【発明の効果】本発明の構成によれば、エッチング装置
のシャワーヘッド上に開口径を自在に縮小、拡大できる
開口を有するシャッター装置を上部電極の上に備えるこ
とにより、シャワーヘッドのからのガス吹き出し量及び
ガス流れを制御できるようになっている。シャワーヘッ
ドのからのガス吹き出し量及びガス流れを制御すること
により、エッチング条件の相違、即ち膜構造、膜種等の
違いに容易に対応して、ウエハー面内のエッチングレー
ト均一性、線幅の均一性、形状の均一性を向上させるこ
とができる。また、本発明に係るエッチング装置を使用
することにより、従来のように上部電極を交換すること
なく、プロセス要求に応じてエッチング条件を容易に変
更できるので、エッチングの生産性を向上させることが
できる。
According to the structure of the present invention, by providing a shutter device having an opening capable of freely reducing and enlarging the opening diameter on the shower head of the etching device on the upper electrode, the gas from the shower head can be reduced. The blowing amount and the gas flow can be controlled. By controlling the amount of gas blown out from the shower head and the gas flow, it is possible to easily respond to differences in etching conditions, that is, differences in film structure, film type, etc., to achieve uniform etching rate in the wafer surface, and line width. Uniformity and shape uniformity can be improved. Further, by using the etching apparatus according to the present invention, the etching conditions can be easily changed according to the process requirements without replacing the upper electrode as in the related art, so that the etching productivity can be improved. .

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

【図1】本実施例のエッチング装置の構成を示す模式図
である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an etching apparatus of the present embodiment.

【図2】図2(a)及び(b)は、それぞれ、シャッタ
ー装置の動作を説明する平面図である。
FIGS. 2A and 2B are plan views illustrating the operation of the shutter device, respectively.

【図3】図3(a)及び(b)は、それぞれ、本実施例
のエッチング装置のエッチング制御性を説明する模式図
である。
FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams illustrating the etching controllability of the etching apparatus of the present embodiment.

【図4】シャワーヘッドを備えた従来のエッチング装置
の構成を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional etching apparatus having a shower head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10……本実施例のエッチング装置、12……プロセス
チャンバ、14……上部電極、16……下部電極、18
……シャワーヘッド、20……ガス導入口、22……ガ
ス排出口、24……シャッター装置、26……開口、2
8……可動ブレード。
10 etching apparatus of this embodiment, 12 process chamber, 14 upper electrode, 16 lower electrode, 18
... shower head, 20 ... gas inlet, 22 ... gas outlet, 24 ... shutter device, 26 ... opening, 2
8 ... Movable blade.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 板状の上部電極を貫通する多数個のガス
吹き出し孔からなるシャワーヘッドを有するエッチング
装置において、 開口径を自在に縮小、拡大できる開口を有するシャッタ
ー装置を上部電極の上に備え、シャワーヘッドのからの
ガス吹き出し量及びガス流れを制御できるようにしたこ
とを特徴とするエッチング装置。
1. An etching apparatus having a shower head comprising a plurality of gas blowing holes penetrating a plate-shaped upper electrode, wherein a shutter device having an opening capable of freely reducing and expanding an opening diameter is provided on the upper electrode. An etching apparatus wherein the amount of gas blown from a shower head and the flow of gas can be controlled.
【請求項2】 シャッター装置が、開口を中央に形成す
るように開口の周方向に部分的に重なって配置された複
数枚の耐プラズマ性可動ブレードで構成され、開口径を
縮小するときには可動ブレードが相互に開口の中心に向
かって前進し、開口径を拡大するときには可動ブレード
が相互に開口の中心から後退することを特徴とする請求
項1に記載のエッチング装置。
2. A shutter device comprising: a plurality of plasma-resistant movable blades arranged so as to partially overlap each other in a circumferential direction of an opening so as to form an opening at a center; 2. The etching apparatus according to claim 1, wherein the movable blades mutually move toward the center of the opening, and when the diameter of the opening is enlarged, the movable blades mutually recede from the center of the opening. 3.
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