JPS62169418A - Dry etching unit - Google Patents

Dry etching unit

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JPS62169418A
JPS62169418A JP1126686A JP1126686A JPS62169418A JP S62169418 A JPS62169418 A JP S62169418A JP 1126686 A JP1126686 A JP 1126686A JP 1126686 A JP1126686 A JP 1126686A JP S62169418 A JPS62169418 A JP S62169418A
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JP
Japan
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electrode
dry etching
magnetic field
etching apparatus
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP1126686A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsunetoshi Arikado
経敏 有門
Haruo Okano
晴雄 岡野
Yasuharu Horiike
堀池 靖治
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To utilize magnetron discharge for etching a substrate quickly, by arranging a magnetic applying means such as a magnetic field generator on the back side of an electrode facing to another electrode on which the substrate is carried. CONSTITUTION:A magnetic field generator 19 with permanent magnet arranged in the order of NSNS is mounted near the top face of a second electrode 12 outside a container 10. The magnetic field generator 19 for forming a predetermined magnetic field between first and second electrodes 11 and 12 through the second electrode 12 is moved reciprocally in the directions along the second electrode 12 as indicated by arrows P by means of a moving mechanism 20. A predetermined gas is supplied into the container 10 so as to keep a pressure within the container 10 at a predetermined level. Meanwhile, a high-frequency voltage is applied between the electrode 11 and 12 and the magnetic field generator 19 is moved reciprocally. In this manner, uniform plasma with a high density can be produced over a substrate to be etched 13 and, therefore, the substrate 13 can be etched uniformly and quickly.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ドライエツチング装置に係わり、特にマグネ
トロン放電を利用したドライエツチング装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a dry etching apparatus, and more particularly to a dry etching apparatus using magnetron discharge.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

近年、高集積デバイス製造のための微細加工には、主と
して反応性イオンエツチング技術が使用されている。反
応性イオンエツチング法とは、一対の対向する電極を有
する真空チャンバ内の片方の電極上に被エツチング基体
を置き、例えばCF4等のハロゲン原子を含有するガス
を該チャンバ内に導入し、上記一対の電極間に高周波電
力を印加してガスを放電せしめ、発生したイオンやラジ
カルを用いて被エツチング基体をエツチングする方法で
ある。
In recent years, reactive ion etching technology has been mainly used for microfabrication for manufacturing highly integrated devices. In the reactive ion etching method, a substrate to be etched is placed on one electrode in a vacuum chamber having a pair of opposing electrodes, a gas containing halogen atoms such as CF4 is introduced into the chamber, and the In this method, high frequency power is applied between the electrodes to discharge gas, and the generated ions and radicals are used to etch the substrate to be etched.

上記方法を利用したエツチング装置では、大型チャンバ
内に例えば10枚〜20枚の被エツチング基体を一度に
入れてエツチングを行うバッチ式装置と、小型チャンバ
内に1枚の被エツチング基体のみを入れてエツチングを
行う枚葉式装置とがある。今後、LSIの寸法は益々微
細化し、且っSiウェハ径は8インチや12インチと拡
大する一途を辿っている。従って、大口径ウェハ表面上
に均一に極微細パターンを形成するためには、枚葉式装
置の方が有利であり、徐々にではあるが主流になりつつ
ある。当然のことであるが、枚葉式エツチング装置は、
もしエツチング速度が等しければ、バッチ式エツチング
装置に比較して処理能力は低い。従って、枚葉式エツチ
ング装置では、磁場を利用してマグネトロン放電を起こ
す、或いはホローカソード放電を起こす等、放電効率を
高める工夫がなされている。
Etching apparatuses using the above method include a batch-type apparatus in which, for example, 10 to 20 substrates to be etched are placed in a large chamber at a time, and a batch type apparatus in which only one substrate to be etched is placed in a small chamber. There is a single-wafer type device that performs etching. In the future, the dimensions of LSI will continue to become smaller and the diameter of Si wafers will continue to increase to 8 inches and 12 inches. Therefore, in order to uniformly form ultra-fine patterns on the surface of a large-diameter wafer, a single-wafer type apparatus is more advantageous, and is gradually becoming mainstream. Naturally, single-wafer etching equipment
If the etching speed is the same, the throughput is lower than that of a batch type etching apparatus. Therefore, in single-wafer etching apparatuses, measures have been taken to increase the discharge efficiency, such as by using a magnetic field to generate magnetron discharge or by generating hollow cathode discharge.

第12図に従来のマグネトロン放電利用のドライエツチ
ングエツチング装置の概略構成を示す。
FIG. 12 shows a schematic configuration of a conventional dry etching etching apparatus using magnetron discharge.

