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JP2000306887A - Method and apparatus of treating wafer - Google Patents

Method and apparatus of treating wafer

Info

Publication number
JP2000306887A
JP2000306887A JP11110490A JP11049099A JP2000306887A JP 2000306887 A JP2000306887 A JP 2000306887A JP 11110490 A JP11110490 A JP 11110490A JP 11049099 A JP11049099 A JP 11049099A JP 2000306887 A JP2000306887 A JP 2000306887A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
etching
vacuum vessel
flow rate
supplied
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11110490A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryoichi Sugiyama
了一 杉山
Daisuke Itsunoi
大介 五ノ井
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP11110490A priority Critical patent/JP2000306887A/en
Publication of JP2000306887A publication Critical patent/JP2000306887A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily maintain a constant gas flow rate in an etching apparatus for performing temporal modulation etching of a groove or hole with a high aspect ratio or the like, even in a transition period when types of gases supplied into a vacuum chamber are switched. SOLUTION: After flow rates of an etching gas and a deposition gas are controlled by their respective mass flow controllers 13a, 13b, total flow rate is controlled by a mass flow controller 17 attached to a pipe in which these gases are merged. Then, the gases are supplied into a vacuum chamber 1. Even when the etching gas and the deposition gas are switched, the gas flow rate is constant and there is no longer pressure fluctuation in the vacuum chamber 1, so that plasma does not become unstable, and roughness is not caused on an etching sidewall. Thus, a groove or hole with a high aspect ratio having a smooth sidewall can be formed.

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、プラズマを用いた
エッチング主体の工程とデポジション主体の工程とを繰
り返し行う時間変調エッチング等の基板処理方法と、時
間変調エッチングにより被処理基板のエッチングを行う
エッチング装置等の基板処理装置とに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate processing method such as time-modulated etching in which a process mainly comprising etching and a process mainly comprising deposition using plasma are repeated, and a substrate to be processed is etched by time-modulated etching. The present invention relates to a substrate processing apparatus such as an etching apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造工程あるいはそれに関連した
製造工程におけるドライエッチング技術では、高アスペ
クト比の開口、例えばアスペクト比が10を超えるよう
な深い溝や穴の加工を行う際に用いられる方法の一つと
して、エッチングガス組成、ガス圧力、エッチングガス
のプラズマを発生させる高周波電力などの制御パラメー
タをエッチング中に複数回変化させる時間変調エッチン
グが用いられている。
2. Description of the Related Art In a dry etching technique in a semiconductor manufacturing process or a manufacturing process related thereto, one of the methods used for processing an opening having a high aspect ratio, for example, a deep groove or hole having an aspect ratio exceeding 10 is used. For example, time-modulated etching in which control parameters such as etching gas composition, gas pressure, and high-frequency power for generating plasma of an etching gas are changed a plurality of times during etching is used.

【0003】この時間変調エッチングは、上記のような
制御パラメータを、ある時間帯では被エッチング物を積
極的にエッチングできるようなエッチングモードの条件
とし、また別の時間帯では被エッチング物特にエッチン
グ途中の溝や穴の側壁に、被エッチング物を構成する材
料やエッチングガス成分の一部を成分とする物質を堆積
させるようなデポジションモードの条件とし、このよう
なエッチングモードの条件とデポジションモードの条件
とを交互に行うものである。デポジションモードでは、
溝や穴の底面にも若干被膜が堆積するが側壁に優先的に
物質を堆積させる。そして次にエッチングモードに移る
と、側壁の堆積物によって横方向にはほとんどエッチン
グされず、縦方向だけエッチングされることになる。こ
のような過程を繰り返すことにより、側壁が底面と垂直
に近い形状でエッチングされた高アスペクト比の開口
(溝や穴)を形成することができる。
In the time-modulated etching, the control parameters as described above are set to the conditions of an etching mode in which the object to be etched can be positively etched in a certain time zone, and in another time zone, the object to be etched, especially during etching. The conditions of the deposition mode are such that the material constituting the object to be etched or a substance containing a part of the etching gas component is deposited on the side walls of the grooves and holes. Are alternately performed. In deposition mode,
Some film is deposited on the bottoms of the grooves and holes, but the material is preferentially deposited on the side walls. Then, when the mode is shifted to the etching mode, the etching is hardly performed in the horizontal direction due to the deposit on the side wall, but is etched only in the vertical direction. By repeating such a process, it is possible to form an opening (groove or hole) having a high aspect ratio in which the side wall is etched in a shape almost perpendicular to the bottom surface.

