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JPS59114825A - Plasma etching method and apparatus - Google Patents

Plasma etching method and apparatus

Info

Publication number
JPS59114825A
JPS59114825A JP22368482A JP22368482A JPS59114825A JP S59114825 A JPS59114825 A JP S59114825A JP 22368482 A JP22368482 A JP 22368482A JP 22368482 A JP22368482 A JP 22368482A JP S59114825 A JPS59114825 A JP S59114825A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
plasma etching
sample
wafer
sample stage
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
JP22368482A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Yano
弘 矢野
Yasutaka Ban
伴 保隆
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu 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 Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP22368482A priority Critical patent/JPS59114825A/en
Publication of JPS59114825A publication Critical patent/JPS59114825A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244Gas supply means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (1)発明の技術分野 本発明は、半導体装置の製造プロセスに関し、さらに詳
しく述べると、例えば半導体表面をガスプラズマに工9
エツチングするためのプラズマエツチング方法及び装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (1) Technical Field of the Invention The present invention relates to a process for manufacturing a semiconductor device, and more specifically, for example, a method for processing a semiconductor surface using gas plasma.
The present invention relates to a plasma etching method and apparatus for etching.

(2)技術の背景 半導体製造の基本的なゾロセス技術のひとつとしてプラ
ズマエツチング技術が重要であることは周知である。ド
ライプロセスと呼ばれるこの技術は、従来の溶液を使用
するエツチング技術と比較して、公害の原因となりやす
い多量の廃液が出す、また、そのために廃液処理の必要
もない、微細・ぐターンの形成が可能である、エツチン
グ条件のコントロールが容易である、装置の保守、管理
が容易で、設備の簡略化全針れる、等の多くの利点を有
し、したがって、広く半導体装置の製造プロセスに用い
られている。プラズマエツチング装置は、例えば、円筒
形(容量形、コイル形)、平行電極形、プラズマ発生室
分離形、等のように多くの形式が公知である。不発明は
、上記した形式のうち。
(2) Background of the technology It is well known that plasma etching technology is important as one of the basic process technologies for semiconductor manufacturing. This technique, called a dry process, generates a large amount of waste liquid that can easily cause pollution compared to conventional etching techniques that use solutions. It has many advantages such as easy etching, easy control of etching conditions, easy equipment maintenance and management, and simplified equipment. Therefore, it is widely used in the manufacturing process of semiconductor devices. ing. Many types of plasma etching apparatuses are known, such as a cylindrical type (capacitive type, coil type), a parallel electrode type, a plasma generation chamber separated type, and the like. Non-invention is one of the above forms.

平行電極形プラズマエツチング装置に有利に適用するこ
とができる。平行電極形プラズマエツチング装置は、大
別して、試料、すなわち、ウエノ・ヲ高周波電力を印加
する方の電極(高周波電極)上に置いてプラズマ全発生
させてエツチングするタイプ(カッーPカップリング法
)と、ウェハをアース電極側に置いてエツチングするタ
イプ(アノードカップリング法)の2つに分けることが
できる。どちらのタイプを選択するかは、基本的に、エ
ツチング特性や電気的ダメージに及ぼす効果などのファ
クターに依存する。
It can be advantageously applied to a parallel electrode type plasma etching apparatus. Parallel electrode type plasma etching equipment can be roughly divided into two types: one type that etches the sample by placing it on the electrode (high-frequency electrode) to which high-frequency power is applied to the sample, and generating all the plasma (Ka-P coupling method). The method can be divided into two types: 1, and a type in which the wafer is placed on the ground electrode side for etching (anode coupling method). The choice of which type fundamentally depends on factors such as etching properties and effect on electrical damage.

