JPS6254441A - Etching device - Google Patents

Etching device

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Publication number
JPS6254441A
JPS6254441A JP19051786A JP19051786A JPS6254441A JP S6254441 A JPS6254441 A JP S6254441A JP 19051786 A JP19051786 A JP 19051786A JP 19051786 A JP19051786 A JP 19051786A JP S6254441 A JPS6254441 A JP S6254441A
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JP
Japan
Prior art keywords
etching
liquid nitrogen
gas
boron trichloride
chlorine
Prior art date
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Pending
Application number
JP19051786A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsumi Mizutani
水谷 巽
Hideo Komatsu
英雄 小松
Shinya Iida
飯田 進也
Yukiyoshi Harada
原田 征喜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP19051786A priority Critical patent/JPS6254441A/en
Publication of JPS6254441A publication Critical patent/JPS6254441A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To assure excellent operation of etching device regardless of corrosive etching gas by a method wherein liquid nitrogen traps connecting to a vacuum vessel are provided to adsorb and exhaust etching gas. CONSTITUTION:A high-frequency electrode 2 is impressed with high-frequency voltage from a high-frequency power supply 21 to produce glow discharge plasma for etching aluminium by active chemical species such as chlorine ion etc. contained in the plasma. After finishing the etching process, a valve 12 is closed and purge line 14 is opened to flow inert gas such as argon, nitrogen etc. for heating a heater 17 so that boron trichloride or carbon tetrachloride adsorbed to a liquid nitrogen trap 10 may be exhausted therefrom. Finally boron trichloride or carbon tetrachloride in etching process is exhausted from another liquid nitrogen trap 11 alternately using these two liquid nitrogen traps 10, 11 to operate the etching device continuously. Through these procedures, excellent operation can be assured.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエツチング装置に係り、特にエツチングガスを
吸着排気する液体窒素トラップを設けたエツチング装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an etching apparatus, and more particularly to an etching apparatus equipped with a liquid nitrogen trap for adsorbing and exhausting etching gas.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体集積回路のアルミニウム微細配線を形成するため
、三塩化ホウ素もしくは四塩化炭素のガスプラズマによ
るドライエツチング法が用いられる。この方法は、通常
ホトレジストのマスクパターンに対してアンダーカット
現象を伴うことなくエツチングできるため、マスクパタ
ーンを正確に転写した高精度で微細なアルミニウム配線
パターンの形成が可能である。しかし、アンダーカット
現象が全くないため、エツチング形成したアルミニウム
配線の壁面は基板面に対して垂直であるため、該アルミ
ニ、ラム配線上に被着形成されるべき二酸化硅素、リン
硅酸ガラス等絶縁物の被覆性が著しく悪い。絶縁物の被
覆性を向上するためには、微細加工性を損わない程度に
制御されたアンダーカット現象を生じさせて、エツチン
グ後のアルミニウムの壁面に所望の傾斜をつける必要が
ある。
In order to form fine aluminum wiring in semiconductor integrated circuits, a dry etching method using boron trichloride or carbon tetrachloride gas plasma is used. Since this method can normally etch a photoresist mask pattern without causing an undercut phenomenon, it is possible to form a highly accurate and fine aluminum wiring pattern by accurately transferring the mask pattern. However, since there is no undercut phenomenon and the wall surface of the etched aluminum wiring is perpendicular to the substrate surface, the insulation such as silicon dioxide or phosphosilicate glass that should be deposited on the aluminum or RAM wiring The coverage of objects is extremely poor. In order to improve the coverage of the insulator, it is necessary to create a controlled undercut phenomenon to the extent that microfabrication is not impaired, and to give the aluminum wall surface a desired slope after etching.