【0004】次に図3に、従来の基板処理装置の例で、
時間変調エッチングを行うエッチング装置の構成を示
す。図3に示すように、真空容器1の上部に誘電板5を
介して誘導結合コイル4が設置されており、真空容器1
内の電極7上に被処理物としての基板6を載置し、ガス
導入口14から真空容器1内にエッチングガスを導入し
つつ、排気手段としてのターボ分子ポンプ11にて排気
するとともに圧力コントローラ10で所定の圧力に制御
し、真空容器1内にプラズマを発生させる。これによ
り、電極7上に載置された基板6、または基板6上の膜
がエッチングされる。プラズマ発生には、プラズマ発生
用高周波電源2にて高周波ケーブル15を通して誘導結
合コイル4に高周波電力を印加するとともに、マッチン
グコントローラ3によって誘導結合コイル4のインピー
ダンスを高周波ケーブル15の特性インピーダンスに整
合させる。また、電極7には、電極印加用高周波電源9
にてバイアス用高周波ケーブル16およびマッチングコ
ントローラ8を介して高周波電力を印加できるように構
成され、エッチングモードのときもデポジションモード
のときも常に高周波電力が印加される。
FIG. 3 shows an example of a conventional substrate processing apparatus.
3 shows a configuration of an etching apparatus that performs time-modulated etching. As shown in FIG. 3, an inductive coupling coil 4 is provided above a vacuum vessel 1 via a dielectric plate 5.
The substrate 6 as an object to be processed is placed on the electrode 7 in the inside, and while the etching gas is introduced into the vacuum vessel 1 from the gas inlet 14, the gas is exhausted by the turbo-molecular pump 11 as the exhaust means, and the pressure controller is released. At 10, the pressure is controlled to a predetermined value to generate plasma in the vacuum vessel 1. Thus, the substrate 6 placed on the electrode 7 or the film on the substrate 6 is etched. For plasma generation, high frequency power is applied to the inductive coupling coil 4 through the high frequency cable 15 by the high frequency power supply 2 for plasma generation, and the impedance of the inductive coupling coil 4 is matched to the characteristic impedance of the high frequency cable 15 by the matching controller 3. The electrode 7 has a high-frequency power supply 9 for applying an electrode.
Is configured to be able to apply high-frequency power via the high-frequency bias cable 16 and the matching controller 8, so that high-frequency power is always applied in both the etching mode and the deposition mode.

【0005】真空容器1には、エッチングモード処理に
使用するエッチングガス(エッチング性を有するガス)
がエッチングガスボンベ12aからガス流量調節器であ
るマスフローコントローラ13aを介して導入され、ま
たデポジションモード処理に使用するデポジションガス
(デポジション性を有するガス)がデポジションガスボ
ンベ12bからマスフローコントローラ13bを介して
導入され、全体のエッチング処理がなされる。なお、2
1〜26はバルブであり、このエッチング装置の使用時
には全てのバルブ21〜26は開かれた状態である。
[0005] An etching gas (a gas having an etching property) used for an etching mode process is provided in the vacuum vessel 1.
Is introduced from the etching gas cylinder 12a via a mass flow controller 13a which is a gas flow controller, and a deposition gas (a gas having a deposition property) used for a deposition mode process is supplied from the deposition gas cylinder 12b through a mass flow controller 13b. And an entire etching process is performed. In addition, 2
Numerals 1 to 26 denote valves, and all the valves 21 to 26 are open when the etching apparatus is used.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが図3に示す装
置を使用する従来の時間変調エッチングにおいては、エ
ッチングが主体のエッチングガスとデポジションが主体
のデポジションガスとの切り換えの際に、一般にマスフ
ローコントローラ13a、13bの応答は、圧力コント
ローラ10の応答に比べて十分速いために、真空容器1
内のガス圧力が大きく変動する。このことが原因でプラ
ズマのインピーダンスが急激に変化し、誘導結合コイル
4のインピーダンスを高周波ケーブル15の特性インピ
ーダンスに整合させるためのマッチングコントローラ3
が追従できず、プラズマが一旦消滅した後にマッチング
が取れ、再びプラズマを発生させることになり、例えば
図4の溝の断面図で示すように、側壁エッチング形状に
荒れが生じてしまうという問題点を有していた。この荒
れは、プラズマの消滅・発生を繰り返す過程でガスイオ
ンの散乱が周期的に起こり、ある時間帯で側壁が等方的
にエッチングされるために生ずると考えられる。なお、
図4は、基板上の膜をエッチングして溝を形成する際の
断面図である。
However, in the conventional time-modulated etching using the apparatus shown in FIG. 3, when switching between an etching gas mainly for etching and a deposition gas mainly for deposition, a mass flow is generally performed. Since the responses of the controllers 13a and 13b are sufficiently faster than the response of the pressure controller 10, the
The gas pressure in the chamber fluctuates greatly. Due to this, the impedance of the plasma rapidly changes, and the matching controller 3 for matching the impedance of the inductive coupling coil 4 to the characteristic impedance of the high-frequency cable 15 is used.
Cannot be followed, the plasma is once extinguished, matching is achieved, and plasma is generated again. For example, as shown in the cross-sectional view of the groove in FIG. Had. This roughening is considered to occur because gas ions are periodically scattered in the process of repeating the disappearance and generation of plasma, and the side walls are isotropically etched in a certain time zone. In addition,
FIG. 4 is a cross-sectional view when a film on a substrate is etched to form a groove.

