JPH11241190A - Reactive ion etching device - Google Patents

Reactive ion etching device

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JPH11241190A
JPH11241190A JP10046068A JP4606898A JPH11241190A JP H11241190 A JPH11241190 A JP H11241190A JP 10046068 A JP10046068 A JP 10046068A JP 4606898 A JP4606898 A JP 4606898A JP H11241190 A JPH11241190 A JP H11241190A
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plasma
vacuum chamber
neutral line
high frequency
frequency
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巍 陳
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Toshio Hayashi
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To generate plasma with good uniformity and to improve the etching uniformity by connecting a high frequency power line and a ground line in which the capacitors are symmetrically arranged to a high frequency coil which applies a high frequency electric field along an annular magnetic neutral line formed in a vacuum chamber. SOLUTION: Electromagnetic coils 3 to 5 are arranged outside a dialectic side wall of a vacuum chamber 1 to generate a magnetic field and to form an annular magnetic neutral line in the chamber. Further, a high frequency electric field is applied along the neutral line by an antenna coil 7 in which one end is connected to a high frequency power supply 9 and the other end is grounded. An etching gas essentially comprisinga halogen gas is introduced through a shown plate 17 disposed on a counter electrode 16 to form a low pressure plasma ring on the magnetic neutral line. The gas is decomposed buy the plasma to generate atoms, molecules, radicals, ions or the like to each a substrate 15 disposed on a substrate electrode 12 connected to a bias high frequency power supply 14. Further, a capacitor 8 to supply the power and a capacitor 10 for grounding are symmetrically connected to the antenna coil 7.

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】添付図面の図4には従来技術による誘導
結合放電エッチング装置を示し、真空チャンバーA内に
放電プラズマを発生するため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。
2. Description of the Related Art FIG. 4 of the accompanying drawings shows an inductively coupled discharge etching apparatus according to the prior art. An antenna B comprising a coil for generating discharge plasma in a vacuum chamber A is connected to a dielectric side wall A1 of the vacuum chamber A. A high frequency power is applied from a high frequency power supply C for plasma generation to the high frequency antenna B, and 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. Introduced into the vacuum chamber A,
It forms plasma at low pressure and decomposes the introduced gas,
The generated atoms, molecules, radicals, and ions are positively used, and a high-frequency electric field is applied from a high-frequency power source E to a substrate electrode D that is in contact with plasma to etch a substrate mounted on the substrate electrode D. ing.

【0003】また、図5には、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の内側に高周波アンテナコイル
Fが配置され、この高周波アンテナコイルFにはマッチ
ングボックス内のコンデンサーを経由してアンテナ用高
周波電源Gから高周波電力が印加され、アンテナコイル
の他端は接地される。これによりリング状のプラズマが
形成される。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. 5 shows a magnetic neutral beam discharge etching apparatus proposed by the present inventors in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-263192. The previously proposed device is a three-dimensional device mounted outside the dielectric cylindrical wall A1 at the top of the vacuum chamber A.
A magnetic neutral line E is formed inside the vacuum chamber A by the two magnetic field coils B, C, and D. A high-frequency antenna coil F is arranged inside the intermediate magnetic field coil C along the magnetic neutral line E. High-frequency power is applied to the high-frequency antenna coil F from a high-frequency power source for antenna G via a capacitor in a matching box, and the other end of the antenna coil is grounded. As a result, a ring-shaped plasma is formed. 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. A high frequency power source I for bias is applied to a substrate electrode H below the vacuum chamber A.
, High frequency power is applied.

【0004】また、図6には、本願発明者らが先に特願
平7−217965号において永久磁石方式のエッチング装置
として平板永久磁石式磁気中性線エッチング装置を提案
した。この先に提案した装置では、真空チャンバーAの
上部天板に設けた誘電体B上に載置された2つのドーナ
ツ状永久磁石C、Dによって真空チャンバーA内部に磁
気中性線が形成され、この磁気中性線に沿って、2つの
永久磁石C、Dの間に高周波アンテナEを配置し、ガス
を導入してこの高周波アンテナEに高周波電場を印加し
てリング状のプラズマを形成するように構成されてい
る。この場合には、円筒真空チャンバーAの隔壁は金属
で構成される。また図5及び図6に示す構成において磁
気中性線を形成するための磁場コイル及び永久磁石を取
り除いて構成した誘導結合放電型エッチング装置も知ら
れている。
In FIG. 6, the present inventors have previously proposed a flat permanent magnet type magnetic neutral beam etching apparatus as a permanent magnet type etching apparatus in Japanese Patent Application No. 7-217965. In the device proposed earlier, a magnetic neutral wire is formed inside the vacuum chamber A by two donut-shaped permanent magnets C and D mounted on a dielectric B provided on an upper top plate of the vacuum chamber A. A high-frequency antenna E is arranged between the two permanent magnets C and D along the magnetic neutral line, a gas is introduced, and a high-frequency electric field is applied to the high-frequency antenna E to form a ring-shaped plasma. It is configured. In this case, the partition wall of the cylindrical vacuum chamber A is made of metal. There is also known an inductively-coupled discharge type etching apparatus in which a magnetic field coil for forming a magnetic neutral line and a permanent magnet are removed from the configuration shown in FIGS.

