JP2990838B2 - Dry etching equipment - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路装置の製
造に用いられるドライエッチング装置に関し、特にイオ
ン源としてエレクトロンサイクロトロン共鳴法を用いた
ECRリアクティブイオンエッチング装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching apparatus used for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to an ECR reactive ion etching apparatus using an electron cyclotron resonance method as an ion source.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のドライエッチング装置としては、
高周波放電によりイオンエッチャントを発生させ、基板
に印加した負バイアスにより、イオンを基板に垂直入射
させる、いわゆるリアクティブイオンエッチング装置が
ある。2. Description of the Related Art Conventional dry etching apparatuses include:
There is a so-called reactive ion etching apparatus in which an ion etchant is generated by high-frequency discharge and ions are vertically incident on the substrate by a negative bias applied to the substrate.
【0003】また従来の高周波放電に比較して、約一桁
圧力の小さい領域においても、イオンを発生することが
できるため、マイクロローディング効果の低減と異方性
の向上とが達成できるECRリアクティブエッチング装
置の開発が進められている。従来より検討されているE
CRリアクティブエッチング装置を図4に示す。すなわ
ち、真空容器1にエッチングガス導入管2,マイクロ波
導入窓3,ガス排気口4を取付け、真空容器1の内部に
高周波を印加する基板ホルダー5が設置してあり、基板
ホルダー5は、別の真空室(図では示されていない)か
ら搬送機構(図では示されていない)を用いて真空中を
搬送された基板が基板クランプ13にて固定される構造
となっており、外部に磁場コイル6がある。使用にあた
っては、ガス排気口4よりターボポンプにて真空容器1
内を10-5Torr程度まで排気した後、エッチングガ
スを導入し、圧力を1×10-3Torr程度に保持し、
磁場コイル6に通電し、マイクロ波を導入して基板対向
位置にプラズマを発生させ、イオン発生源12とする。
このとき、875ガウスの磁場に対して2.45GHz
のマイクロ波を導入することによって、エレクトロンサ
イクロトロン共鳴による密度の高いプラズマが発生す
る。さらに、基板ホルダー5にコンデンサ7を介して高
周波を印加し、基板10に約50〜200ボルトの負バ
イアスを発生させ、正に帯電したエッチングイオンを基
板10に垂直に入射させ異方性エッチングが達成され
る。[0003] In addition, since ions can be generated even in a region where the pressure is about one order of magnitude smaller than that of a conventional high-frequency discharge, an ECR reactive which can reduce the microloading effect and improve the anisotropy can be achieved. Development of an etching apparatus is underway. E that has been studied
FIG. 4 shows a CR reactive etching apparatus. That is, an etching gas introduction pipe 2, a microwave introduction window 3, and a gas exhaust port 4 are attached to the vacuum vessel 1, and a substrate holder 5 for applying a high frequency is installed inside the vacuum vessel 1, and the substrate holder 5 is provided separately. A substrate transferred in a vacuum from a vacuum chamber (not shown) using a transfer mechanism (not shown) is fixed by a substrate clamp 13, and a magnetic field is applied to the outside. There is a coil 6. When using the vacuum container 1 with a turbo pump from the gas exhaust port 4
After evacuating the inside to about 10 −5 Torr, an etching gas is introduced, and the pressure is maintained at about 1 × 10 −3 Torr,
The magnetic field coil 6 is energized, and microwaves are introduced to generate plasma at a position facing the substrate.
At this time, 2.45 GHz for a magnetic field of 875 Gauss
, A high density plasma is generated by electron cyclotron resonance. Further, a high frequency is applied to the substrate holder 5 via the capacitor 7 to generate a negative bias of about 50 to 200 volts on the substrate 10, and positively charged etching ions are vertically incident on the substrate 10 to perform anisotropic etching. Achieved.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来のECRエッチン
グ装置において、エッチングガスとして、SF4やSF6
等のフッ化ガスを用いて、シリコン窒化膜や、ポリシリ
コン膜をエッチングしたとき、基板の周辺部の方が中央
部よりエッチング速度が20%以上も大きくなってしま
うという問題があった。この理由は、イオンエッチャン
トが基板の負バイアスに引きつけられて基板に垂直に入
射するのに対して、電気的に中性であるラジカルエッチ
ャントは磁場の影響を受けずに、ガスフローに従って流
れるために、特に基板の周辺部にラジカルエッチングが
作用し易いためと思われる。従って、基板の中央部に比
較して周辺部のエッチング速度が大きくなってしまうと
思われる。In a conventional ECR etching apparatus, SF 4 or SF 6 is used as an etching gas.