【0007】ここで、時間変調エッチングにおける真空
容器1内のガス圧力変動をさらに詳しく説明する。エッ
チング処理中に、マスフローコントローラ13a、13
bを通じてエッチング主体の工程からデポジション主体
の工程に切り換える際に、真空容器1内に供給するガス
がエッチングガスとデポジションガスをともに含む遷移
時期を経由するとともに、反対にデポジションガス主体
の工程からエッチング主体の工程に切り換える際に、エ
ッチングガスとデポジションガスをともに含む遷移時期
を経由する。この遷移時期を経由する時間変調エッチン
グのタイムチャートを図5に示す。図5において、ガス
Aはエッチングガス、ガスBはデポジションガスであ
り、ステップ番号(No)が奇数のときはエッチング主
体の工程(E)で、ステップ番号(No)が偶数のとき
はデポジション主体の工程(D)である。Tはガス切り
替え時の遷移時間である。
Here, the gas pressure fluctuation in the vacuum vessel 1 in the time modulation etching will be described in more detail. During the etching process, the mass flow controllers 13a, 13
b, when the process is switched from the etching-based process to the deposition-based process, the gas supplied into the vacuum vessel 1 passes through a transition period that includes both the etching gas and the deposition gas, and conversely, the deposition gas-based process. When switching from the process to the process mainly including etching, the process passes through a transition period including both the etching gas and the deposition gas. FIG. 5 shows a time chart of the time-modulated etching after the transition time. In FIG. 5, gas A is an etching gas, and gas B is a deposition gas. When the step number (No) is an odd number, the step (E) is mainly etching, and when the step number (No) is an even number, the deposition is. This is the main step (D). T is a transition time at the time of gas switching.

【0008】この方法では、エッチングガスラインとデ
ポジションガスラインにそれぞれ独立したマスフローコ
ントローラ13a、13bが接続されているため、遷移
時期には各々独立したマスフローコントローラ13a、
13bの合計流量が自動的に真空容器1に供給されてし
まう。上記合計流量によってガス圧力があまり左右され
ない遷移時間Tは仕様書などに0.5〜2秒間という基
準が示されているものの、その算出方法は明記されてお
らず、実験的手法によって遷移時間Tを導き出す必要が
ある。すなわち、遷移時間Tの間、エッチングガス流量
とデポジションガス流量との合計流量がほぼ一定となる
ようにTを精密に決める必要がある。
In this method, independent mass flow controllers 13a and 13b are connected to the etching gas line and the deposition gas line, respectively.
The total flow rate of 13b is automatically supplied to the vacuum vessel 1. Although the transition time T in which the gas pressure is not so affected by the total flow rate is specified in specifications and the like as 0.5 to 2 seconds, the calculation method is not specified, and the transition time T is determined by an experimental method. Needs to be derived. That is, during the transition time T, it is necessary to precisely determine T such that the total flow rate of the etching gas flow rate and the deposition gas flow rate becomes substantially constant.

【0009】遷移時間Tが最適でない場合のタイムチャ
ートを図6に示す。図6も図5と同様に、ガスAはエッ
チングガス、ガスBはデポジションガスであり、ガスA
+ガスBの流量が真空容器1に供給される流量である。
この図6に示すように、遷移時間Tが最適でない場合
は、真空容器1内に流入するガス流量が変動し、真空容
器1内の圧力変動が大きくなる。このような場合、真空
容器1内の圧力を一定にする方法として、ある遷移時期
の真空容器1内の圧力変動を監視し、それを次の遷移時
期の遷移時間にフィードバックする方法が従来考えられ
ているが、エッチングモード処理とデポジションモード
処理の切り替えは数秒ごとに行われるので、この時間内
に高速で精密な遷移時間Tの制御フィードバックコント
ロールが必要となる。しかし、これは真空容器1内の圧
力をコントロールする応答速度の遅い圧力コントローラ
10のコントロール時間を含んでいるので、きわめて困
難な方法である。
FIG. 6 shows a time chart when the transition time T is not optimal. 6, gas A is an etching gas, gas B is a deposition gas, and gas A
The flow rate of + gas B is the flow rate supplied to the vacuum vessel 1.
As shown in FIG. 6, when the transition time T is not optimal, the flow rate of the gas flowing into the vacuum vessel 1 varies, and the pressure variation in the vacuum vessel 1 increases. In such a case, as a method of keeping the pressure in the vacuum vessel 1 constant, a method of monitoring the pressure fluctuation in the vacuum vessel 1 at a certain transition time and feeding it back to the transition time of the next transition time has been conventionally considered. However, since the switching between the etching mode processing and the deposition mode processing is performed every few seconds, high speed and precise control feedback control of the transition time T is required within this time. However, this is a very difficult method because it includes the control time of the pressure controller 10 having a slow response speed for controlling the pressure in the vacuum vessel 1.

【0010】本発明は、時間変調エッチングを行うエッ
チング装置等で、真空容器内に供給されるガスの種類を
切り替える遷移時期においても、真空容器内に供給され
るガス流量を容易に一定に保つことのできる基板処理方
法および装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to easily maintain a constant flow rate of a gas supplied to a vacuum vessel even in a transition time for switching the type of gas supplied to the vacuum vessel by an etching apparatus for performing time-modulated etching. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for processing a substrate that can be performed.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の基板処理
方法は、内部に基板を設置した真空容器に、複数の異な
るガスをそれぞれの流量を独立してかつ時間に依存して
制御しながら供給し、真空容器の内部でガスプラズマを
発生させて基板に所定の処理を行う基板処理方法であっ
て、真空容器内に供給される複数の異なるガスの総流量
を一定値に制御することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a substrate processing method, wherein a plurality of different gases are controlled in a vacuum vessel having a substrate provided therein, independently and time-dependently. A substrate processing method for performing a predetermined process on a substrate by supplying and generating a gas plasma inside a vacuum vessel, wherein controlling a total flow rate of a plurality of different gases supplied into the vacuum vessel to a constant value. Features.