【0005】図5に示されている磁気中性線放電エッチ
ング装置について説明する。エッチングガスは上部フラ
ンジ付近から導入され、誘電体円筒壁A1の外側に設置さ
れたアンテナFに高周波電力が印加されてプラズマが形
成され、導入ガスが分解される。磁気中性線は磁場0の
ループであるのでそこにプラズマ中の電子が集まり、ア
ンテナFから放出される周方向の電場により電子が加速
されて環状電子電流が誘起される。この環状電子電流は
高周波電流の半周期毎にその向きが変る。下部の基板電
極Hにはバイアス用の高周波電力が印加される。ブロッ
キングコンデンサーによって浮遊状態になっている基板
電極Hは負のセルフバイアス電位となり、プラズマ中の
正イオンが引き込まれて基板上の物質をエッチングす
る。磁気中性線放電では真空中にリング上に形成される
磁気中性線の部分に密度の高いプラズマを形成するた
め、リングに沿って形成される誘導電場を有効利用する
ものでる。この方法によって、容易に1011cm-3の荷電粒
子密度を持つプラズマが形成される。
A magnetic neutral beam discharge etching apparatus shown in FIG. 5 will be described. The etching gas is introduced from the vicinity of the upper flange, and high-frequency power is applied to the antenna F installed outside the dielectric cylindrical wall A1 to form plasma, and the introduced gas is decomposed. Since the magnetic neutral line is a loop having no magnetic field, electrons in the plasma gather there, and the electrons are accelerated by a circumferential electric field emitted from the antenna F to induce a ring electron current. The direction of this ring-shaped electron current changes every half cycle of the high-frequency current. A high frequency power for bias is applied to the lower substrate electrode H. The substrate electrode H, which is in a floating state due to the blocking capacitor, has a negative self-bias potential, and positive ions in the plasma are attracted to etch the substance on the substrate. In the magnetic neutral wire discharge, a high-density plasma is formed in a portion of the magnetic neutral wire formed on the ring in a vacuum, so that an induction electric field formed along the ring is effectively used. By this method, a plasma having a charged particle density of 10 11 cm −3 is easily formed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来方式
では300φより大きなアンテナに電力を導入すると、ア
ンテナが長い上にインダクタンスが大きくなるため、ア
ンテナに発生する電場に不均一性が発生する。電場の不
均一性はプラズマの不均一性に繋がり、結果として、エ
ッチングの不均一性を引き起こす。そのため、3OOφよ
り大きな誘電体隔壁を備えた誘導結合放電装置において
高いエッチング均一性を得るのは大変難しい。
In the conventional method as described above, when power is introduced to an antenna larger than 300φ, the antenna becomes longer and the inductance becomes larger, so that the electric field generated in the antenna becomes non-uniform. The non-uniformity of the electric field leads to non-uniformity of the plasma, resulting in non-uniformity of the etching. Therefore, it is very difficult to obtain high etching uniformity in an inductively coupled discharge device having a dielectric partition larger than 3OOφ.