口中81は真空容器、82は陰極、83は被エツチング
基体、84はマツチング回路、85は高周波′R源、8
6は棒状磁石86aをN5NSの順に並べた磁場発生器
、87はla場発生器86を陰極82と平行に移動する
移動機構、88はガス導入口、89はガス排気口、90
は絶縁物をそれぞれ示している。この装置では、陰極8
2の表面上に形成されたシースを横切る電場と磁場発生
器86の形成する磁場とが直交する領域で電子がサイク
ロイド運動し、密なプラズマが形成される。そして、こ
のプラズマ中のイオンにより被エツチング基体83が高
速でエツチングされる。また、磁場発生器86を往復移
動しているので、プラズマを均一に形成することができ
、被エツチング基体83を均一にエツチングすることが
できる。
In the mouth 81 is a vacuum container, 82 is a cathode, 83 is a substrate to be etched, 84 is a matching circuit, 85 is a high frequency R source, 8
6 is a magnetic field generator in which bar magnets 86a are arranged in the order of N5NS, 87 is a moving mechanism that moves the LA field generator 86 in parallel with the cathode 82, 88 is a gas inlet, 89 is a gas exhaust port, 90
indicate the respective insulators. In this device, the cathode 8
Electrons move cycloidally in a region where the electric field across the sheath formed on the surface of the magnetic field generator 86 and the magnetic field formed by the magnetic field generator 86 are perpendicular to each other, and a dense plasma is formed. The substrate to be etched 83 is etched at high speed by the ions in this plasma. Further, since the magnetic field generator 86 is moved back and forth, plasma can be uniformly formed, and the substrate 83 to be etched can be uniformly etched.

しかしながら、この種の装置にあっては次のような問題
があった。即ち、第2図(a)に示す如くマグネット間
隙上の密なプラズマ領1491とそうでない領域との間
に空間電位差を生じ、その結果、被エツチング基体に垂
直に入射すべきイオンが曲げられる。一方、磁場の走査
方向(移動方向)に対して直交する方向では、このよう
なイオンの曲りはない。このため、磁場走査方向に平行
なパターンでは、第2図(b)に示す如(マスク92に
沿って被エツチング物93が垂直にエツチングされるが
、磁場走査方向と直交するパターンでは、同図(C)に
示す如くエツチング形状にアンダーカットが生じる。つ
まり、直交パターンの加工形状が異なると云う問題があ
った。
However, this type of device has the following problems. That is, as shown in FIG. 2(a), a spatial potential difference is generated between the dense plasma region 1491 on the magnet gap and the non-dense plasma region, and as a result, ions that should be perpendicularly incident on the substrate to be etched are bent. On the other hand, such ion bending does not occur in a direction perpendicular to the scanning direction (moving direction) of the magnetic field. Therefore, in a pattern parallel to the magnetic field scanning direction, the object to be etched 93 is etched vertically along the mask 92 as shown in FIG. 2(b), but in a pattern perpendicular to the magnetic field scanning direction, as shown in FIG. As shown in (C), an undercut occurs in the etched shape.In other words, there is a problem in that the processed shapes of orthogonal patterns are different.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、マグネトロン放電を利用して被エツチ
ング基体を高速でエツチングすることができ、且つ直交
パターンの加工形状が異なる現象を防止し得るドライエ
ツチング装置を提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to enable high-speed etching of a substrate to be etched using magnetron discharge, and to prevent the phenomenon in which the processed shapes of orthogonal patterns are different. The object of the present invention is to provide a dry etching device that can be used for dry etching.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明の骨子は、磁場によるイオンの曲りを防止するた
めに、磁場発生器等の磁界印加手段を被エツチング基体
を載置した電極に対向する電極の裏面側に配置すること
にある。
The gist of the present invention is to arrange a magnetic field applying means such as a magnetic field generator on the back side of the electrode facing the electrode on which the substrate to be etched is placed, in order to prevent ions from being bent by the magnetic field.

即ち本発明は、マグネトロン放電を利用:、・たドライ
エツチング装置において、被エツチング基体が載置され
る第1の電極及びこの電極に対向配置される第2の電極
を備λlご容器と、この容器内にガスを供給する手段と
、上記容器内のがスを排気する手段と、前記第1の電極
又は前記第1及び第2の電極に高周波電力を印加する手
段と、前記第2の電極の前記第1の電極に対向する側と
反対側に配置され前記各電極間に磁界を印加すると共に
、この磁界を前記第2の電極に沿って移動する磁界印加
手段とを設けるようにしたものである。
That is, the present invention provides a dry etching apparatus using magnetron discharge, which includes a first electrode on which a substrate to be etched is placed, a second electrode disposed opposite to this electrode, and a container including a λl. means for supplying gas into the container, means for exhausting the gas in the container, means for applying high frequency power to the first electrode or the first and second electrodes, and the second electrode. magnetic field applying means disposed on a side opposite to the first electrode to apply a magnetic field between each of the electrodes and to move the magnetic field along the second electrode. It is.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明においては、被エツチング基体が載置され高周波
電力が印加される電極(陰極)は磁場発生器等から離れ
ているが、電極間距離を短く、且つエツチング圧力を比
較的低い領域(例えば10“2torr台)に設定する
ことにより、陰極表面に形成されるシースが伸び、磁界
の及ぶ領域内に直流電場を有するシースが重なるように
なる。その結果、磁場とシースの直流電場が直交する部
分においてマグネトロン放電が起り、密なプラズマが形
成され、高いエツチング速度を実現することができる。
In the present invention, the electrode (cathode) on which the substrate to be etched is placed and to which high-frequency power is applied is located away from the magnetic field generator, etc., but the distance between the electrodes is short and the etching pressure is set in a relatively low region (for example, 10 By setting the sheath on the cathode surface (on the order of 2 torr), the sheath formed on the cathode surface stretches, and the sheath with the DC electric field overlaps within the area covered by the magnetic field.As a result, the area where the magnetic field and the DC electric field of the sheath are orthogonal A magnetron discharge occurs in the wafer, forming a dense plasma and achieving a high etching rate.