【0012】この方法によれば、真空容器内に供給され
るガスの総流量を一定値に制御することにより、真空容
器内に供給されるガスの種類を切り替える遷移時期にお
いても真空容器内に供給されるガス流量を容易に一定に
保つことができ、真空容器内のガス圧力の変動を抑えら
れるため、ガス圧力の変動によるガスプラズマの消滅を
防止できる。
According to this method, by controlling the total flow rate of the gas supplied to the vacuum vessel to a constant value, the gas supplied to the vacuum vessel can be supplied even at the transition time when the type of gas supplied to the vacuum vessel is switched. Since the gas flow rate can be easily kept constant and the fluctuation of the gas pressure in the vacuum vessel can be suppressed, the extinction of the gas plasma due to the fluctuation of the gas pressure can be prevented.

【0013】請求項2記載の基板処理方法は、内部に基
板を設置した真空容器に、エッチング性を有するガスと
デポジション性を有するガスとをそれぞれの流量を制御
することにより時間的に交互にエッチングとデポジショ
ンが起こる条件となるように供給し、真空容器の内部で
ガスプラズマを発生させて基板にエッチング処理を行う
基板処理方法であって、真空容器内に供給されるエッチ
ング性を有するガスとデポジション性を有するガスとの
総流量を一定値に制御することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of processing a substrate, wherein a gas having an etching property and a gas having a deposition property are alternately temporally controlled in a vacuum vessel having a substrate installed therein by controlling respective flow rates. A substrate processing method in which etching is performed on a substrate by supplying gas so as to satisfy the conditions under which etching and deposition occur, and generating a gas plasma inside the vacuum container. And controlling the total flow rate of the deposition gas and the deposition gas to a constant value.

【0014】この方法によれば、真空容器内に供給され
るガスの総流量を一定値に制御することにより、真空容
器内に供給されるガスの種類を切り替える遷移時期にお
いても真空容器内に供給されるガス流量を容易に一定に
保つことができ、真空容器内のガス圧力の変動を抑えら
れるため、ガス圧力の変動によるガスプラズマの消滅を
防止できる。したがって、プラズマの消滅・発生の繰り
返しがなくなり、エッチング側壁に荒れが生じず、滑ら
かな側壁を有する高アスペクト比の溝や穴を形成するこ
とができる。
According to this method, by controlling the total flow rate of the gas supplied to the vacuum vessel to a constant value, the gas supplied to the vacuum vessel can be supplied even at the transition time when the type of the gas supplied to the vacuum vessel is switched. Since the gas flow rate can be easily kept constant and the fluctuation of the gas pressure in the vacuum vessel can be suppressed, the extinction of the gas plasma due to the fluctuation of the gas pressure can be prevented. Therefore, the disappearance and generation of plasma are not repeated, and the etching side wall is not roughened, and a groove or a hole having a smooth side wall and a high aspect ratio can be formed.

【0015】請求項3記載の基板処理装置は、内部に基
板を設置する真空容器と、真空容器に供給される複数の
異なるガスのそれぞれの流量を独立してかつ時間に依存
して制御する複数の第1のマスフローコントローラと、
基板に所定の処理を行うために真空容器の内部でガスプ
ラズマを発生させる手段とを備えた基板処理装置であっ
て、複数の第1のマスフローコントローラで流量制御さ
れた後、真空容器に供給される前に複数の異なるガスの
総流量を一定値に制御する少なくとも1つの第2のマス
フローコントローラを設けたことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus, comprising: a vacuum vessel in which a substrate is placed; and a plurality of independent and time-dependent flow rates of a plurality of different gases supplied to the vacuum vessel. A first mass flow controller of
Means for generating gas plasma inside the vacuum vessel for performing a predetermined process on the substrate, wherein the flow rate is controlled by a plurality of first mass flow controllers and then supplied to the vacuum vessel. Before the start, at least one second mass flow controller for controlling the total flow rate of the plurality of different gases to a constant value is provided.

【0016】この構成によれば、第2のマスフローコン
トローラにより真空容器内に供給されるガスの総流量を
一定値に制御することにより、真空容器内に供給される
ガスの種類を切り替える遷移時期においても真空容器内
に供給されるガス流量を容易に一定に保つことができ、
真空容器内のガス圧力の変動を抑えられるため、ガス圧
力の変動によるガスプラズマの消滅を防止できる。
According to this configuration, by controlling the total flow rate of the gas supplied into the vacuum vessel to a constant value by the second mass flow controller, the transition time when the type of the gas supplied into the vacuum vessel is switched is changed. Can easily keep the gas flow supplied to the vacuum container constant,
Since the fluctuation of the gas pressure in the vacuum vessel can be suppressed, the extinction of the gas plasma due to the fluctuation of the gas pressure can be prevented.