(3)従来技術と間匹点 平行電極形プラズマエツチング装置において、ウェハを
固定するためのターグット(試料台)として屡々静電チ
ャックや真空チャックが用いられている。このような固
定手段は、載置されたウェハ全冷却することの他、もし
もRF高周波電源に接続されるのであるならば、高周波
電源の電極板としての役割も奏する。このような試料台
の材料は、例えばクッション性、熱伝導性及び加工性を
考慮して、シリコーン系樹脂が代表的であり、また、場
合に裏って、ポリイミド0系樹脂、アルミナなどがある
。ところが、このシリコーン系やポリイミド系樹脂材料
からなる試料台(静電チャック)の場合試料台の大きさ
が試料と同等もしくは太きいとプラズマエツチングの過
程でプラズマにさらされて同時にエツチングされる。こ
れを回避するため、試料台の寸法をウェハのそれよりも
かなシ小さくしている。−側音あげると、直径5インチ
(約12.5m+n3のウェハを固定するために用いら
れる試料台の直径は約100瓢である。
(3) Between the conventional technology and parallel electrode type plasma etching apparatus, an electrostatic chuck or a vacuum chuck is often used as a target (sample stage) for fixing a wafer. In addition to completely cooling the mounted wafer, such a fixing means also serves as an electrode plate for the RF power source if it is connected to an RF high frequency power source. The material for such a sample stage is typically silicone resin in consideration of cushioning properties, thermal conductivity, and processability, and in some cases, polyimide 0-based resin, alumina, etc. . However, in the case of a sample stage (electrostatic chuck) made of silicone-based or polyimide-based resin material, if the size of the sample stage is equal to or larger than the sample, it will be exposed to plasma during the plasma etching process and will be etched at the same time. To avoid this, the dimensions of the sample stage are made slightly smaller than those of the wafer. -The diameter of the sample stage used to hold a wafer with a diameter of 5 inches (approximately 12.5 m+n3) is approximately 100 mm.

試料台からはみ出たウェハ部分が大きい場合、好ましく
ないことに、ウェハ全体が均一に冷却されず、したがっ
て、エツチングが不均一になシ、許容し得ない過度のオ
ーバーエッチが発生する。
Undesirably, if a large portion of the wafer protrudes from the sample stage, the entire wafer will not be cooled uniformly, resulting in non-uniform etching and unacceptably excessive over-etching.

オーバーエッチの発生は、当然のととなから、試料基板
に損傷を与え、素子の特性劣化を引起工その結果ウェハ
1枚から取り出すことのできる有効チップの数音減少さ
せる。
The occurrence of over-etching naturally damages the sample substrate and causes deterioration of device characteristics, resulting in a reduction in the number of effective chips that can be extracted from a single wafer.

(4)発明の目的 不発明は、ウェハ1枚から取り出すことのて゛きる有効
チップの数音増加すること、すなわち、ウェハの均一な
エツチングを可能ならしめるようなプラズマエツチング
方法及び装置を提供すること全目的としている。
(4) Purpose of the Invention The object of the invention is to provide a plasma etching method and apparatus which increases the number of effective chips that can be extracted from a single wafer, that is, which makes it possible to uniformly etch a wafer. The purpose is

不発明は、さらに、従来の方法及び装置に大幅な変更を
加えないでウェハの均一なエツチングを達成可能なプラ
ズマエツチング方法及び装置を提供することを目的とし
ている。
It is a further object of the invention to provide a plasma etching method and apparatus capable of achieving uniform etching of a wafer without significant modification to conventional methods and apparatus.

(5)  発明の構成 本発明者らは、このたび、プラズマエツチング装置のエ
ツチング室へのガス導入を工夫することによって上記し
た目的を達、成し得るということを見い出した。すなわ
ち、不発明の第1の発明は、試料台よりも大きな寸法を
有する試料のプラズマエツチング方法であって、前記試
料のうち前記試料台上に載置されざる部分に主としてエ
ツチングガスを吹き付けることを特徴とするプラズマエ
ツチング方法に係る。さらに、不発明の第2の発明は、
試料ニジも小さな寸法金有する試料台を装備したプラズ
マエツチング装置であって、前記試料台の周辺部の上方
に主たるガス吹出口を有するエツチングガス導入管がエ
ツチング室内に配設されていることを特徴とするプラズ
マエツチングに係る。
(5) Structure of the Invention The present inventors have recently discovered that the above-mentioned object can be achieved by devising the introduction of gas into the etching chamber of a plasma etching apparatus. That is, the first uninvented invention is a plasma etching method for a sample having dimensions larger than a sample stage, which includes mainly spraying an etching gas onto a portion of the sample that is not placed on the sample stage. The present invention relates to a characteristic plasma etching method. Furthermore, the second uninvented invention is
This plasma etching apparatus is equipped with a sample stage having a small sample size, and is characterized in that an etching gas introduction pipe having a main gas outlet above the periphery of the sample stage is disposed in the etching chamber. Related to plasma etching.