しかも、陰極直下に磁場発生機構を有する従来例に比較
して、マグネトロン放電する領域より基体に近い側にお
いては磁界は存在せず、イオンの運動は磁界に影響され
ない。また、シースに発生する自己バイアスは陰極直下
に磁場発生手段を有する場合に比較して大きくなるため
、イオンのエネルギーは大きく、マグネトロン放電領域
と通常放電領域との間の電位差の影響を受は難くなる。
Furthermore, compared to the conventional example which has a magnetic field generation mechanism directly under the cathode, there is no magnetic field on the side closer to the substrate than the magnetron discharge region, and the movement of ions is not affected by the magnetic field. In addition, the self-bias generated in the sheath is larger than when the magnetic field generating means is provided directly under the cathode, so the energy of the ions is large and it is difficult to be affected by the potential difference between the magnetron discharge region and the normal discharge region. Become.

従って、従来例のような直交する2fl類のパターンで
加工形状が異なると云う現象は防止される。
Therefore, the phenomenon in which the processed shapes differ between orthogonal 2fl patterns as in the conventional example is prevented.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。 Hereinafter, details of the present invention will be explained with reference to illustrated embodiments.

第1図は本発明の一実施例に係わるドライエツチング装
置を示す概略構成図である。図中10は真空容器であり
、この容器10内には第1及び第2の電極11.12が
対向配置されている。第1の電極(陰極)11は、その
上面に被エツチング基体13を載置するもので、この電
極11にはマツチング回路14を間して高周波電源15
から高周波電力が印加される。そして、第1の電極11
に対向する第2の電極は接地されている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a dry etching apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, 10 is a vacuum container, and inside this container 10, first and second electrodes 11 and 12 are arranged facing each other. The first electrode (cathode) 11 has a substrate 13 to be etched placed on its upper surface, and a high frequency power source 15 is connected to this electrode 11 through a matching circuit 14.
High frequency power is applied from And the first electrode 11
The second electrode facing the is grounded.

ここで、第2の電極12は、第2図に示す如く中空構造
となっており、その下面の薄板(例えばステンレス板)
31に複数のガス吹き出し孔12aが設けられている。
Here, the second electrode 12 has a hollow structure as shown in FIG. 2, and a thin plate (for example, a stainless steel plate) on the lower surface
31 is provided with a plurality of gas blowing holes 12a.

そして、第2の電極12にガス導入管16が接続され、
第2の電極12の下面から基体13の表面にガスが均一
に吹き出されるものとなっている。なお、第1及び第2
の電極11.12の面積は相互に等しく、電極11.1
2間の距1111tRは例えば15[#)に設定されて
いる。
Then, a gas introduction pipe 16 is connected to the second electrode 12,
Gas is uniformly blown out from the lower surface of the second electrode 12 onto the surface of the base 13. In addition, the first and second
The areas of the electrodes 11.12 are mutually equal, and the areas of the electrodes 11.1
The distance 1111tR between the two is set to, for example, 15[#].

また、第1及び第2の電極11.12間には、内周側に
複数のガス吹き出し孔を備えた円環状のバイブ17が配
置されている。このバイブ17には、ガス導入管18が
接続されている。そして、このバイブ17からも容器1
0内にガスが導入され、上記第2の電極12からのガス
供給と合いまりて被エツチング基体13の表面に均一に
ガスが供給されるものとなっている。
Further, an annular vibrator 17 having a plurality of gas blowing holes on the inner circumferential side is arranged between the first and second electrodes 11 and 12. A gas introduction pipe 18 is connected to this vibrator 17 . And from this vibrator 17, container 1
Gas is introduced into the etching chamber 1, and together with the gas supply from the second electrode 12, the gas is uniformly supplied to the surface of the substrate 13 to be etched.