【0017】請求項4記載の基板処理装置は、内部に基
板を設置する真空容器と、真空容器に供給されるエッチ
ング性を有するガスとデポジション性を有するガスとを
それぞれの流量を時間的に交互にエッチングとデポジシ
ョンが起こる条件となるように制御する複数の第1のマ
スフローコントローラと、基板にエッチング処理を行う
ために真空容器の内部でガスプラズマを発生させる手段
とを備えた基板処理装置であって、複数の第1のマスフ
ローコントローラで流量制御された後、真空容器に供給
される前にエッチング性を有するガスとデポジション性
を有するガスとの総流量を一定値に制御する少なくとも
1つの第2のマスフローコントローラを設けたことを特
徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus, comprising: a vacuum vessel in which a substrate is placed; and a gas having an etching property and a gas having a deposition property supplied to the vacuum vessel, each having a different flow rate. A substrate processing apparatus, comprising: a plurality of first mass flow controllers for controlling conditions under which etching and deposition occur alternately; and means for generating gas plasma inside a vacuum vessel for performing an etching process on a substrate. Wherein at least one of controlling the total flow rate of the gas having an etching property and the gas having a deposition property to a constant value before being supplied to the vacuum vessel after the flow rate is controlled by the plurality of first mass flow controllers. Characterized in that two second mass flow controllers are provided.

【0018】この構成によれば、第2のマスフローコン
トローラにより真空容器内に供給されるガスの総流量を
一定値に制御することにより、真空容器内に供給される
ガスの種類を切り替える遷移時期においても真空容器内
に供給されるガス流量を容易に一定に保つことができ、
真空容器内のガス圧力の変動を抑えられるため、ガス圧
力の変動によるガスプラズマの消滅を防止できる。した
がって、プラズマの消滅・発生の繰り返しがなくなり、
エッチング側壁に荒れが生じず、滑らかな側壁を有する
高アスペクト比の溝や穴を形成することができる。
According to this configuration, by controlling the total flow rate of the gas supplied into the vacuum vessel to a constant value by the second mass flow controller, the transition time when the type of the gas supplied into the vacuum vessel is changed is obtained. Can easily keep the gas flow supplied to the vacuum container constant,
Since the fluctuation of the gas pressure in the vacuum vessel can be suppressed, the extinction of the gas plasma due to the fluctuation of the gas pressure can be prevented. Therefore, the disappearance and generation of plasma are not repeated,
Roughness does not occur on the etched side wall, and a high aspect ratio groove or hole having a smooth side wall can be formed.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。図1は本発明の実施の
形態の基板処理装置の構成を示す図であり、ここでは、
時間変調エッチングに用いるエッチング装置を例に示し
ている。図1において、17はガス流量を制御するマス
フローコントローラ、27はバルブであり、その他の図
3と同一構成要素には同一符号を付し、説明を省略す
る。なお、このエッチング装置の使用時には全てのバル
ブ21〜27は開かれた状態である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
An etching apparatus used for time-modulated etching is shown as an example. In FIG. 1, reference numeral 17 denotes a mass flow controller for controlling a gas flow rate, and reference numeral 27 denotes a valve. The other components that are the same as those in FIG. When using this etching apparatus, all the valves 21 to 27 are open.

【0020】本実施の形態では、図3と比較して明らか
なように、従来の構成に、マスフローコントローラ17
がマスフローコントローラ13a、13bから出た配管
が合流した後に追加されていることが主な特徴である。
マスフローコントローラ17により、真空容器1内に供
給されるガスの総流量が一定値に制御される。その他の
構成は、従来のエッチング装置と同様である。
In the present embodiment, as is apparent from comparison with FIG.
Is added after the pipes coming out of the mass flow controllers 13a and 13b merge.
The mass flow controller 17 controls the total flow rate of the gas supplied into the vacuum vessel 1 to a constant value. Other configurations are the same as those of the conventional etching apparatus.

【0021】図2に本実施の形態における時間変調エッ
チングによる各ガスの流量と真空容器1内に流入するガ
ス流量と真空容器1内圧力とのタイムチャートを示す。
まずステップ1では、エッチングを主体とするエッチン
グモード工程として、真空容器1内にマスフローコント
ローラ13a、マスフローコントローラ17を制御し
て、ガスA(エッチングガス)を供給する。この時、マ
スフローコントローラ13bは閉じておき、ガスB(デ
ポジションガス)は真空容器1内に供給しない。
FIG. 2 is a time chart showing the flow rate of each gas, the flow rate of the gas flowing into the vacuum vessel 1, and the pressure inside the vacuum vessel 1 by time-modulated etching in this embodiment.
First, in step 1, a gas A (etching gas) is supplied into the vacuum chamber 1 by controlling the mass flow controller 13 a and the mass flow controller 17 as an etching mode process mainly including etching. At this time, the mass flow controller 13b is closed, and the gas B (deposition gas) is not supplied into the vacuum vessel 1.