(6)発明の実施例 以下、添付の図面を参照しながら不発明をさらに詳しく
説明する。なお、ここでは、便宜上、静電チャックを用
いたプラズマエツチング装+1in−例にとって不発明
を説明する。
(6) Embodiments of the Invention Hereinafter, the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Here, for convenience, the invention will be explained using an example of a +1 inch plasma etching apparatus using an electrostatic chuck.

第1図には、従来の平行電極形プラズマエツチング装置
の一例が略示されている。エツチング室1は石英壁2で
囲まれておυ、また、接地された対同電極3と、試料(
ウェハ)4葡担持した試料台(静電チャック)5とを有
している。静電チャック5は、図示の通p高周波電源6
に接続されているので、高周波電極としての役割を奏す
る。エツチング室1円の石英飯7は、試料表面への汚染
を防止すること全目的として配置されている。今ここで
、矢印Aで示されるようにしてエツチング室lにエツチ
ングガスを1人し、さらに矢印Bで示されるようにして
それを室外に排出すると、ウェハ4のうち静電チャック
5からはみ出た周辺部分が十分に冷却されず、よって、
不均一なエッチングが行なわれる。
FIG. 1 schematically shows an example of a conventional parallel electrode type plasma etching apparatus. The etching chamber 1 is surrounded by a quartz wall 2, and also has a grounded counter electrode 3 and a sample (
It has a sample stage (electrostatic chuck) 5 on which 4 wafers are supported. The electrostatic chuck 5 is connected to a high frequency power source 6 as shown in the figure.
Since it is connected to , it plays the role of a high frequency electrode. The 1 yen quartz rice 7 in the etching chamber is placed for the sole purpose of preventing contamination of the sample surface. Now, when one person pours etching gas into the etching chamber L as shown by arrow A and discharges it outside as shown by arrow B, some of the wafers 4 protrude from the electrostatic chuck 5. The surrounding area is not cooled enough, and therefore,
Non-uniform etching occurs.

不均一なエツチングは第3図のグラフから明らかである
。これは、第1図の装置を用いて下記の条件でプラズマ
エツチングを実施した結果を示したグラフである。ウニ
八日位置は、中心を0とし、一方向をプラスで、他方向
をマイナスで表示した。
Non-uniform etching is evident from the graph in FIG. This is a graph showing the results of plasma etching performed using the apparatus shown in FIG. 1 under the following conditions. The 8-day sea urchin position is indicated with 0 at the center, plus signs in one direction, and minus signs in the other direction.

使用ウェハ:直径5インチ(約125+ny+)の基板
;膜厚1.5μmのPSG膜 保有 静電チャック二直径100m;シリコ〜ン樹脂製エツチ
ングガス: CHF3とCF4 流量100CC/% 減圧度: 0.I Torr 高周波出カニ 100OW 周波数 13.56 MHz 図示の通シ、ウェハの中心から外に向かえば向かうほど
エツチング深さが増大している。ウェハの周端部におけ
るエツチング深さは1.2μmであシ、実に、20チの
オーバーエッチがあったこと(このオーバーエッチに工
9、ダメージが多いことが判る)を示している。
Wafer used: Substrate with a diameter of 5 inches (approximately 125+ny+); Electrostatic chuck with a PSG film with a film thickness of 1.5 μm and a diameter of 100 m; Etching gas made of silicone resin: CHF3 and CF4 flow rate 100 CC/% Degree of reduced pressure: 0. I Torr High frequency output crab 100OW Frequency 13.56 MHz As shown in the diagram, the etching depth increases as it goes outward from the center of the wafer. The etching depth at the peripheral edge of the wafer was 1.2 .mu.m, indicating that there was actually 20 inches of overetching (this overetching caused a lot of damage).