三塩化ホウ素に少量の塩素もしくは塩化水素を添加した
混合ガスのプラズマにより、アルミニウムをエツチング
すると、レジストマスクの下部がエツチングされるアン
ダーカット現象が見出された。このアンダーカットの程
度は、塩素もしくは塩化水素の添加比率と関係しており
、三塩化ホウ素に塩素を添加する例では、第1図に示し
たように、塩素の添加比率の増大とともに、アルミニウ
ム壁面の傾斜角が減少する。第1図の実験結果は、エツ
チング中のガス圧力Q、2Torr、高周波電力密度0
.25 W / c m ”の条件下で得られたもので
ある。
When aluminum is etched using plasma of a mixed gas of boron trichloride with a small amount of chlorine or hydrogen chloride added, an undercut phenomenon in which the lower part of the resist mask is etched has been found. The degree of this undercut is related to the addition ratio of chlorine or hydrogen chloride. In the example of adding chlorine to boron trichloride, as shown in Figure 1, as the addition ratio of chlorine increases, the aluminum wall surface The inclination angle of decreases. The experimental results shown in Figure 1 show that the gas pressure during etching is Q, 2 Torr, and the high frequency power density is 0.
.. It was obtained under conditions of 25 W/cm''.

なお、上記のように、塩素を少量添加した三塩化ホウ素
ガスのプラズマによりアルミニウムをエツチングすると
、三塩化ホウ素のみのガスプラズマによりエツチングす
る場合よりもエツチング速度が増大する利点がある。第
2図は、アルミニウムのエツチング速度と塩素の添加比
率との関係を示したものである。塩素の添加比率が10
%では、アルミニウムのエツチング速度が5000λ/
min  と著しく大きいため、エツチング終了の制御
が困難となる。このため、塩素の添加比率は10%以下
とするのが望ましい。また、塩素を極く少量添加しても
多少のアンダーカット現象は認められる。しかし、絶縁
物の被覆性を充分向上させるには約Q、1vol、%以
上の塩素を添加することが望才しい。このようなエツチ
ングを行なう際に真空槽に接続して用いられる真空ポン
プはエツチングガスがハロゲン等を含む腐食性ガスであ
る場合には真空ポンプの劣化が問題となる。
As mentioned above, etching aluminum with plasma of boron trichloride gas to which a small amount of chlorine is added has the advantage that the etching rate is higher than etching with gas plasma of boron trichloride alone. FIG. 2 shows the relationship between the etching rate of aluminum and the addition ratio of chlorine. Addition ratio of chlorine is 10
%, the etching rate of aluminum is 5000λ/
min, which is extremely large, making it difficult to control the end of etching. For this reason, it is desirable that the addition ratio of chlorine be 10% or less. Further, even if a very small amount of chlorine is added, some undercut phenomenon is observed. However, in order to sufficiently improve the coverage of the insulator, it is desirable to add chlorine in an amount of about Q, 1 vol, % or more. When performing such etching, the vacuum pump used in connection with the vacuum chamber may deteriorate if the etching gas is a corrosive gas containing halogen or the like.

本発明の目的はエツチングガスが腐食性のガスであって
も良好な運転を行なうことができるエツチング装置を提
供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an etching apparatus that can operate satisfactorily even when the etching gas is corrosive.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するため、本発明によれば真空槽内にエ
ツチングガスを導入して被エツチング物をエツチングす
るエツチング装置において、上記真空槽に接続してエツ
チングガスを吸着排気する液体窒素トラップを設ける。
In order to achieve the above object, according to the present invention, in an etching apparatus that etches an object to be etched by introducing an etching gas into a vacuum chamber, a liquid nitrogen trap is provided which is connected to the vacuum chamber and adsorbs and exhausts the etching gas. .

さらに好ましくは複数個の液体窒素トラップを設けてこ
の液体窒素トラップを切換えて使用可能に構成する。
More preferably, a plurality of liquid nitrogen traps are provided so that the liquid nitrogen traps can be switched and used.