【0022】次に、エッチングモード工程が終了する遷
移時期の工程として、マスフローコントローラ13aを
完全に閉じる0.5〜1秒前から、マスフローコントロ
ーラ13aを制御して閉じ始める。それとほぼ同時にマ
スフローコントローラ13bを制御してガスBを供給し
はじめるが、この時、ガスAとガスBの混合ガスは同時
にマスフローコントローラ17を流れ、ここで合計流量
が制御される。ガスを切り替える遷移時期においては、
ガスAとガスBの混合ガスの合計流量はマスフローコン
トローラ17の手前ではマスフローコントローラ17の
設定流量よりも大きくなるように設定されており、真空
容器1内に供給される混合ガスの合計流量はマスフロー
コントローラ17で制御されて一定となる。
Next, as a transition time step at which the etching mode step is completed, the mass flow controller 13a is controlled to start closing from 0.5 to 1 second before completely closing the mass flow controller 13a. At about the same time, the mass flow controller 13b is controlled to start supplying the gas B. At this time, the mixed gas of the gas A and the gas B flows simultaneously through the mass flow controller 17, where the total flow rate is controlled. At the transition time to switch gas,
The total flow rate of the mixed gas of the gas A and the gas B is set to be larger than the set flow rate of the mass flow controller 17 before the mass flow controller 17, and the total flow rate of the mixed gas supplied into the vacuum vessel 1 is the mass flow rate. It is controlled by the controller 17 and becomes constant.

【0023】遷移時期におけるマスフローコントローラ
17の手前での合計ガス流量を、マスフローコントロー
ラ17の設定流量よりも大きく設定する作業は、本実施
の形態でも必要ではあるが、これはマスフローコントロ
ーラ13a、13bを閉じ始めるタイミング(ガスの供
給を停止し始めるタイミング)および開き始めるタイミ
ング(ガスを供給し始めるタイミング)を真空容器1の
圧力を監視しながら適当に調整していけば容易に達成で
きる。それはガスAとガスBとの合計流量がマスフロー
コントローラ17の設定流量よりも大きくなる領域に入
りさえすれば後は最終的に流量がマスフローコントロー
ラ17で一定に制御されることになるからである。
The work of setting the total gas flow rate before the mass flow controller 17 at the transition time to be larger than the set flow rate of the mass flow controller 17 is also necessary in the present embodiment, but this operation requires the mass flow controllers 13a and 13b. The timing of starting closing (timing of stopping gas supply) and the timing of starting opening (timing of supplying gas) can be easily achieved by appropriately adjusting the pressure of the vacuum vessel 1 while monitoring the pressure. This is because, as long as the total flow rate of the gas A and the gas B enters a region where the flow rate is larger than the flow rate set by the mass flow controller 17, the flow rate is finally controlled to be constant by the mass flow controller 17 thereafter.

【0024】次に、遷移後のステップ2のデポジション
モード工程として、マスフローコントローラ13aを閉
じてガスAの流量を0とし、エッチングガスを流入しな
いようにする。この時、ガスBの流量はマスフローコン
トローラ13b、マスフローコントローラ17で制御さ
れる。このデポジションモード工程終了時の遷移時期も
すでに述べたエッチングモード終了時の遷移時期と同様
に、マスフローコントローラ13bを完全に閉じる0.
5〜1秒前にマスフローコントローラ13aを制御して
ガスAを供給しはじめ、ガスAとガスBの混合ガスを同
時に流してマスフローコントローラ17で合計流量を制
御する。以上の工程を繰り返して時間変調エッチングが
行われる。
Next, as a deposition mode process in step 2 after the transition, the mass flow controller 13a is closed to set the flow rate of the gas A to 0 so that the etching gas does not flow. At this time, the flow rate of the gas B is controlled by the mass flow controller 13b and the mass flow controller 17. The transition time at the end of the deposition mode process is the same as the transition time at the end of the etching mode, and the mass flow controller 13b is completely closed.
The gas A is started to be supplied by controlling the mass flow controller 13a 5 to 1 second before, and the mixed gas of the gas A and the gas B is caused to flow at the same time, and the total flow is controlled by the mass flow controller 17. Time-modulated etching is performed by repeating the above steps.

【0025】この方法によれば、真空容器1内に供給さ
れるガスの総流量を一定値に制御することにより、真空
容器1内に供給されるガスの種類を切り替える遷移時期
においても真空容器1内に供給されるガス流量を容易に
一定に保つことができ、真空容器1内のガス圧力の変動
を抑えられるため、ガス圧力の変動によるガスプラズマ
の消滅を防止できる。したがって、プラズマの消滅・発
生の繰り返しがなくなり、エッチング側壁に荒れが生じ
ていない高アスペクト比の溝や穴を形成することができ
る。
According to this method, by controlling the total flow rate of the gas supplied to the vacuum vessel 1 to a constant value, the vacuum vessel 1 can be switched even when the type of gas supplied to the vacuum vessel 1 is switched. Since the flow rate of the gas supplied into the chamber can be easily kept constant and the fluctuation of the gas pressure in the vacuum vessel 1 can be suppressed, the extinction of the gas plasma due to the fluctuation of the gas pressure can be prevented. Therefore, the extinction and generation of plasma are not repeated, and a groove or a hole having a high aspect ratio can be formed without roughening the etching side wall.