本発明の好ましい1態様は第2図に図示される通りであ
る。図示されるエツチング装置は、エツチングガス導入
のためのガス導入管8がエツチング’41のウェハ4の
上方に配置されておりかっ多数のガス吹出口(図示せず
)を有するドーナッツ形状を有している点を除込て基本
的に第1図のそれに同じである。エツチングガスは、矢
印aで示される通ハウエバ4の周辺部にめがけて主とし
て吹き付けられる。ことか理解されるであろう。
A preferred embodiment of the invention is as illustrated in FIG. The illustrated etching apparatus has a donut shape in which a gas introduction pipe 8 for introducing etching gas is placed above the wafer 4 to be etched, and has a large number of gas outlets (not shown). It is basically the same as that in Fig. 1, except for the fact that The etching gas is mainly blown toward the periphery of the pass-through evaporator 4 as indicated by arrow a. That will be understood.

この第2図の装置を使用して、前記第3図と同一の条件
でプラズマエツチングを実施したところ、第4因のグラ
フに図示される工うな結果が得られた。この場合、エツ
チング深さの変動はウェハのどの位置においても殆んど
なく、ウェハ周端部において僅かに約0.1μmだけ深
さが増加しただけである。このような結果は、本発明に
従うと1枚のウェハ〃1ら沢山の有効チップを取ること
ができるということを示している。
When plasma etching was carried out using the apparatus shown in FIG. 2 under the same conditions as in FIG. 3, the results shown in the graph of the fourth factor were obtained. In this case, there is almost no variation in the etching depth at any location on the wafer, and the depth only increases by about 0.1 μm at the wafer peripheral edge. These results show that according to the present invention, a large number of effective chips can be obtained from one wafer.

本発明の実施において、上記したLうなド−ナッツ形状
を有するガス導入管全使用するのが有利であるというも
のの、必要に応じてその他の形状を有するガス導入管も
また使用することができる。
In carrying out the invention, it is advantageous to use all of the gas introduction tubes having the L-shaped donut shape described above, but gas introduction tubes having other shapes may also be used as required.

かかるガス導入管は、例えば、石英管、セラミック(ア
ルミナ等)、陽極酸化処理をしたアルミなどから製造す
ることができる。ガス導入管のガス吹出口は、所望とす
る冷却効果に依存して、任意の口径、そして任意の間隔
とすることができる。
Such a gas introduction tube can be manufactured from, for example, a quartz tube, ceramic (alumina, etc.), anodized aluminum, or the like. The gas outlet of the gas introduction pipe can have any diameter and any spacing depending on the desired cooling effect.

加工面を考慮した場合、ガス吹出口の口径を約0.5〜
3填吹出口間の間隔全約5〜20箇とするのが一般的で
ある。
When considering the machining surface, the diameter of the gas outlet should be approximately 0.5~
Generally, the total distance between the three blow-off ports is about 5 to 20.

導入するエツチングガスは、本発明の実施において特に
限定されるものではない。このようなガスの選択は、一
般に、使用するウェハのa類に依存するであろう。具体
的には、例えばCk’4. Cf(F3゜02、 CC
t4などの工うなこの技術分野において常用されている
ガスを任意に単独もしくは組み−合わせて使用すること
ができる。
The etching gas to be introduced is not particularly limited in the practice of the present invention. The choice of such gas will generally depend on the class a of the wafer used. Specifically, for example, Ck'4. Cf (F3゜02, CC
Any gas commonly used in this technical field, such as T4, can be used alone or in combination.