〔作用〕[Effect]

液体窒素トラップを設けることによりエツチングガスは
この液体窒素トラップに吸着排気されるため、真空槽内
の圧力は所定値に保持することができ、真空ポンプを設
けていないためエツチングガスによって回転部分が腐食
されて真空ポンプが劣化するという問題は発生しない。
By installing a liquid nitrogen trap, the etching gas is adsorbed and exhausted by the liquid nitrogen trap, so the pressure inside the vacuum chamber can be maintained at a predetermined value.Since there is no vacuum pump installed, the etching gas will not corrode the rotating parts. There is no problem that the vacuum pump deteriorates due to

又、液体窒素トラップを複数個設けるものにおいては一
つの液体窒素トラップを再生処理している間は他の液体
窒素トラップがエツチングガスを吸着することができ、
継続してエツチング装置を運転することが可能となる。
In addition, in the case where multiple liquid nitrogen traps are provided, while one liquid nitrogen trap is being regenerated, other liquid nitrogen traps can adsorb etching gas.
It becomes possible to operate the etching device continuously.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する0 シリコンウェーハ上に厚さ1μmに被着されたアルミニ
ウム膜上にホトレジストの4fLjfBパターンが形成
されている試料をエツチングするため以下の手順に従っ
た。
The present invention will be described in detail below with reference to Examples.0 The following procedure was used to etch a sample in which a 4fLjfB pattern of photoresist was formed on an aluminum film deposited to a thickness of 1 μm on a silicon wafer. I obeyed.

平行平板からなる一対の電極の一方に上記試料を載量し
、これらを内蔵した真空槽内に塩素を2vog、%含ん
だ三塩化ホウ素ガスを毎分100mg導入し、真空槽の
一端に接続した液体窒素トラップにより、上記ガスを吸
着排気して、真空槽内の圧力をQ、2Torr とした
The above sample was placed on one of a pair of parallel plate electrodes, and boron trichloride gas containing 2 vog,% chlorine was introduced at 100 mg per minute into the vacuum chamber containing these electrodes, which was connected to one end of the vacuum chamber. The gas was adsorbed and exhausted by a liquid nitrogen trap, and the pressure inside the vacuum chamber was set to Q, 2 Torr.

試料を置いた電極に13.香6 M Hzの高周波電界
を印加し、両電極間に高周波グロー放電を生じさせた。
13. Place the sample on the electrode. A high frequency electric field of 6 MHz was applied to generate a high frequency glow discharge between both electrodes.

使用電力は0.25 W / c m 2であった。The power used was 0.25 W/cm2.

この条件では、アルミニウムのエツチング速度は約23
00λ/ m i nであり、アンダーカット現象を伴
いながらエツチングが進行する。本試料の場合、約5分
で厚さ1μmのアルミニウムのエツチングが完了した。
Under these conditions, the etching rate of aluminum is approximately 23
00λ/min, and etching progresses with an undercut phenomenon. In the case of this sample, etching of aluminum with a thickness of 1 μm was completed in about 5 minutes.

エツチング完了後、アルミニウムの断面形状を観察した
ところ、アルミニウムの壁面は約60 の傾斜を示した
When the cross-sectional shape of the aluminum was observed after etching was completed, the aluminum wall surface showed an inclination of about 60°.

なお、三塩化ホウ素に、酸素やフレオン系のガスたとえ
ばCF4.C2F6等を少量添加した場合にも全く同様
の効果が得られる。これらは、式(1)、式(2)に従
って三塩化ホウ素の分解を促進して、塩素ガスを遊離さ
せるので塩素添加と同様の効果を得るためである。また
、導入するガスの全圧力は0.05〜0.5Torrと
すれば良好な結果が得られる0 BCn3+O□→B2O3+Cg2     (1)B
Cg +CF4−+BF3+CCn2F’2+Cg2次
に、プラズマエツチング装置について詳細に述べる。
In addition, boron trichloride may be mixed with oxygen or a Freon gas such as CF4. Exactly the same effect can be obtained when a small amount of C2F6 or the like is added. These are intended to promote the decomposition of boron trichloride according to formulas (1) and (2) and liberate chlorine gas, thereby obtaining the same effect as chlorine addition. In addition, good results can be obtained by setting the total pressure of the introduced gas to 0.05 to 0.5 Torr0 BCn3+O□→B2O3+Cg2 (1) B
Cg +CF4-+BF3+CCn2F'2+Cg2 Next, the plasma etching apparatus will be described in detail.