【0026】以上のように本実施の形態によれば、マス
フローコントローラ17によって真空容器1内に供給さ
れるガス流量を正確に制御することができるから、ガス
の遷移時期においても真空容器1に供給されるガス流量
の変化はなく容易に一定に保つことができ、真空容器1
内のガス圧力も常時一定にすることができる。したがっ
て、ガスプラズマは消滅することがないのでプラズマの
消滅・発生の繰り返しがなくなり、エッチング側壁に荒
れが生じず、滑らかな側壁を有する高アスペクト比の溝
や穴を形成することができる。
As described above, according to the present embodiment, since the flow rate of the gas supplied into the vacuum vessel 1 can be accurately controlled by the mass flow controller 17, the gas is supplied to the vacuum vessel 1 even at the gas transition time. The gas flow rate does not change and can be easily kept constant.
The gas pressure in the chamber can also be kept constant at all times. Accordingly, since the gas plasma does not disappear, the disappearance and generation of the plasma are not repeated, and the etching side wall is not roughened, so that a high aspect ratio groove or hole having a smooth side wall can be formed.

【0027】なお、本実施の形態では、エッチングモー
ド工程のとき、ガスBの流量を0としたが、ガスBの流
量を完全に0にしなくてもエッチングが起こる条件にな
ればよく、また、デポジションモード工程のときガスA
の流量を0としたが、ガスAの流量を完全に0にしなく
てもデポジションが起こる条件になればよい。
In this embodiment, the flow rate of the gas B is set to 0 at the time of the etching mode process. However, it is sufficient that the etching is performed without setting the flow rate of the gas B completely to zero. Gas A during deposition mode process
Although the flow rate of the gas A is set to 0, it is sufficient if the condition that the deposition occurs does not occur even if the flow rate of the gas A is not completely set to 0.

【0028】また、本発明は、エッチング装置以外に
も、真空容器の内部でガスプラズマを発生させて基板に
所定の処理を行う装置(例えばスパッタ装置やCVD装
置)であれば用いることができる。
The present invention can be applied to any apparatus other than the etching apparatus, such as a sputtering apparatus or a CVD apparatus that generates a gas plasma inside a vacuum vessel and performs a predetermined process on the substrate.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、真空容器
内に供給されるガスの総流量を一定値に制御することに
より、真空容器内に供給されるガスの種類を切り替える
遷移時期においても真空容器内に供給されるガス流量を
容易に一定に保つことができ、真空容器内のガス圧力の
変動を抑えられるため、ガス圧力の変動によるガスプラ
ズマの消滅を防止できる。したがって、プラズマの消滅
・発生の繰り返しがなくなり、エッチング側壁に荒れが
生じず、滑らかな側壁を有する高アスペクト比の溝や穴
を形成することができる。
As described above, according to the present invention, by controlling the total flow rate of the gas supplied into the vacuum vessel to a constant value, the transition time when the type of the gas supplied into the vacuum vessel is changed is obtained. Also, the flow rate of the gas supplied into the vacuum vessel can be easily kept constant, and the fluctuation of the gas pressure in the vacuum vessel can be suppressed, so that the extinction of the gas plasma due to the fluctuation of the gas pressure can be prevented. Therefore, the disappearance and generation of plasma are not repeated, and the etching side wall is not roughened, and a groove or a hole having a smooth side wall and a high aspect ratio can be formed.

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

【図1】本発明の実施の形態の基板処理装置である時間
変調エッチングを行うエッチング装置の概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an etching apparatus that performs time-modulated etching, which is a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態における時間変調エッチン
グによる各ガスの流量と真空容器内に流入するガス流量
と真空容器内圧力とのタイムチャート。
FIG. 2 is a time chart showing a flow rate of each gas, a flow rate of a gas flowing into a vacuum vessel, and a pressure inside the vacuum vessel by time-modulated etching in the embodiment of the present invention.

【図3】従来の基板処理装置である時間変調エッチング
を行うエッチング装置の概略構成図。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an etching apparatus that performs time-modulated etching, which is a conventional substrate processing apparatus.

【図4】従来例によるエッチング形状の断面図。FIG. 4 is a sectional view of an etching shape according to a conventional example.

【図5】時間変調エッチングによる各ガスの流量のタイ
ムチャート。
FIG. 5 is a time chart of the flow rate of each gas by time modulation etching.