【0007】13.56MHzの高周波電力をアンテナに印加す
る場合には、3OOφより大きな誘電体隔壁を備えた誘導
結合放電装置では1重乃至は平行多重のアンテナが用い
られる。シリアル多重のアンテナは、インピーダンスが
大きくなるため用いられない。特に1重のアンテナが用
いられたとき、インピーダンスが大きくなってアンテナ
への電力導入出力部におけるプラズマ均一性ひいては基
板エッチング均一性が問題となる。これまでの実験でア
ンテナの電力導入部付近においてエッチング速度が低く
なることが判明している。
When a high frequency power of 13.56 MHz is applied to the antenna, a single or parallel multiplex antenna is used in an inductively coupled discharge device having a dielectric partition wall larger than 300φ. Serial multiplexed antennas are not used because of their increased impedance. In particular, when a single antenna is used, the impedance becomes large, and the plasma uniformity at the power introduction / output portion to the antenna and, consequently, the substrate etching uniformity become a problem. Experiments so far have revealed that the etching rate decreases near the power introduction portion of the antenna.

【0008】これを避けるため、特願平9−123905号に
おいて平行2重アンテナを使用することを提案した。平
行2重アンテナを用いた場合、密度の向上及びプラズマ
生成における不均一性が緩和され、±5%以下のエッチ
ング均一性が容易に得られるようになった。しかしなが
ら、ウエハの大面積化、デバイスの高集積化が進むにつ
れて、加工装置に要求される精度も高度になり、±1%
のエッチング均一性を達成する必要が生じてきた。これ
を達成するにはプラズマの均一性をさらに向上させる必
要がある。そこで本発明は、形成されるプラズマの均一
性を良くし、エッチング均一性を高めることのできる反
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。
To avoid this, Japanese Patent Application No. 9-123905 has proposed using a parallel dual antenna. When a parallel dual antenna is used, the improvement in density and the non-uniformity in plasma generation are alleviated, and etching uniformity of ± 5% or less can be easily obtained. However, as the area of the wafer is increased and the integration of the device is advanced, the accuracy required for the processing apparatus is also high, and the accuracy is required to be ± 1%.
It has become necessary to achieve etching uniformity. To achieve this, it is necessary to further improve the uniformity of the plasma. Therefore, an object of the present invention is to provide a reactive ion etching apparatus capable of improving the uniformity of plasma formed and improving the etching uniformity.

【0009】[0009]

【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
ための磁場発生手段を設けると共に、この磁気中性線に
沿って高周波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高周波コイルを設けてなるプラズマ
発生装置を有し、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共に導入
気体をプラズマ分解し、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場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、高周波コイルの接地部にコンデンサーを配
置し、高周波コイルへの電力導入出部に対して対称に配
置して、高周波コイルにおける電力導入の時間平均値が
導入部付近と接地部付近で同じになるように構成され
る。このように構成することにより、形成されるプラズ
マの均一性は良くなり、エッチング均一性を高めること
ができる。
According to the present invention, there is provided, in accordance with the present invention, a magnetic field for forming an annular magnetic neutral line which is a position of zero magnetic field continuously present in a vacuum chamber. A plasma generating device having a generating means and a high-frequency coil for applying a high-frequency electric field along the magnetic neutral line to generate a discharge plasma in the magnetic neutral line is provided. A main gas is introduced into a vacuum, plasma is formed at a low pressure and the introduced gas is plasma-decomposed, and the generated atoms, molecules, radicals, and ions are actively used. In a reactive ion etching apparatus that applies a high-frequency electric field to etch a substrate placed on an electrode, a capacitor is arranged at the grounding portion of the high-frequency coil, Of and symmetrically arranged with respect to the power inlet and outlet portion, configured so that the time average of the power transfer in the high-frequency coil is the same in the vicinity of the ground portion and the vicinity of the inlet portion. With this configuration, the uniformity of the formed plasma is improved, and the etching uniformity can be improved.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態によれば、真
空チャンバー内に環状磁気中性線を形成する複数の磁場
コイルを真空チャンバーの外部にし、真空室の下部に高
周波バイアスを印加する基板電極を設け、真空チャンバ
ーの壁の一部を誘電体で構成しその外部にプラズマを発
生するための高周波アンテナコイルを配置し、高周波ア
ンテナコイルの高周波電力導入部及び接地部にコンデン
サーを設けて高周波電力を導入するように構成した反応
性イオンエッチング装置が提供される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS According to an embodiment of the present invention, a plurality of magnetic field coils forming an annular magnetic neutral line in a vacuum chamber are provided outside the vacuum chamber, and a high frequency bias is applied to a lower portion of the vacuum chamber. A substrate electrode is provided, a part of the wall of the vacuum chamber is made of a dielectric material, a high-frequency antenna coil for generating plasma is arranged outside the substrate, and a capacitor is provided in a high-frequency power introduction part and a ground part of the high-frequency antenna coil. A reactive ion etching apparatus configured to introduce high frequency power is provided.