第3図においてエツチング室1には、高周波電極2と対
向電極3が内装され、第1の排気口4は液体窒素トラ・
レプ5、油拡散ポンプ6、油回転ポンプ7とからなる真
空ポンプにバルブ8を介して接続され、第2の排気口9
には、2つの液体窒素トラップ10.11がバルブ12
.13を介して並列に接続される。液体窒素トラップ1
0.11には、各々にパージライン14.15がバルブ
16.17を介して設けられ、加熱ヒーター8゜19が
内蔵されている。
In FIG. 3, an etching chamber 1 is equipped with a high-frequency electrode 2 and a counter electrode 3, and a first exhaust port 4 is equipped with a liquid nitrogen tank.
It is connected via a valve 8 to a vacuum pump consisting of a vacuum pump 5, an oil diffusion pump 6, and an oil rotary pump 7, and a second exhaust port 9.
In this case, two liquid nitrogen traps 10.11 are connected to valve 12.
.. 13 in parallel. liquid nitrogen trap 1
0.11 are each provided with a purge line 14.15 via a valve 16.17, and have a built-in heater 8.19.

アルミニウムのエツチングに際しては、高周波電極2も
しくは対向電極3上に試料20を設置し、エツチング室
1を真空ポンプ5,6.7により排気したのち、バルブ
8を閉め三塩化ホウ素または四塩化炭素ガスと塩素等と
の混合ガスを約10Or+ll/minの流電で導入し
、液体窒素トラップ10により排気する。三塩化ホウ素
や四塩化炭素、塩素ガス等は液内窒素トラップの内壁に
は急速に吸着されるので、これらのガスをエツチング室
1内に導入しながら、バルブ12のコンダクタンス調整
によってエツチング室内の圧力を0.02〜ITorr
の圧力に調節できる。こののち、高周波電極2に高周波
電源21により高周波電圧を印加して、グロー放電プラ
ズマを発生させ、プラズマ中の塩素イオン等の活性化学
種によりアルミニウムをエツチングする。エツチング終
了後、バルブ12を閉め、パージライン14を開けて、
アルゴン、窒素等の不活性ガスを通じ、加熱ヒータ17
を昇温しで、液体窒素トラップ10に吸着された三塩化
ホウ素または四塩化炭素等を脱ガス(再生処理)する。
When etching aluminum, the sample 20 is placed on the high-frequency electrode 2 or the counter electrode 3, and the etching chamber 1 is evacuated by the vacuum pumps 5, 6.7, and then the valve 8 is closed and boron trichloride or carbon tetrachloride gas is used. A mixed gas with chlorine or the like is introduced with a current of about 10 Or+ll/min, and is exhausted by a liquid nitrogen trap 10. Boron trichloride, carbon tetrachloride, chlorine gas, etc. are rapidly adsorbed on the inner wall of the liquid nitrogen trap, so while introducing these gases into the etching chamber 1, the pressure inside the etching chamber can be adjusted by adjusting the conductance of the valve 12. 0.02~ITorr
The pressure can be adjusted to . Thereafter, a high frequency voltage is applied to the high frequency electrode 2 by the high frequency power supply 21 to generate glow discharge plasma, and the aluminum is etched by activated chemical species such as chlorine ions in the plasma. After etching, close the valve 12, open the purge line 14,
The heater 17 is heated through an inert gas such as argon or nitrogen.
is heated to degas (regenerate) boron trichloride, carbon tetrachloride, etc. adsorbed in the liquid nitrogen trap 10.

次のエツチング加工中の三塩化ホウ素または四塩化炭素
ガス等の排気はもう1つの液体窒素トラップ11により
行い、以下2つの液体窒素トラップ10.11を交互に
使用することによって、エツチング装置を連続的に稼動
できる。
During the next etching process, the exhaust of boron trichloride or carbon tetrachloride gas is performed by another liquid nitrogen trap 11, and by using the following two liquid nitrogen traps 10 and 11 alternately, the etching apparatus is continuously operated. It can be operated.