前記容器10の外部で前記第2の電極12の上面には、
永久磁石19aをN5NSの順に並べた磁場発生器1つ
が近接配置されている。この磁場発生器19は、第2の
電fi112を通して第1及び第2の電極11.12間
に所定の磁場を形成するものであり、移動機構20によ
り第2の電極12に沿って図中矢印P方向に往復移動さ
れるものとなっている。なお、上記磁場発生器19及び
移動機構20から本発明の磁界印加手段が構成される。
On the upper surface of the second electrode 12 outside the container 10,
One magnetic field generator in which permanent magnets 19a are arranged in the order of N5NS is arranged in close proximity. This magnetic field generator 19 forms a predetermined magnetic field between the first and second electrodes 11 and 12 through the second electric fi 112, and the moving mechanism 20 moves the second electrode 12 along the direction indicated by the arrow in the figure. It is to be moved back and forth in the P direction. Note that the magnetic field generator 19 and the moving mechanism 20 constitute the magnetic field applying means of the present invention.

また、容器10の底部には、複数のガス排気口が設けら
れており、これらのガス排気口にはメインバルブ21を
介してメカニカルブースタポンプ22が接続され、さら
にメカニカルブースタボンブ22には油回転ポンプ23
が接続されている。
Further, a plurality of gas exhaust ports are provided at the bottom of the container 10, and a mechanical booster pump 22 is connected to these gas exhaust ports via a main valve 21. pump 23
is connected.

そして、容器11内に供給されたガスは、これらのポン
プ22.23により排気されるものとなっている。なお
、第1図中24.25はそれぞれ絶縁物を示している。
The gas supplied into the container 11 is exhausted by these pumps 22 and 23. Note that 24 and 25 in FIG. 1 indicate insulators, respectively.

このような構成であれば、容器10内に所定のガスを供
給し容器10内を所定の圧力に保持し、電極11.12
間に高周波電力を印加すると共に、磁場発生器19を往
復動することにより、被エツチング基体13上に高密度
で均一なプラズマを形成することができ、被エツチング
基体13を高速で均一にエツチングすることができる。
With such a configuration, a predetermined gas is supplied into the container 10 to maintain the inside of the container 10 at a predetermined pressure, and the electrodes 11, 12
By applying high frequency power between the etching points and reciprocating the magnetic field generator 19, it is possible to form a high-density and uniform plasma on the substrate 13 to be etched, thereby uniformly etching the substrate 13 at high speed. be able to.

第3図は、C12/CHI−3(20%)混合ガスをト
ータル量20 [sccm]で容器10内に供給し、容
器内圧力を4[Pa]、印加高周波電力を2[W/cI
R2コとした時の陰極降下電圧の極間距離(電極11.
12間の距離)による変化を示す図である。図中実線B
に示す如く磁場のない場合は極間距離に関係なく一定で
あるが、図中実線Aに示す如く磁場のある場合(例えば
900ガウス〉は極jm距離が短くなるに伴い陰極降下
電圧が低くなっていることが判る。また、単結晶Siの
エラ。
Figure 3 shows that a C12/CHI-3 (20%) mixed gas is supplied into the container 10 at a total amount of 20 [sccm], the pressure inside the container is 4 [Pa], and the applied high-frequency power is 2 [W/cI].
Distance between electrodes of cathode drop voltage when R2 is set (electrode 11.
12 is a diagram showing changes depending on the distance between Solid line B in the diagram
As shown in the figure, when there is no magnetic field, it is constant regardless of the distance between the poles, but when there is a magnetic field (for example, 900 Gauss), as shown by the solid line A in the figure, the cathode drop voltage decreases as the pole-to-pole distance becomes shorter. Also, the gills of single crystal Si.

チング速度を極間距1126[mm]で比較すると、磁
場のない場合は約400[人/min ]であるのに対
し、磁場のある場合には700 [入/min ]に達
する。
Comparing the cutting speed with a distance between poles of 1126 [mm], it is about 400 [people/min] without a magnetic field, whereas it reaches 700 [people/min] with a magnetic field.

一方、エッヂング侵の加ゴー形状を比較すると、種間距
離10ram3未満では従来の被エツチング基体の載置
される電極直下に磁石が存在する場合と同様に直交する
パターンの加工形状は僅かに異なったものであった。し
かし、本実施例のように極間距11M10[a+]以上
では、このような加工形状の差異は全く認められなかっ
た。
On the other hand, when comparing the shape of the etching attack, it was found that when the interspecies distance was less than 10 ram3, the shape of the orthogonal patterns was slightly different, similar to the conventional case where a magnet exists directly under the electrode on which the substrate to be etched is placed. It was something. However, when the distance between the poles was 11M10 [a+] or more as in this example, no difference in the processed shape was observed at all.

以上の結果から、本実施例は、磁場の作用によって密な
プラズマを形成し、高いエツチング速度?得ると云う従
来装置の長所を損わずに、直交パターンの加工形状が異
なると云う従来の問題点を解決していることが明らかで
ある。
From the above results, it can be seen that this example forms a dense plasma by the action of a magnetic field and achieves a high etching rate. It is clear that the conventional problem that the processed shapes of orthogonal patterns are different can be solved without impairing the advantages of the conventional apparatus.