【図6】従来のエッチング装置を用いた遷移時間が最適
でない場合における時間変調エッチングによる各ガスの
流量と真空容器内に流入するガス流量と真空容器内圧力
とのタイムチャート。
FIG. 6 is a time chart showing a flow rate of each gas, a flow rate of a gas flowing into a vacuum vessel, and a pressure inside a vacuum vessel by time-modulated etching when a transition time using a conventional etching apparatus is not optimal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空容器 2 プラズマ発生用高周波電源 3 マッチングコントローラ 4 誘導結合コイル 5 誘電板 6 基板 7 電極 8 マッチングコントローラ 9 電極印加用高周波電源 10 圧力コントローラ 11 ターボ分子ポンプ 12a エッチングガスボンベ 12b デポジションガスボンベ 13a マスフローコントローラ 13b マスフローコントローラ 14 ガス導入口 15 高周波ケーブル 16 バイアス用高周波ケーブル 17 マスフローコントローラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 2 High frequency power supply for plasma generation 3 Matching controller 4 Inductive coupling coil 5 Dielectric plate 6 Substrate 7 Electrode 8 Matching controller 9 High frequency power supply for electrode application 10 Pressure controller 11 Turbo molecular pump 12a Etching gas cylinder 12b Deposition gas cylinder 13a Mass flow controller 13b Mass flow controller 14 Gas inlet 15 High frequency cable 16 High frequency cable for bias 17 Mass flow controller

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K057 DA04 DD09 DG07 DM40 5F004 AA02 BA20 BC03 BD04 CA02 DA00 EB01 FA08 5F045 DP03 EE04 EE13 EE19 EH11 HA03 HA13  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4K057 DA04 DD09 DG07 DM40 5F004 AA02 BA20 BC03 BD04 CA02 DA00 EB01 FA08 5F045 DP03 EE04 EE13 EE19 EH11 HA03 HA13

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部に基板を設置した真空容器に、複数
の異なるガスをそれぞれの流量を独立してかつ時間に依
存して制御しながら供給し、前記真空容器の内部でガス
プラズマを発生させて前記基板に所定の処理を行う基板
処理方法であって、 前記真空容器内に供給される前記複数の異なるガスの総
流量を一定値に制御することを特徴とする基板処理方
法。
A plurality of different gases are supplied to a vacuum vessel having a substrate installed therein while controlling the flow rate of each of the gases independently and time-dependently, and a gas plasma is generated inside the vacuum vessel. A substrate processing method for performing predetermined processing on the substrate by controlling a total flow rate of the plurality of different gases supplied into the vacuum vessel to a constant value.
【請求項2】 内部に基板を設置した真空容器に、エッ
チング性を有するガスとデポジション性を有するガスと
をそれぞれの流量を制御することにより時間的に交互に
エッチングとデポジションが起こる条件となるように供
給し、前記真空容器の内部でガスプラズマを発生させて
前記基板にエッチング処理を行う基板処理方法であっ
て、 前記真空容器内に供給される前記エッチング性を有する
ガスと前記デポジション性を有するガスとの総流量を一
定値に制御することを特徴とする基板処理方法。
2. A condition in which etching and deposition occur alternately and temporally by controlling the flow rates of a gas having an etching property and a gas having a deposition property in a vacuum vessel having a substrate installed therein. And etching the substrate by generating a gas plasma inside the vacuum vessel, wherein the etching gas supplied into the vacuum vessel and the deposition A substrate processing method comprising controlling a total flow rate with a gas having a property to a constant value.
【請求項3】 内部に基板を設置する真空容器と、前記
真空容器に供給される複数の異なるガスのそれぞれの流
量を独立してかつ時間に依存して制御する複数の第1の
マスフローコントローラと、前記基板に所定の処理を行
うために前記真空容器の内部でガスプラズマを発生させ
る手段とを備えた基板処理装置であって、 前記複数の第1のマスフローコントローラで流量制御さ
れた後、前記真空容器に供給される前に前記複数の異な
るガスの総流量を一定値に制御する少なくとも1つの第
2のマスフローコントローラを設けたことを特徴とする
基板処置装置。
3. A vacuum vessel in which a substrate is placed, and a plurality of first mass flow controllers for controlling flow rates of a plurality of different gases supplied to the vacuum vessel independently and time-dependently. A means for generating gas plasma inside the vacuum vessel to perform a predetermined process on the substrate, wherein the flow rate is controlled by the plurality of first mass flow controllers, A substrate processing apparatus comprising: at least one second mass flow controller for controlling a total flow rate of the plurality of different gases to a constant value before being supplied to the vacuum vessel.
【請求項4】 内部に基板を設置する真空容器と、前記
真空容器に供給されるエッチング性を有するガスとデポ
ジション性を有するガスとをそれぞれの流量を時間的に
交互にエッチングとデポジションが起こる条件となるよ
うに制御する複数の第1のマスフローコントローラと、
前記基板にエッチング処理を行うために前記真空容器の
内部でガスプラズマを発生させる手段とを備えた基板処
理装置であって、 前記複数の第1のマスフローコントローラで流量制御さ
れた後、前記真空容器に供給される前に前記エッチング
性を有するガスと前記デポジション性を有するガスとの
総流量を一定値に制御する少なくとも1つの第2のマス
フローコントローラを設けたことを特徴とする基板処置
装置。
4. A vacuum vessel in which a substrate is placed and a gas having an etching property and a gas having a deposition property supplied to the vacuum vessel are etched and deposited alternately at different flow rates over time. A plurality of first mass flow controllers for controlling to occur conditions;
Means for generating gas plasma inside the vacuum vessel to perform an etching process on the substrate, wherein the flow rate is controlled by the plurality of first mass flow controllers, and then the vacuum vessel Wherein at least one second mass flow controller for controlling a total flow rate of the gas having the etching property and the gas having the deposition property to a constant value before being supplied to the substrate processing apparatus.
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