JP4139833B2 - Etching method - Google Patents
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Description
本発明は、エッチング処理方法に係り、特に、半導体素子基板等の試料にプラズマを利用して処理を行うエッチング処理方法に関する。 The present invention relates to an etching processing method , and more particularly to an etching processing method for processing a sample such as a semiconductor element substrate using plasma.
従来のプラズマを生成して試料を処理する技術は、例えば、非特許文献1の88頁、図5に記載のように、マイクロ波を伝播する導波管内にプラズマ生成室を有し、外部磁場とマイクロ波電界の作用によりこの導波管内にプラズマを生成するようになっている。そして、このプラズマを利用して、半導体ウエハ基板は処理される。 A conventional technique for generating a plasma to process a sample has, for example, a plasma generation chamber in a waveguide that propagates microwaves, as shown in FIG. A plasma is generated in the waveguide by the action of the microwave electric field. Then, the semiconductor wafer substrate is processed using this plasma.
上記従来技術では、プロセスガスの導入を反応副生成物の排気と無関係に設定しているため、反応副生成物のウエハへの再付着が多く、ウエハの汚染や処理速度の低下が問題となっていた。 In the above prior art, since the introduction of the process gas is set irrespective of the exhaust of the reaction by-product, the reaction by-product is often reattached to the wafer, and the contamination of the wafer and the reduction in the processing speed become problems. It was.
本発明の目的は、高速度のウエハ処理ができるエッチング処理方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an etching processing method capable of high-speed wafer processing.
上記目的を達成するために、本発明は、平断面が略円形の放電室内で下方に配置された試料台の上の試料設置面に基板を載置し、前記放電室内に処理用ガスを供給し、前記放電室外に配置された電界を生成する手段からこの放電室内に電界を供給して前記処理用ガスからプラズマを生成し、前記試料台に高周波を印加しつつ前記プラズマを用いて前記基板をエッチング処理するエッチング処理方法であって、前記放電室は、その上部の前記試料設置面の上方でこの試料設置面に対向して配置され上方から前記放電室内へ前記電界が伝播する絶縁体製の板部材であって前記プラズマに面する板部材を有し、この板部材の中心軸付近でかつ前記放電室の最大直径の1/4以下の領域に絞って配置された供給口から前記処理用ガスを前記放電室内に導入し、前記試料台と前記放電室の内壁との間の前記試料台外周側に配置された排気口から前記処理用ガスを排気して前記放電室内を減圧しつつ前記基板をエッチング処理する構成とした。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a substrate placed on a sample mounting surface on a sample stage disposed below in a discharge chamber having a substantially circular cross section and supplies a processing gas into the discharge chamber. Then, an electric field is supplied from a means for generating an electric field arranged outside the discharge chamber to generate a plasma from the processing gas, and the plasma is used while applying a high frequency to the sample stage. The discharge chamber is disposed above the sample installation surface above the sample installation surface so as to face the sample installation surface, and is made of an insulator in which the electric field propagates from above into the discharge chamber. A plate member facing the plasma , and the treatment is performed from a supply port arranged in the vicinity of the central axis of the plate member and narrowed down to a region of ¼ or less of the maximum diameter of the discharge chamber. Gas for discharge into the discharge chamber And etching the substrate while reducing the pressure in the discharge chamber by exhausting the processing gas from an exhaust port disposed on the outer peripheral side of the sample table between the sample table and the inner wall of the discharge chamber. It was.
本発明によれば、ウエハ処理によって発生する反応副生成物を効率的に排気することができ、処理の高速化を達成できる。 According to the present invention, reaction by-products generated by wafer processing can be efficiently exhausted, and the processing speed can be increased.
本発明の一実施例を図1,図2,図3で説明する。図1は有磁場型のマイクロ波プラズマ処理装置のブロック図である。図2,図3は本発明の断面図および平面図である。1はマグネトロンであり、マイクロ波の発振源である。3〜6は、導波管である。ここで、3は、矩形導波管であり、4は円矩形導波管、5は円形導波管、6はテーパ管である。放電室7は、例えば、純度の高いアルミ等で作られており、導波管の役目もしている。8は、真空室である。9は放電室7にマイクロ波を供給するための石英板である。10,11はソレノイドコイルであり、放電室7内に磁場を与える。12は、半導体素子基板(以下、ウエハ)14を載置する試料台であり、バイアス用電源、例えば、RF電源13が接続できるようになっている。
16は放電室7内,真空室8内を減圧排気するための真空ポンプ系である。15は放電室7内にエッチング,成膜等の処理を行うガスを供給するガス供給系である。放電室7の石英板9の内側には、ガス供給口17を持つ石英板18が設置され、石英板9と石英板18との間にはガスを溜めるための空間19が設けられている。石英板9と石英18との距離は、プラズマが侵入しないように微小距離に設定される。放電室7の側壁7′の中には通路20が設置され、通路20は空間19とガス供給系15と連通している。放電室7には、ガスの排出口21が設けられ、真空室8に連通している。ガス供給口17の大きさは、最大放電室の直径の1/4以下に設定されている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram of a magnetic field type microwave plasma processing apparatus. 2 and 3 are a sectional view and a plan view of the present invention. Reference numeral 1 denotes a magnetron, which is a microwave oscillation source. 3-6 are waveguides. Here, 3 is a rectangular waveguide, 4 is a circular rectangular waveguide, 5 is a circular waveguide, and 6 is a tapered tube. The discharge chamber 7 is made of high-purity aluminum or the like, for example, and also serves as a waveguide. 8 is a vacuum chamber. Reference numeral 9 denotes a quartz plate for supplying microwaves to the discharge chamber 7. Reference numerals 10 and 11 denote solenoid coils that apply a magnetic field to the discharge chamber 7.