When a silicon nitride film or a polysilicon film is etched using such a fluoride gas, there is a problem that the etching rate in the peripheral portion of the substrate is 20% or more higher than that in the central portion. The reason for this is that the ion etchant is attracted to the negative bias of the substrate and is perpendicularly incident on the substrate, whereas the radical neutral etchant, which is electrically neutral, flows according to the gas flow without being affected by the magnetic field. This is probably because radical etching easily acts particularly on the periphery of the substrate. Therefore, it is considered that the etching rate in the peripheral portion becomes higher than that in the central portion of the substrate.
【0005】本発明の目的は、前記課題を解決したドラ
イエッチング装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a dry etching apparatus which solves the above problems.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るドライエッチング装置においては、磁
場とマイクロ波を印加するエレクトロンサイクロトロン
共鳴法を用いたイオン発生源と、高周波をコンデンサを
介して印加する基板ホルダーとを有するECRリアクテ
ィブイオンエッチング装置であって、前記イオン発生源
と前記基板ホルダーとは、対向して配置されており、前
記基板ホルダー上の外周部には、側面部が密閉され、か
つ管端が開放され、前記イオン発生源下部まで延在した
構造の遮蔽管を設置したものである。In order to achieve the above object, in a dry etching apparatus according to the present invention, an ion source using an electron cyclotron resonance method applying a magnetic field and a microwave is connected to a high frequency through a capacitor. An ECR reactive ion etching apparatus having a substrate holder for applying a voltage to the substrate, wherein the ion source and the substrate holder are disposed to face each other, and a side surface portion is formed on an outer peripheral portion of the substrate holder. A shield tube having a structure that is closed and has an open tube end and extends to a lower portion of the ion source is provided.
【0007】[0007]
【作用】基板のエッチングはイオンエッチャントが主体
となるようにして、エッチング速度の面内均一性を向上
するようにしたものである。The etching of the substrate is performed mainly by an ion etchant so as to improve the in-plane uniformity of the etching rate.
【0008】[0008]
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
【0009】(実施例1)図1は、本発明の実施例1を
示す断面図である。図において、1は真空容器、2はガ
ス導入口、3はマイクロ波導入窓、4はガス排出口、5
は基板ホルダー、6は磁場コイル、7はコンデンサ、1
0は基板、11はマイクロ波導入管、13は基板クラン
プ、14は高周波電源である。本実施例は、イオン発生
源12と基板ホルダー5の間に、両端が開放された遮蔽
管としての円筒型石英管8が配置された構造となってい
る。すなわち、図2(a),(b)に示すように、基板
ホルダー5は、石英管8より離れた位置にて搬送された
基板10を受け取り、これを基板クランプ13を用いて
固定する。基板ホルダー5が基板10を固定した状態に
て石英管8端に移動し、密着する。従って、このとき基
板10は、その外周と背面とが気密され、イオン発生源
12の方向が開放されている。エッチングを行うと、イ
オン発生源12にて発生したエッチングイオンは、基板
10の負バイアスに引き付けられ基板に垂直に入射し基
板表面のエッチングに関与するが、電気的に中性である
エッチングラジカルは、その大部分が石英管8の外周を
通り排気される。一部のエッチングラジカルは拡散して
基板に到達するが、基板全面に一様に到達するため、エ
ッチングの面内均一性が生じない。尚本発明において
は、もちろん石英管以外の別の材質、アルミナセラミッ
クやフッ素樹脂あるいはアルマイト処理されたアルミな
どを用いてもよい。FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a vacuum vessel, 2 is a gas inlet, 3 is a microwave introduction window, 4 is a gas outlet, 5
Is a substrate holder, 6 is a magnetic field coil, 7 is a capacitor, 1
0 is a substrate, 11 is a microwave introduction tube, 13 is a substrate clamp, and 14 is a high frequency power supply. The present embodiment has a structure in which a cylindrical quartz tube 8 as a shielding tube whose both ends are open is arranged between the ion source 12 and the substrate holder 5. That is, as shown in FIGS. 2A and 2B, the substrate holder 5 receives the substrate 10 transported at a position away from the quartz tube 8 and fixes it using the substrate clamp 13. The substrate holder 5 moves to the end of the quartz tube 8 while the substrate 10 is fixed, and is brought into close contact therewith. Therefore, at this time, the outer periphery and the back surface of the substrate 10 are hermetically sealed, and the direction of the ion generation source 12 is open. When etching is performed, the etching ions generated by the ion generating source 12 are attracted to the negative bias of the substrate 10 and are perpendicularly incident on the substrate and participate in the etching of the substrate surface. Most of the air is exhausted through the outer periphery of the quartz tube 8. Some etching radicals diffuse to reach the substrate, but reach the entire surface of the substrate uniformly, so that in-plane uniformity of etching does not occur. In the present invention, of course, another material other than the quartz tube, such as alumina ceramic, fluororesin, or alumite-treated aluminum, may be used.