【0011】マッチング回路を通して高周波アンテナコ
イルに電力を供給するとき、高周波アンテナコイルはコ
ンデンサーを介して接続され、他端は直接接地されるの
が一般的である。このように電力導入部だけにコンデン
サーを設けて放電が行われる。これによって±5%前後
のエッチング均一性は得られる。しかし、エッチング均
一性を詳細に調べると、導入部付近あるいは接地部付近
により濃いプラズマが形成されていることが解った。こ
れは、アンテナコイル電位に不均一性があるためと思わ
れる。この不均一性はアンテナコイルへの電力導入方式
によるものと考えられる。このため、接地部側にもコン
デンサーを導入することによって、エッチング均一性が
さらに向上することが解った。これは、次のように理解
することができる。
When power is supplied to the high-frequency antenna coil through a matching circuit, the high-frequency antenna coil is generally connected via a capacitor, and the other end is directly grounded. In this way, the discharge is performed by providing the condenser only in the power introduction section. Thereby, etching uniformity of about ± 5% can be obtained. However, when the etching uniformity was examined in detail, it was found that dense plasma was formed near the introduction portion or near the ground portion. This seems to be due to the non-uniformity of the antenna coil potential. This non-uniformity is considered to be due to the method of introducing power to the antenna coil. For this reason, it has been found that the uniformity of etching is further improved by introducing a capacitor also on the ground portion side. This can be understood as follows.

【0012】コンデンサーで挟まれたアンテナコイルは
−C−L−C−の等価回路で置き換えることができる。
接地側にコンデンサーを設けないときには−C−L−と
なって、導入部と接地部では対称にならない。従って、
導入部及び接地部にコンデンサーを対称配置した場合、
アンテナに順方向の高周波電流が流れた時、導入部付近
に濃いプラズマが形成されるとすると、逆方向の高周波
電流が流れた時には接地部付近に濃いプラズマが形成さ
れる。導入部側のみにコンデンサーを設けたときには、
順方向の電流で導入部付近に濃いプラズマが形成された
としても、逆方向の電流が流れた時に接地部側にコンデ
ンサーがないため、接地部付近に濃いプラズマが形成さ
れない。この結果として、導入部及び接地部の両方にコ
ンデンサーを配置することによりアンテナコイルにより
発生するプラズマの濃淡が解消し、時間平均的に均一な
プラズマが形成されると理解されるのである。この効果
は、磁場を印加しないICP(誘導結合プラズマ)でも
同じであるが、磁気中性線に誘起環状電流が流れるNL
Dプラズマに比べればその効果は小さい。この結果、従
来の導入部側のみにコンデンサーを設けた時に比べて、
プラズマ密度の時間平均としての均一性が向上し、従来
±5〜7%前後のエッチング均一性が±2〜3%前後に
まで向上した。
The antenna coil sandwiched between the capacitors can be replaced with an equivalent circuit of -CLCC-.
When a capacitor is not provided on the ground side, it becomes -CL-, and the introduction part and the ground part are not symmetric. Therefore,
When condensers are symmetrically placed in the introduction section and the ground section,
Assuming that a dense plasma is formed near the introduction portion when a forward high-frequency current flows through the antenna, a dense plasma is formed near the ground portion when a reverse high-frequency current flows. When a condenser is provided only on the introduction side,
Even if a dense plasma is formed near the introduction portion by the forward current, the dense plasma is not formed near the ground portion because there is no capacitor on the ground portion side when the reverse current flows. As a result, it can be understood that by arranging the condenser in both the introduction part and the ground part, the density of the plasma generated by the antenna coil is eliminated, and a time-average uniform plasma is formed. This effect is the same in ICP (inductively coupled plasma) without applying a magnetic field.
The effect is small compared to D plasma. As a result, compared to the conventional case where a condenser is provided only on the introduction section side,
The uniformity of the plasma density as a time average was improved, and the etching uniformity of about ± 5 to 7% in the past was improved to about ± 2 to 3%.