ところで、単に磁場の作用で高いエツチング速度を得る
ためには、第1及び第2の電極11゜12は等面積であ
る必要はない。しかし、本発明の場合、10[Pal以
下の低圧力で動作させる短極間距離型プラズマ装置であ
るため、放電路はi短距離に形成されず、被エツチング
基体の周辺から脹らむように形成される。
By the way, in order to obtain a high etching rate simply by the action of a magnetic field, the first and second electrodes 11 and 12 do not need to have equal areas. However, in the case of the present invention, since it is a short distance plasma device operated at a low pressure of 10 [Pal or less], the discharge path is not formed at a short distance, but is formed to swell from the periphery of the substrate to be etched. Ru.

第4図は、第1の電極11よりも第2の電極12の面積
が大きい場合の放電を模式的に示す図である。放電路3
2は両電極11.12の周辺に集中する傾向を持つ。こ
のため、第4図の構成において、例えばガスを対向する
第2の電極12から供給し、5インチ径のウェハをエツ
チングした場合、第5図中実線Bに示す如くエツチング
速度はウェハ中央部に比較して周辺部が速くなる。
FIG. 4 is a diagram schematically showing discharge when the area of the second electrode 12 is larger than that of the first electrode 11. Discharge path 3
2 tends to concentrate around both electrodes 11 and 12. Therefore, in the configuration shown in FIG. 4, for example, when gas is supplied from the opposing second electrode 12 and a 5-inch diameter wafer is etched, the etching rate will decrease toward the center of the wafer, as shown by the solid line B in FIG. The peripheral parts are faster in comparison.

これに対し、第1及び第2の電極11.12の面積が等
しい本実施例では、放電路は電極周辺部で幾分脹らんで
タイコ状に形成されるが、エツチング速度の分布は第5
図中実線Aに示す如く略均−なものとなる。
On the other hand, in this embodiment in which the areas of the first and second electrodes 11 and 12 are equal, the discharge path swells somewhat around the electrodes and is formed in a cylindrical shape, but the etching rate distribution is
As shown by the solid line A in the figure, it is approximately uniform.

なお、第1及び第2の1!極11,12を等面積とする
方法は必ずしも電極自体の面積を等しくする必要はない
5例えば、第6図に示す如く面積の大きな第2の電極1
2を絶縁体33で被覆し、放電中に実効的に電極として
動く部分の面積を等しくすればその効果は同様である。
In addition, the first and second 1! In the method of making the poles 11 and 12 equal in area, it is not necessarily necessary to make the areas of the electrodes themselves equal.5For example, as shown in FIG.
The same effect can be obtained if the electrodes 2 are covered with an insulator 33 and the areas of the parts that effectively move as electrodes during discharge are made equal.

また、エツチング速度の分布には、ガスの流れも影響す
る。既に述べた如く第1及び第2の電極面積を等しくし
、第7図(a)に示す如く第2の電極12のガス吹き出
し孔12a@複11個形成しておき、第2の電極12か
らガスを供給した場合のエツチング速度の分布は第5図
中実線Aである。
Furthermore, the gas flow also influences the etching rate distribution. As already mentioned, the areas of the first and second electrodes are made equal, and the gas blowing holes 12a of the second electrode 12 are formed in 11 pieces as shown in FIG. The distribution of the etching rate when gas is supplied is shown by the solid line A in FIG.

これに対し、第7図(b)に示す如く第2の電(哲12
に設けたガス吹き出し孔12aのうち中央部の1箇所を
残して他を全て潰してしまうと、第8図中実線Aに示す
如きエツチング速度分布となる。
On the other hand, as shown in Fig. 7(b), the second electricity (Tetsu 12
If all but one of the gas blow-off holes 12a provided in the center are crushed, the etching rate distribution will be as shown by the solid line A in FIG. 8.

即ち、周辺部で僅かにエツチング速度が上がるが全体的
には略均−である。また、第2のil&12からガスを
吹き出さずに、リング状のパイプ17のみを用いた場合
には、第8図中実線Bに示す如(中央部と周辺部とで大
きな差を持つエツチング分布となる。
That is, although the etching rate increases slightly in the peripheral area, it is approximately equal overall. In addition, when only the ring-shaped pipe 17 is used without blowing out gas from the second IL&12, the etching distribution with a large difference between the central part and the peripheral part is shown as shown by the solid line B in Fig. 8. becomes.

以上から、第1及び第2の電極11.12を等面積とし
、被エツチング基体13に対しガスを均一に吹き付ける
ことにより、大口径の被エツチング基体であっても均一
にエツチングすることが可能となる。
From the above, by making the first and second electrodes 11 and 12 have the same area and uniformly spraying the gas onto the substrate to be etched 13, it is possible to uniformly etch even a large diameter substrate to be etched. Become.