本エツチング装置は、塩素を含んだ三塩化ホウ素などの
腐食性ガスが油回転ポンプ等の真空ポンプに全く流入し
ないので、真空ポンプの機能低下、ポンプ油の劣化等の
問題が生じない。複数個の液体窒素トラップを採用する
ことにより、装置の連続稼動が可能等の利点がある。そ
のほか、エツチングガスを節約するため、液体窒素トラ
ップ10に吸着した三塩化ホウ素等のエツチングガスを
加熱蒸発させて、エツチング室1に再び導入して、他方
の液体窒素トラップ11により吸着排気しながら、試料
をエツチングすることも可能である。
In this etching apparatus, corrosive gas such as boron trichloride containing chlorine does not flow into the vacuum pump such as the oil rotary pump at all, so problems such as deterioration of vacuum pump function and deterioration of pump oil do not occur. By employing a plurality of liquid nitrogen traps, there are advantages such as continuous operation of the device. In addition, in order to save etching gas, the etching gas such as boron trichloride adsorbed in the liquid nitrogen trap 10 is heated and evaporated and reintroduced into the etching chamber 1, while being adsorbed and evacuated by the other liquid nitrogen trap 11. It is also possible to etch the sample.

なお、本装置が塩素ガス、塩化水素ガスを混入しない三
塩化ホウ素もしくは四塩化炭素ガスを用いる場合にも適
用できることは言うまでもない。
It goes without saying that this device can also be applied to cases where boron trichloride or carbon tetrachloride gas is used without mixing chlorine gas or hydrogen chloride gas.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は以上説明したように構成されたものであるから
真空ポンプの劣化の問題が生じず、良好な運転を行なう
ことができるエツチング装置を提供することができる。
Since the present invention is configured as described above, it is possible to provide an etching apparatus that can be operated satisfactorily without causing the problem of deterioration of the vacuum pump.

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

第1図は添加する塩素ガス量と加工されるアルミニウム
壁面の傾斜角の関係を示す図、第2図は添加する塩素ガ
ス量とアルミニウムのエツチング速度との関係を示す図
、第3図は本発明の一実施例で用いたプラズマエツチン
グ装置の構造を示す図である。 1・・・エツチング室、10.11・・・液体窒素トラ
ップ、12.13・・・バルブ、18.19・・・加熱
ヒータ、20・・・試料。 、パ′−\、 代理人 弁理士 小 川 勝 男 ψ  11!1 13d!afqt+ ctz’;J:ytv)ヒ9(2
’)鱗 Z 区
Figure 1 is a diagram showing the relationship between the amount of chlorine gas added and the inclination angle of the aluminum wall surface to be processed. Figure 2 is a diagram showing the relationship between the amount of chlorine gas added and the etching rate of aluminum. 1 is a diagram showing the structure of a plasma etching apparatus used in an embodiment of the invention. 1... Etching chamber, 10.11... Liquid nitrogen trap, 12.13... Valve, 18.19... Heater, 20... Sample. , Pa'-\, Agent Patent Attorney Katsuo Ogawa ψ 11!1 13d! afqt+ ctz';J:ytv)hi9(2
') Scale Z Ward

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、真空槽内にエッチングガスを導入して被エッチング
物をエッチングするエッチング装置において、上記真空
槽に接続してエッチングガスを吸着排気する液体窒素ト
ラップを設けたことを特徴とするエッチング装置。 2、特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、上記液
体窒素トラップは複数個設けられ、該複数個の液体窒素
トラップは切換えて使用可能に構成されたことを特徴と
するエッチング装置。
[Claims] 1. An etching apparatus for etching an object to be etched by introducing an etching gas into a vacuum chamber, characterized in that a liquid nitrogen trap is provided which is connected to the vacuum chamber and adsorbs and exhausts the etching gas. Etching equipment. 2. The etching apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the liquid nitrogen traps are provided, and the plurality of liquid nitrogen traps are configured to be switchable and usable.
JP19051786A 1986-08-15 1986-08-15 Etching device Pending JPS6254441A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008078094A (en) * 2006-09-25 2008-04-03 Adtec Plasma Technology Co Ltd Plasma treatment apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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