【0013】[0013]

【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は本発明によるエッチング装
置の一実施例を示している。図1において1は真空チャ
ンバで、例えば石英から成る円筒状側壁2を備え、その
外側には磁場発生手段を構成している三つのコイル3、
4、5が実質的に同じ円周上に軸線に沿って設けられて
いる。図示したように上下の二つの電磁コイル3、5に
は同じ向きの同一定電流を流し、中間のコイル4には逆
向きの電流を流すようにされている。それにより、中間
のコイル4のレベル付近に円筒状側壁2の内側に連続し
た磁場ゼロの位置ができ、円輪状の磁気中性線6が形成
される。この円輪状の磁気中性線6の大きさは、上下の
二つのコイル3、5に流す電流と中間のコイル4に流す
電流との比を変えることにより適宜設定することがで
き、また円輪状の磁気中性線6の上下方向の位置はコイ
ル3とコイル5とに流す電流の比によって決まる。例え
ば上方のコイル3に流す電流を下方のコイル5に流す電
流より大きくすると、磁気中性線6のできる位置はコイ
ル5側へ下がり、逆にすると、磁気中性線6のできる位
置はコイル3側へ上がる。また中間のコイル4に流す電
流を増していくと、磁気中性線6の円輪の径は小さくな
ると同時に磁場ゼロの位置での磁場の勾配も緩やかにな
ってゆく。
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 etching apparatus according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a vacuum chamber having a cylindrical side wall 2 made of quartz, for example, and three coils 3 constituting a magnetic field generating means on the outside thereof.
4 and 5 are provided along the axis on substantially the same circumference. As shown in the drawing, the same constant current in the same direction is applied to the upper and lower two electromagnetic coils 3 and 5, and the opposite current is applied to the intermediate coil 4. As a result, a position where a continuous magnetic field is zero is formed inside the cylindrical side wall 2 near the level of the intermediate coil 4, and a ring-shaped magnetic neutral line 6 is formed. The size of the ring-shaped magnetic neutral wire 6 can be appropriately set by changing the ratio of the current flowing through the upper and lower two coils 3 and 5 to the current flowing through the intermediate coil 4. Of the magnetic neutral wire 6 in the vertical direction is determined by the ratio of the current flowing through the coil 3 and the coil 5. For example, if the current flowing in the upper coil 3 is larger than the current flowing in the lower coil 5, the position where the magnetic neutral wire 6 is formed is lowered toward the coil 5, and conversely, the position where the magnetic neutral wire 6 is formed is the coil 3 Go up to the side. As the current flowing through the intermediate coil 4 increases, the diameter of the ring of the magnetic neutral wire 6 decreases, and at the same time, the gradient of the magnetic field at the position where the magnetic field is zero gradually decreases.

【0014】中間のコイル4と円筒状側壁2との間には
電場発生手段を成す高周波電場発生用アンテナ7が設け
られ、RF導入部コンデンサー8を介してプラズマ発生
用高周波電源9に接続される。またこのアンテナ7は接
地部コンデンサー10を介して接地されている。また真空
チャンバ1内には絶縁体11を介して基板電極12が設けら
れ、この基板電極12はコンデンサー13を介してバイアス
高周波電源14に接続されている。基板電極12上には、絶
縁体から成る静電チャックにより処理すべき基板15が装
着される。真空チャンバ1の円筒状側壁2の上端には導
電性材料から成る対向電極16が基板電極12に相対して設
けられ、この対向電極16は図示したようにエッチング補
助ガスを導入するためのシャワ板17を備え、このシャワ
板17は対向電極16に設けた図示してないガス通路を介し
てエッチング補助ガス源(図示してない)に連通してい
る。そして対向電極16の内面、特にプラズマに晒される
部分すなわちシャワ板17はエッチングに悪影響を与えな
いSiO2、Si、C、SiC等の物質で構成されるかあるい
は覆われている。また真空チャンバ1は排気口1aから図
示してない真空排気系により真空排気される。さらに真
空チャンバ1には図示してないがエッチング主ガスを導
入するためのガス導入部が設けられている。
Between the intermediate coil 4 and the cylindrical side wall 2, there is provided a high-frequency electric field generating antenna 7 serving as an electric field generating means, and connected to a plasma generating high-frequency power source 9 via an RF introducing capacitor 8. . The antenna 7 is grounded via a grounding capacitor 10. A substrate electrode 12 is provided in the vacuum chamber 1 via an insulator 11, and the substrate electrode 12 is connected to a bias high-frequency power supply 14 via a capacitor 13. A substrate 15 to be processed is mounted on the substrate electrode 12 by an electrostatic chuck made of an insulator. A counter electrode 16 made of a conductive material is provided at the upper end of the cylindrical side wall 2 of the vacuum chamber 1 so as to face the substrate electrode 12, and the counter electrode 16 has a shower plate for introducing an etching assist gas as shown in the figure. The shower plate 17 is connected to an etching assist gas source (not shown) through a gas passage (not shown) provided in the counter electrode 16. The inner surface of the counter electrode 16, particularly, the portion exposed to the plasma, that is, the shower plate 17 is made of or covered with a material such as SiO 2 , Si, C, or SiC which does not adversely affect the etching. The vacuum chamber 1 is evacuated from an exhaust port 1a by a vacuum exhaust system (not shown). Although not shown, the vacuum chamber 1 is provided with a gas introduction unit for introducing a main etching gas.