最後に、ガスの流れを均一にしてエツチングを均一化し
ようとする試みはこの技術分野において多くなされてい
るというものの、これらの試みはいずれも本発明とは異
なってウェハ周辺部の集中冷却に着目していないという
事実をあげることができる。
Finally, although many attempts have been made in this technical field to uniformize the gas flow to achieve uniform etching, all of these attempts differ from the present invention in that they focus on intensive cooling of the wafer periphery. I can point out the fact that I haven't.

(7)発明の効果 本発明に従うと、ウェハの不均一な冷却に原因するとこ
ろのエツチングの不均一を防止丁ゐことができ、したが
って、チップのダメージを伴なわないで条播の有効チッ
プを1枚のウェハから取9出すことができる。不発明に
従うと、さらに、従来のプラズマエツチング装置に若干
の変更を加えるだけで上記の効果を達成すゐことができ
る。不発明は、大口径連続自動処理装置においてと9わ
け有利に使用することができる。
(7) Effects of the Invention According to the present invention, it is possible to prevent non-uniform etching caused by non-uniform cooling of the wafer, and therefore, it is possible to reduce the number of effective chips in a row without damaging the chips. It is possible to take out 9 pieces from a single wafer. Further, according to the invention, the above effects can be achieved with only slight modifications to conventional plasma etching equipment. The invention can be used to great advantage in large diameter continuous automatic processing equipment.

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

第1図は、従来のプラズマエツチング装置の一例を示し
た略示図、 第2図は、不発明のプラズマエツチング装置の一側音示
した略示図、 第3図は、第1図の装置を使用して得られた結果を示し
たグラフ、そして 第4図は、第2図の装置を使用して得られた結果を示し
たグラフである。 図中、1はエツチング室、2は石英製チェンバー、3は
対同電極、4は試料、5は試料台、6は高周波電源、そ
して8はガス導入管である。 特許出願人 原士通株式会社 特許出j頭代理人 弁理士 青 木   朗 弁理士西舘和之 弁理士内田幸男 弁理士 山 口 昭 之 第1図 第2図 第3図 第4図 ウェハ内位置(mm)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a conventional plasma etching apparatus; FIG. 2 is a schematic diagram showing one side of an uninvented plasma etching apparatus; FIG. 3 is a schematic diagram of the apparatus shown in FIG. 1. and FIG. 4 is a graph showing the results obtained using the apparatus of FIG. In the figure, 1 is an etching chamber, 2 is a quartz chamber, 3 is a counter electrode, 4 is a sample, 5 is a sample stage, 6 is a high frequency power source, and 8 is a gas introduction tube. Patent Applicant Hara Shitsu Co., Ltd. Head Patent Attorney Akira Aoki Patent Attorney Kazuyuki Nishidate Patent Attorney Yukio Uchida Patent Attorney Akiyuki Yamaguchi Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Position within the wafer ( mm)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、試料台よりも大きな寸法を有する試料のプラズマエ
ツチング方法であって、前記試料のうち前記試料台上に
載置されざる部分に主としてエツチングガスを吹き付け
ることを特徴とするプラズマエツチング方法。 2、試料よりも小さな寸法を有する試料台を装備しtプ
ラズマエツチング装置であって、前記試料台の周辺部の
上方に主たるガス吹出口を有するエツチングガス導入管
がエツチング室内に配設されていることを特徴とするプ
ラズマエツチング装置。
[Claims] 1. A plasma etching method for a sample having dimensions larger than a sample stage, characterized in that an etching gas is mainly sprayed on a portion of the sample that is not placed on the sample stage. Plasma etching method. 2. A plasma etching apparatus equipped with a sample stage having dimensions smaller than the sample, and an etching gas introduction pipe having a main gas outlet above the periphery of the sample stage is disposed in the etching chamber. A plasma etching device characterized by:
JP22368482A 1982-12-22 1982-12-22 Plasma etching method and apparatus Pending JPS59114825A (en)

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JP22368482A JPS59114825A (en) 1982-12-22 1982-12-22 Plasma etching method and apparatus

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03175627A (en) * 1989-08-14 1991-07-30 Applied Materials Inc Gas distributing system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03175627A (en) * 1989-08-14 1991-07-30 Applied Materials Inc Gas distributing system

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