また、ガスを被エツチング基体の表面に均一に吹き付け
る方法には、その構造によっては対SiO2エツチング
速度比(Si/5iO2)が向上すると云う別の作用効
果がある。いま、第9図に示す如く第2の電1i12と
して、ガス吹き出し孔12aを設ける金属板(例えばス
テンレス板)31の厚さTを2[M]、直径1[mm]
の孔が10Cm]間隔で並んでいるものを用いた場合、
第10図に示す如くエツチング速度比は高々2〜3に過
ぎない。なお、図中0印は3iのエツチング速度、X印
はエツチング速度比、Φ印はS i 02のエツチング
速度を示している。
Further, the method of uniformly spraying gas onto the surface of the substrate to be etched has another effect of improving the etching rate ratio to SiO2 (Si/5iO2) depending on the structure. Now, as shown in FIG. 9, as the second electrode 1i12, a metal plate (for example, a stainless steel plate) 31 on which the gas blowing hole 12a is provided has a thickness T of 2 [M] and a diameter of 1 [mm].
When using a hole in which the holes are arranged at intervals of 10 cm,
As shown in FIG. 10, the etching rate ratio is only 2 to 3 at most. In the figure, the 0 mark shows the etching speed of 3i, the X mark shows the etching speed ratio, and the Φ mark shows the etching speed of S i 02.

一方、金属板31の厚さTを0.5 [s+]とした場
合で、ガス吹き出し孔12aの径及び分布を全く同様と
したものを用いた場合、第11図に示す如くSiのエツ
チング速度が若干増大すると共に、SiO2のエツチン
グ速度が1 /” 2jス下に低下し、選択比は著しく
向上している。
On the other hand, when the thickness T of the metal plate 31 is 0.5 [s+] and when the diameter and distribution of the gas blowing holes 12a are exactly the same, the etching rate of Si is as shown in FIG. As the etching rate of SiO2 increases slightly, the etching rate of SiO2 decreases to below 1/''2j, and the selectivity improves markedly.

この理由は明確には断言できないが、金属板31が薄い
場合には、第2の電極12の空間内に放電が進入し、一
種のホローカソード放電を形成し、ガスの解離を促進す
るためと考えられる。それ故、金属板31の厚さとガス
吹き出し孔12aの径との比が重要となり、その比は2
以下であることが望ましい。
Although the reason for this cannot be clearly stated, it is believed that when the metal plate 31 is thin, the discharge enters the space of the second electrode 12, forming a kind of hollow cathode discharge and promoting gas dissociation. Conceivable. Therefore, the ratio between the thickness of the metal plate 31 and the diameter of the gas blowing hole 12a is important, and the ratio is 2
The following is desirable.

このように本実施例によれば、マグネトロン放電を利用
して第1及び第2の電極11.12間に高密度のプラズ
マを形成しているので、エツチング速度の高速化をはか
り得るのは勿論のこと次のような利点がある。即ち、被
エツチング基体13を載置した第1の電極11ではなく
、第2の電極12の裏面側に配置しているので、高密度
プラズマ領域から被エツチング基体13に入射するイオ
ンが磁界により曲げられる等の不都合を防止し、直交パ
ターンの加工形状が異なると云う現象をなくすことがで
きる。また、電ff111.12の面積を相互に等しく
形成し、被エツチング基体13の表面にガスを均一に供
給しているので、エツチングのより均一化をはかること
ができ、将来の大口径ウェハにも十分に対処することが
できる。ざらに、第2の電極12の下面でガス吹き出(
)孔12aを形成する金属板31の厚さを十分に薄く形
成することにより、被エツチング物としての3iとマス
クとしてのSiO2等とのエツチング速度比(選択比)
を向上し得る等の利点がある。
According to this embodiment, since high-density plasma is formed between the first and second electrodes 11 and 12 using magnetron discharge, it is possible to increase the etching speed. It has the following advantages: That is, since the substrate 13 to be etched is placed on the back side of the second electrode 12 rather than the first electrode 11 on which the substrate 13 is mounted, ions incident on the substrate 13 to be etched from the high-density plasma region are bent by the magnetic field. It is possible to prevent inconveniences such as the occurrence of a difference in the processed shape of orthogonal patterns. In addition, since the areas of the electrodes ff111 and 12 are made equal to each other and the gas is uniformly supplied to the surface of the substrate 13 to be etched, it is possible to achieve more uniform etching, which is suitable for future large-diameter wafers. be able to cope with it adequately. Roughly speaking, gas is blown out at the bottom surface of the second electrode 12 (
) By forming the metal plate 31 forming the hole 12a to be sufficiently thin, the etching speed ratio (selectivity) between 3i as the object to be etched and SiO2 etc. as the mask can be increased.
There are advantages such as improved performance.

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記磁場発生器を形成する永久磁石の数は
、仕様に応じて適宜変更可能である。また、磁場発生器
を移動する移動1横として、無限軌道を有するよう閉ル
ープ状に設けられたベルト或いはチェーン等を用いるこ
とも可能である。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. For example, the number of permanent magnets forming the magnetic field generator can be changed as appropriate depending on specifications. Furthermore, it is also possible to use a belt, chain, etc. provided in a closed loop so as to have an endless track as the movement 1 for moving the magnetic field generator.