【0015】このように構成した図示装置の作用及び動
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9の電力を1.5KW、基板バイアス高周波電
源14(2MHz)の電力を600W、補助ガスとしてアルゴンを
90sccm(85%)、エッチング主ガスとしてC48を10sccm
(15%)を導入し、3mTorrの圧力下でエッチングしたと
ころ、3600オングストローム/分のエッチング速度が得
られ、±2.8%と非常に高均一なエッチング分布になつ
ていることが判った。図2の(a)にその時の結果を示
す。比較のためアンテナの導入部のみにコンデンサーが
ある時には、(b)に示すように得られたエッチング速
度は3500オングストローム/分速で、エッチング分布は
±6.6%であった。本発明の場合の方が僅かながらエッ
チ速度が増加したのは、アンテナの接地部にもコンデン
サーを導入したので、逆位相の時でも電力が効率よく印
加されることによるためと思われる。
The operation and 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 9 is 1.5 kW, the power of the substrate bias high frequency power supply 14 (2 MHz) is 600 W, and argon is used as an auxiliary gas.
90 sccm (85%), 10 sccm of C 4 F 8 as etching main gas
(15%) was introduced and etching was performed under a pressure of 3 mTorr. As a result, an etching rate of 3600 Å / min was obtained, and it was found that a very uniform etching distribution of ± 2.8% was obtained. FIG. 2A shows the result at that time. For comparison, when the condenser was provided only at the introduction portion of the antenna, the obtained etching rate was 3500 angstroms / minute and the etching distribution was ± 6.6% as shown in FIG. The slight increase in the etch rate in the case of the present invention is presumably due to the fact that a capacitor was introduced into the ground portion of the antenna, so that power was efficiently applied even in the opposite phase.

【0016】図3にはICPにおける実験結果を示す。
(a)は従来の電力印加方式を用いたときのエッチング
均一性であり、(b)は接地部側にもコンデンサーを接
続して得たエッチング均一性である。ICPの場合には
プラズマ中で環状電子電流が流れないので効果は殆どな
い。
FIG. 3 shows the results of experiments at ICP.
(A) shows the etching uniformity when a conventional power application method is used, and (b) shows the etching uniformity obtained by connecting a capacitor also to the ground side. In the case of ICP, there is almost no effect since the ring electron current does not flow in the plasma.

【0017】図示実施例では、円筒型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
は平板型NLDエッチング装置に適用しても効果がある
ことは言うまでもない。また、磁気中性線放電プラズマ
CVD装置に適用した時でも期待できることは明白であ
る。
In the illustrated embodiment, an example in which the present invention is applied to a cylindrical NLD etching apparatus has been described. However, it is needless to say that the same effect can be obtained by applying it to a flat plate NLD etching apparatus. It is also clear that it can be expected when applied to a magnetic neutral discharge plasma CVD apparatus.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、高周波コイルの接地部にコンデンサーを配置し、高
周波コイルへの電力導入出部に対して対称に配置して、
高周波コイルにおける電力導入の時間平均値が導入部付
近と接地部付近で同じになるように構成しているので、
高周波電力を均−に印加することができ、より高い均一
性のプラズマを形成することができ、大面積基板を用い
た微細加工において、高均一なエッチングができるよう
になる。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な
貢献をするものである。
As described above, according to the present invention, the capacitor is arranged at the grounding portion of the high-frequency coil, and is arranged symmetrically with respect to the power introduction / exit portion to the high-frequency coil.
Since the time average value of power introduction in the high-frequency coil is configured to be the same near the introduction part and near the grounding part,
High-frequency power can be uniformly applied, plasma with higher uniformity can be formed, and highly uniform etching can be performed in fine processing using a large-area substrate. Therefore, the present invention greatly contributes to the reactive ion etching process used for processing semiconductors and electronic components.