【0010】(実施例2)図3は、本発明の実施例2を
示す断面図である。本実施例は、基板クランプ9は、遮
蔽管としての石英管が一体に組込まれている点に特徴が
ある。この場合においても、ラジカルエッチャントの影
響がなく、基板のエッチングは、イオンエッチャントが
主体となるため、エッチング速度の面内均一性の良いエ
ッチングが可能となる。(Embodiment 2) FIG. 3 is a sectional view showing Embodiment 2 of the present invention. The present embodiment is characterized in that the substrate clamp 9 is integrated with a quartz tube as a shielding tube. Also in this case, there is no influence of the radical etchant, and the etching of the substrate is mainly performed by the ion etchant. Therefore, the etching with good in-plane uniformity of the etching rate can be performed.
【0011】[0011]
【発明の効果】以上説明したように本発明は基板にエッ
チングガスが排気ガスフローに従って直接吹き付けられ
ない構造とすることにより、基板に作用するエッチャン
トの主体はイオンエッチャントとなり、ラジカルエッチ
ャントの影響を受けないので、エッチングが基板面内で
均一になり、エッチングを精密にコントロールすること
が可能となり、加工形状の縦方向について微細な寸法が
実現できる。また、ラジカルエッチャントによって引起
される横方向のエッチングについても低減することがで
きるため、異方性の向上したエッチングが可能となる。As described above, the present invention has a structure in which the etching gas is not directly blown onto the substrate in accordance with the flow of the exhaust gas. Since there is no etching, the etching becomes uniform in the substrate surface, the etching can be controlled precisely, and a fine dimension in the vertical direction of the processed shape can be realized. In addition, since etching in the horizontal direction caused by the radical etchant can be reduced, etching with improved anisotropy can be performed.
【図1】本発明の実施例1を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the present invention.
【図2】実施例1における基板ホルダーを示す断面図で
ある。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a substrate holder according to the first embodiment.
【図3】本発明の実施例2を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.
【図4】従来例を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a conventional example.
1 真空容器 2 ガス導入口 3 マイクロ波導入口 4 ガス排気口 5 基板ホルダー 6 磁場コイル 7 コンデンサ 8 石英管 9 基板クランプ付石英管 10 基板 11 マイクロ波導波管 12 イオン発生源 13 基板クランプ 14 高周波電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 2 Gas introduction port 3 Microwave introduction port 4 Gas exhaust port 5 Substrate holder 6 Magnetic field coil 7 Capacitor 8 Quartz tube 9 Quartz tube with substrate clamp 10 Substrate 11 Microwave waveguide 12 Ion source 13 Substrate clamp 14 High frequency power supply
Claims (1)
ンサイクロトロン共鳴法を用いたイオン発生源と、高周
波をコンデンサを介して印加する基板ホルダーとを有す
るECRリアクティブイオンエッチング装置であって、
前記イオン発生源と前記基板ホルダーとは、対向して配
置されており、前記基板ホルダー上の外周部には、側面
部が密閉され、かつ管端が開放され、前記イオン発生源
下部まで延在した構造の遮蔽管を設置したことを特徴と
するドライエッチング装置。1. An ECR reactive ion etching apparatus having an ion source using an electron cyclotron resonance method for applying a magnetic field and a microwave, and a substrate holder for applying a high frequency via a capacitor,
The ion source and the substrate holder are arranged to face each other, and a side portion is closed, and a tube end is opened at an outer peripheral portion on the substrate holder, and extends to a lower portion of the ion source. A dry etching apparatus characterized in that a shielding tube having a structured structure is provided.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3091433A JP2990838B2 (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Dry etching equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3091433A JP2990838B2 (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Dry etching equipment |
Publications (2)
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JPH04302421A JPH04302421A (en) | 1992-10-26 |
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JP3091433A Expired - Fee Related JP2990838B2 (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Dry etching equipment |
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1991
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