Reference numeral 16 denotes a vacuum pump system for exhausting the inside of the discharge chamber 7 and the vacuum chamber 8 under reduced pressure. A
16は放電室7内,真空室8内を減圧排気するための真空ポンプ系である。15は放電室7内にエッチング,成膜等の処理を行うガスを供給するガス供給系である。放電室7の石英板9の内側には、ガス供給口17を持つ石英板18が設置され、石英板9と石英板18との間にはガスを溜めるための空間19が設けられている。石英板9と石英18との距離は、プラズマが侵入しないように微小距離に設定される。放電室7の側壁7’の中には通路20が設置され、通路20は空間19とガス供給系15と連通している。放電室7には、ガスの排出口21が設けられ、真空室8に連通している。ガス供給口17の大きさは、最大放電室の直径の1/4以下に設定されている。
Reference numeral 16 denotes a vacuum pump system for evacuating the inside of the discharge chamber 7 and the vacuum chamber 8 under reduced pressure. A
尚、図1で、円形導波管5,テーパ管6,石英板9,試料台12の試料設置面は同軸の中心軸(図示省略)を有している。また、試料台12の試料設置面でのウエハ14の設置は、例えば、機械的押しつけ力や静電吸着力等を利用して実施される。また、試料台12は、例えば、温度制御手段(図示省略)を備え、この手段により試料台12の試料設置面に設置されたウエハ12の温度は所定の温度に調節される。
In FIG. 1, the sample placement surfaces of the
マグネトロンは、従来と同様に矩形導波管3に取り付けられており、例えば、2.45GHzのマイクロ波を発振する。一方、放電室7内にはソレノイドコイル10,11により磁場分布が図1(b)に示すように与えられており、ECR点(875ガウス)となるところが放電室の中央付近に設定されている。
The magnetron is attached to the
本発明のもう一つの実施例について説明する。この実施例では、石英板に設けられたガス供給口が複数の小さい孔からなっている。その孔のあいている領域は、放電室の最大直径の1/4以下に設定されている。このように構成することにより、ガス供給口からのガスの速度が各供給口に一様になる効果がある。 Another embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a gas supply port provided on a quartz plate is made from a plurality of small holes. The area where the hole is formed is set to ¼ or less of the maximum diameter of the discharge chamber. By comprising in this way, there exists an effect which the velocity of the gas from a gas supply port becomes uniform in each supply port.
図4に本発明のもう一つの実施例の平面図を示す。石英板18に設けられたガス供給口17が複数の小さい孔17aからなっている。その孔のあいている領域は、放電室の最大直径の1/4以下に設定されている。このように構成することにより、ガス供給口17からのガスの速度が各供給口に一様になる効果がある。
FIG. 4 shows a plan view of another embodiment of the present invention. A
7…放電室、9…石英板、12…試料台、14…ウエハ、17…ガス供給口、18…石英板、19…空間、20…通路、21…排出口。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 7 ... Discharge chamber, 9 ... Quartz plate, 12 ... Sample stand, 14 ... Wafer, 17 ... Gas supply port, 18 ... Quartz plate, 19 ... Space, 20 ... Passage, 21 ... Discharge port
Claims (1)
前記放電室は、その上部の前記試料設置面の上方でこの試料設置面に対向して配置され上方から前記放電室内へ前記電界が伝播する絶縁体製の板部材であって前記放電室内のプラズマに面する板部材を有し、The discharge chamber is a plate member made of an insulator which is disposed above the sample installation surface above the sample installation surface and is opposed to the sample installation surface and through which the electric field propagates from above to the discharge chamber. Having a plate member facing
この板部材の中心軸付近でかつ前記放電室の最大直径の1/4以下の領域に絞って配置された供給口から前記処理用ガスを前記放電室内に導入し、Introducing the processing gas into the discharge chamber from a supply port arranged in the vicinity of the central axis of the plate member and squeezed into a region of ¼ or less of the maximum diameter of the discharge chamber;
前記放電室外に配置された電界を生成する手段からこの放電室内に電界を供給して前記処理用ガスからプラズマを生成し、前記試料台に高周波を印加し、From the means for generating an electric field disposed outside the discharge chamber, an electric field is supplied into the discharge chamber to generate plasma from the processing gas, and a high frequency is applied to the sample stage.
前記試料台の外周側と前記放電室の内壁との間の排出口から前記処理用ガスを排出し、Discharging the processing gas from an outlet between the outer peripheral side of the sample stage and the inner wall of the discharge chamber;
前記プラズマを用いて前記基板をエッチング処理すると共に、該エッチング処理により前記基板上に生成された反応副生成物を前記処理用ガスの流れによって前記排出口から排気することを特徴とするエッチング処理方法。Etching treatment of the substrate using the plasma, and a reaction by-product generated on the substrate by the etching treatment is exhausted from the discharge port by the flow of the processing gas. .
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