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

【図1】 本発明によるエッチング装置の一実施例の概
略断面図。
FIG. 1 is a schematic sectional view of one embodiment of an etching apparatus according to the present invention.

【図2】 エッチング速度とエッチング分布の計算例を
示すグラフを示し、(a)は本発明の場合、(b)は従
来方式の場合である。
FIGS. 2A and 2B are graphs showing calculation examples of an etching rate and an etching distribution, wherein FIG. 2A shows a case of the present invention and FIG. 2B shows a case of a conventional method.

【図3】 誘導結合プラズマ方式におけるエッチング速
度とエッチング分布の計算例を示すグラフを示し、
(a)は従来方式の場合、(b)は本発明と同様に接地
側にもコンデンサーを設けた場合である。
FIG. 3 is a graph showing a calculation example of an etching rate and an etching distribution in the inductively coupled plasma method;
(A) shows the case of the conventional system, and (b) shows the case where a capacitor is also provided on the ground side as in the present invention.

【図4】 従来の誘導結合放電エッチング装置の概略断
面図。
FIG. 4 is a schematic sectional view of a conventional inductively coupled discharge etching apparatus.

【図5】 従来の磁気中性線放電エッチング装置の概略
断面図。
FIG. 5 is a schematic sectional view of a conventional magnetic neutral beam discharge etching apparatus.

【図6】 従来の平板型磁気中性線放電を利用したエッ
チング装置の概略断面図。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a conventional etching apparatus using a flat plate type magnetic neutral discharge.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:真空チャンバ 2:円筒状側壁 3、4、5:磁場発生手段を成すコイル 6:円輪状の磁気中性線に作られるプラズマ環 7:電場発生手段を成す高周波電場発生用アンテナ 8:導入部コンデンサー 9:プラズマ発生用高周波電源 10:接地部コンデンサー 11:絶縁体 12:基板電極 14:バイアス高周波電源 15:処理すべき基板 16:対向電極 17:エッチング補助ガスを導入するためのシャワ板 1: vacuum chamber 2: cylindrical side wall 3, 4, 5: coil forming magnetic field generating means 6: plasma ring formed in circular magnetic neutral wire 7: high frequency electric field generating antenna forming electric field generating means 8: introduction 9: High frequency power supply for plasma generation 10: Grounding capacitor 11: Insulator 12: Substrate electrode 14: High frequency power supply for bias 15: Substrate to be processed 16: Counter electrode 17: Shower plate for introducing auxiliary etching gas

Claims (1)

【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
場発生手段を設けると共に、この磁気中性線に沿って高
周波電場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生
するための高周波コイルを設けてなるプラズマ発生装置
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共に導入気体をプ
ラズマ分解し、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
場或いは高周波電場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、 真空チャンバー内に環状磁気中性線を形成する複数の磁
場コイルを真空チャンバーの外部にし、 真空室の下部に高周波バイアスを印加する基板電極を設
け、 真空チャンバーの壁の一部を誘電体で構成しその外部に
プラズマを発生するための高周波アンテナコイルを配置
し、 高周波アンテナコイルの高周波電力導入部及び接地部に
コンデンサーを設けて高周波電力を導入するように構成
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 field generating means for forming an annular magnetic neutral line which is a position of zero magnetic field continuously present in a vacuum chamber is provided, and a high-frequency electric field is applied along the magnetic neutral line. It has a plasma generator equipped with a high-frequency coil for generating discharge plasma on this magnetic neutral line, and introduces a gas mainly composed of halogen-based gas into vacuum, and forms and introduces plasma at low pressure. Reactivity of plasma decomposition of gas and active use of generated atoms, molecules, radicals, and ions, and applying an alternating electric field or a high-frequency electric field to the substrate electrode in contact with the plasma to etch the substrate mounted on the electrode In the ion etching system, a plurality of magnetic field coils forming a circular magnetic neutral line inside the vacuum chamber are set outside the vacuum chamber, and a high-frequency bias is applied to the lower part of the vacuum chamber. A substrate electrode to be applied is provided, a part of the wall of the vacuum chamber is made of a dielectric material, and a high-frequency antenna coil for generating plasma is arranged outside the vacuum chamber. A reactive ion etching apparatus characterized by being provided so as to introduce high frequency power.
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