この場合、磁場発生器の移動方向を一方向に規定し、且
つ第2の電極に常に磁石を対向させる口とができるので
、エツチング速度をより高速化することも可能である。
In this case, the moving direction of the magnetic field generator is defined in one direction, and the second electrode is provided with a hole in which the magnet is always opposed, so that it is also possible to further increase the etching speed.

さらに、r11Sli!印加手段として、永久磁石及び
移動機構の代わりに、電磁石を用いこの電磁石による磁
界を第2の電極に沿って移動させるようにしてもよい。
Furthermore, r11Sli! Instead of the permanent magnet and the moving mechanism, an electromagnet may be used as the applying means to move the magnetic field generated by the electromagnet along the second electrode.

つまり、磁界印加手段として、リニアモータの固定子を
用いることが可能である。
That is, it is possible to use the stator of a linear motor as the magnetic field applying means.

また、電極間の距離は15[s+]に回答限定されるも
のではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。但し、
電極間距離が10[mm]以下になると磁場によるイオ
ンの曲がりが生じ、直交パターンの加工形状の異なりが
発生し始める。さらに、電極間距離が60[mm]を越
えると直流電場を有するシースに磁場が重ならなくなり
、マグネトロン放電の効果が少なくなる。従って、電極
間距離は10〜60[mm]が望ましい。また、第1及
び第2の電極の配置を上下逆にし、被エツチング基体を
そのエツチング面を下に向けてエツチングすることもで
きる。この場合、第1の電極の下面に静電チャック等を
設ければよい。その他、本1発明の要旨を逸脱しない範
囲で、種々変形して実施することができる。
Further, the distance between the electrodes is not limited to 15 [s+], and can be changed as appropriate according to specifications. however,
When the distance between the electrodes becomes 10 [mm] or less, ions are bent by the magnetic field, and differences in the processed shapes of the orthogonal patterns begin to occur. Further, if the distance between the electrodes exceeds 60 [mm], the magnetic field will not overlap with the sheath having the DC electric field, and the effect of magnetron discharge will decrease. Therefore, the distance between the electrodes is preferably 10 to 60 [mm]. Alternatively, the first and second electrodes can be arranged upside down and the substrate to be etched can be etched with its etching surface facing downward. In this case, an electrostatic chuck or the like may be provided on the lower surface of the first electrode. In addition, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

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

第1図は本発明の一実施例に係わるドライエツチング装
置を示す概略構成図、第2図は上記装置に用いた第1及
び第2の電極の配置例を示す模式図、M3図は磁場の有
無におけ′7)極間距離と陰極降下電圧との関係を示す
特性図、第4図は第2の電極の面積が第1の電極よりも
大きい状態を示す模式図、第5図は電極面積の違いによ
るウェハ上位置とエツチング速度との関係を示す特性図
、第6図は電極面積を等価的に等しくした例を示す概略
構成図、第7図はガス吹き出し孔の配置例を示す模式図
、第8図は均一ガス供給及び不均一ガス供給におけるウ
ェハ上位置とエツチング速度との関係を示す特性図、第
9図は第2の電極構造を具体的に示す断面図、第10図
は金属板厚さ2Cm3の場合のSf、5iQ2のエツチ
ング速度比を示す特性図、第11図は金属板厚さ0.5
[s+]の場合のSi、5i02のエツチング速度比を
示す特性図、第12図は従来装置を示す概略構成図、第
13図は従来装置の問題点を説明するための構成図であ
る。 10・・・真空容器、11・・・第1の電極、12・・
・第2の電極、13・・・被エツチング基体、14・・
・マツチング回路、15・・・高周波電源、16.18
・・・ガス供給管、17・・・バイブ、19・・・磁場
発生器、20・・・移動機構、21・・・メインバルブ
、22・・・メカニカルブースタポンプ、23・・・油
回転ポンプ、24.25.33・・・絶縁物、31・・
・金属板、32・・・放電路。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 咳政俳手(斤 (V)− 第5図 第6図 (a)          (b) 第7図 幅Iハ1m?め椎1 − 第8図 丘働     協\幀      h栴第10図 第11図 (a) (b)            (c)第13図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a dry etching device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the arrangement of the first and second electrodes used in the device, and diagram M3 is a diagram showing the arrangement of the first and second electrodes used in the above device. 7) Characteristic diagram showing the relationship between the inter-electrode distance and the cathode drop voltage, Figure 4 is a schematic diagram showing the state where the area of the second electrode is larger than the first electrode, Figure 5 is a diagram showing the relationship between the electrode distance and the cathode drop voltage. A characteristic diagram showing the relationship between the position on the wafer and the etching speed due to the difference in area, Figure 6 is a schematic configuration diagram showing an example in which the electrode areas are equivalently equal, and Figure 7 is a schematic diagram showing an example of the arrangement of gas blowing holes. Figure 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the position on the wafer and the etching rate in uniform gas supply and non-uniform gas supply, Figure 9 is a sectional view specifically showing the second electrode structure, and Figure 10 is A characteristic diagram showing the etching rate ratio of Sf and 5iQ2 when the metal plate thickness is 2 cm3. Figure 11 is a characteristic diagram showing the etching rate ratio of Sf and 5iQ2 when the metal plate thickness is 0.5 cm.
A characteristic diagram showing the etching speed ratio of Si, 5i02 in the case of [s+], FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing a conventional device, and FIG. 13 is a configuration diagram for explaining problems with the conventional device. 10... Vacuum container, 11... First electrode, 12...
- Second electrode, 13...substrate to be etched, 14...
・Matching circuit, 15...High frequency power supply, 16.18
...Gas supply pipe, 17...Vibe, 19...Magnetic field generator, 20...Movement mechanism, 21...Main valve, 22...Mechanical booster pump, 23...Oil rotary pump , 24.25.33... Insulator, 31...
- Metal plate, 32...discharge path. Applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue, cough government haiku poet (V) - Figure 5 Figure 6 (a) (b) Figure 7 Width Iha 1m? Fig. 10 Fig. 11 (a) (b) (c) Fig. 13

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)被エッチング基体が載置される第1の電極及びこ
の電極に対向配置される第2の電極を備えた容器と、こ
の容器内にガスを供給する手段と、上記容器内のガスを
排気する手段と、前記第1の電極又は前記第1及び第2
の電極に高周波電力を印加する手段と、前記第2の電極
の前記第1の電極に対向する側と反対側に配置され前記
各電極間に磁界を印加すると共に、この磁界を前記第2
の電極に沿って移動する磁界印加手段とを具備してなる
ことを特徴とするドライエッチング装置。
(1) A container equipped with a first electrode on which a substrate to be etched is placed and a second electrode arranged opposite to this electrode, a means for supplying gas into the container, and a means for supplying gas in the container. a means for evacuating the first electrode or the first and second electrodes;
means for applying high frequency power to the electrodes;
A dry etching apparatus comprising a magnetic field applying means that moves along the electrode.
(2)前記磁界印加手段は、N極とS極とが交互に間隙
を持つて配列された棒状若しくは閉ループ状の磁極間隙
を有する永久磁石と、該磁石を前記第2の電極に沿って
移動する移動機構とからなるものであることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のドライエッチング装置。
(2) The magnetic field applying means includes a permanent magnet having a bar-shaped or closed-loop magnetic pole gap in which N poles and S poles are arranged with gaps alternately, and a permanent magnet that moves the magnet along the second electrode. The dry etching apparatus according to claim 1, characterized in that the dry etching apparatus comprises a moving mechanism that moves.
(3)前記移動機構は、前記第2の電極の前記第1の電
極に対向する側と反対側に配置された無限軌道を有する
ベルト或いはチェーンからなるものであることを特徴と
する特許請求の範囲第2項記載のドライエッチング装置
(3) The moving mechanism is comprised of a belt or chain having an endless track disposed on a side opposite to the first electrode of the second electrode. Dry etching apparatus according to scope 2.
(4)前記磁界印加手段は、リニアモータの固定子から
なるものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のドライエッチング装置。
(4) The dry etching apparatus according to claim 1, wherein the magnetic field applying means comprises a stator of a linear motor.
(5)前記各電極間の距離は、10〜60[mm]に設
定されたものであることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載のドライエッチング装置。
(5) The dry etching apparatus according to claim 1, wherein the distance between each electrode is set to 10 to 60 [mm].
(6)前記第1及び第2の電極は、相互に等しい面積を
有するものであることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載のドライエッチング装置。
(6) The first and second electrodes have the same area.
Dry etching equipment described in Section 1.
(7)前記容器内にガスを供給する手段は、前記被エッ
チング基体の表面に均一にガスを吹き付けるものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のドライエ
ッチング装置。
(7) The dry etching apparatus according to claim 1, wherein the means for supplying gas into the container sprays the gas uniformly onto the surface of the substrate to be etched.
(8)前記被エッチング基体の表面に均一にガスを吹き
付ける手段は、前記第2の電極を中空状に形成し、且つ
該電極の前記第1の電極と対向する面に多数のガス吹き
出し孔を、これと反対面に1つ以上のガス供給孔を形成
してなるものであることを特徴とする特許請求の範囲第
7項記載のドライエッチング装置。
(8) The means for uniformly blowing gas onto the surface of the substrate to be etched includes forming the second electrode in a hollow shape and providing a large number of gas blowing holes on the surface of the electrode facing the first electrode. 8. The dry etching apparatus according to claim 7, wherein one or more gas supply holes are formed on opposite sides of the dry etching apparatus.
(9)前記第1の電極には、静電チャック機構が設けら
れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
ドライエッチング装置。
(9) The dry etching apparatus according to claim 1, wherein the first electrode is provided with an electrostatic chuck mechanism.
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