JP4246592B2 - Dry etching equipment - Google Patents
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Description
本発明は、シリコンと酸化シリコンとの高選択比エッチングを可能とするドライエッチング装置に関する。 The present invention relates to a dry etching apparatus that enables high selective etching of silicon and silicon oxide.
従来よりアノード電極の材料にシリコンを用いたプラズマエッチング装置がある(特許文献1,2参照)。
このようなシリコンをアノード電極に用いたプラズマエッチング装置を用いることで、マスク材としてシリコンを用いた酸化シリコンの加工において、SiO2/Siの高選択比エッチングが可能となる。
Conventionally, there is a plasma etching apparatus using silicon as a material for an anode electrode (see Patent Documents 1 and 2).
By using such a plasma etching apparatus using silicon as an anode electrode, high-selectivity etching of SiO 2 / Si is possible in the processing of silicon oxide using silicon as a mask material.
ここで、上記プラズマエッチング装置について簡単に説明する。このプラズマエッチング装置は、図3に示すように、金属製のチャンバー301の中に、シリコンからなるアノード電極302,処理対象の基板Wが載置されるカソード電極303が設けられた、平行平板型の装置である。アノード電極302には、高周波電源304により高周波が印加可能とされ、カソード電極303は接地電位とされている。
Here, the plasma etching apparatus will be briefly described. As shown in FIG. 3, this plasma etching apparatus is a parallel plate type in which a
また、ガス導入口305よりエッチングガスが導入され、導入されたガスは、アノード電極302に設けられた複数の孔より、アノード電極302とカソード電極303との間の空間に供給される。また、チャンバー301の内部は、排気口306に連通する図示しない排気手段により排気され、所定の圧力(真空度)が得られるようになっている。
An etching gas is introduced from the
図3に示す装置において、まず、チャンバー301内を真空排気して所望の圧力とした後、ガス導入口305より例えばCF4ガスを導入し、アノード電極302とカソード電極303との間に、所定の圧力とされたCF4ガスが導入された状態とする。この状態で、高周波電源304より13.56MHzの高周波をアノード電極302に印加することで、導入されたCF4ガスのプラズマが、アノード電極302とカソード電極303との間に生成する。
In the apparatus shown in FIG. 3, first, the
このようにプラズマが生成すると、アノード電極302とカソード電極303との両方に、数十eV程度のプラズマポテンシャルVpが誘発され、これにより、カソード電極303の上に載置された基板Wの表面がエッチングされることになる。ここで、アノード電極302にもプラズマポテンシャルVpが誘発しているため、アノード電極302もエッチング(スパッタ)され、アノード電極302を構成しているシリコン原子がプラズマ中に放出されることになる。
When the plasma is generated in this way, a plasma potential Vp of about several tens of eV is induced in both the
このようにしてプラズマ中に放出されたSi原子の一部は、CF4ガスのプラズマ中のF原子と結合してSiFn(n=1,2,3,4)となり、排気口306より排気され、チャンバー301の内部より除去される。このことにより、生成されているCF4ガスのプラズマ中では、Siのエッチング種であるF原子が減少し、SiO2のエッチング種であるCFn +(n=1,2,3)及びCFn(n=1,2,3)ラジカルが残り、これらが基板W側に輸送され、基板Wの上のエッチングに寄与するようになる。
これらの結果、基板Wの上では、SiO2が選択的にエッチングされるようになる。
Part of the Si atoms released into the plasma in this way is combined with F atoms in the CF 4 gas plasma to become SiF n (n = 1, 2, 3, 4), and exhausted from the
As a result, SiO 2 is selectively etched on the substrate W.
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
ところが、プラズマによりスパッタリングされてアノード電極302より飛び出したSi原子の一部は、基板Wにまで到達し、基板Wの被エッチング面に付着して堆積する。このことにより、図3に示した従来の装置では、例えば付着したSiがマスクとなって所期の目的とは異なる状態にエッチングされ、また、SiO2/Siの高選択比エッチングが阻害されるという問題が発生する。
However, some of the Si atoms sputtered by the plasma and jumped out of the
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、処理対象の基板への影響を抑制した状態で、SiO2/Siの高選択比エッチングが実現できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and enables high-selectivity etching of SiO 2 / Si to be realized in a state where the influence on the substrate to be processed is suppressed. With the goal.
本発明に係るドライエッチング装置は、内部に導入されるガスのプラズマが生成されるプラズマ生成室と、プラズマ生成室のいずれかの面の外側に配置されてプラズマ生成室内に高周波電力を供給するための高周波コイルと、この高周波コイルに高周波電流を印加する高周波電源と、連通孔を介してプラズマ生成室と連通する処理室と、この処理室の排気口に連通してプラズマ生成室及び処理室の内部を減圧する排気手段と、処理室の連通孔に対向する面に処理対象の基板が載置される基板ステージと、この基板ステージに電位を印加する第1電源と、プラズマ生成室の内部に配置されてSiを含む材料から構成されたSi電極と、このSi電極に電位を印加する第2電源とを少なくとも備え、Si電極は、高周波コイルが配置された面以外のプラズマ生成室の面の内側に配置されているようにしたものである。 A dry etching apparatus according to the present invention is disposed outside a surface of a plasma generation chamber in which plasma of a gas introduced into the chamber is generated, and supplies high frequency power to the plasma generation chamber. A high-frequency coil, a high-frequency power source that applies a high-frequency current to the high-frequency coil, a processing chamber that communicates with the plasma generation chamber via a communication hole, and an exhaust port of the processing chamber that communicates with the plasma generation chamber and the processing chamber. An evacuation unit that depressurizes the inside, a substrate stage on which a substrate to be processed is placed on a surface facing the communication hole of the processing chamber, a first power source that applies a potential to the substrate stage, and an inside of the plasma generation chamber At least a Si electrode made of a material containing Si and a second power source for applying a potential to the Si electrode, the Si electrode being other than the surface on which the high-frequency coil is arranged It is obtained as being located inside the surface of the plasma generation chamber.
この装置では、プラズマ生成室の中にプラズマが生成されると、プラズマ中のイオンの衝撃によりSi電極よりスパッタリングされたSi原子が、プラズマ中に放出される。この結果、連通孔より処理室に引き出されるプラズマ中のFラジカルは、放出されたSi原子と結合し、SiFn(n=1,2,3,4)となる。 In this apparatus, when plasma is generated in the plasma generation chamber, Si atoms sputtered from the Si electrode due to the impact of ions in the plasma are released into the plasma. As a result, F radicals in the plasma drawn out from the communication hole to the processing chamber are combined with the released Si atoms to become SiF n (n = 1, 2, 3, 4).
上記ドライエッチング装置において、Si電極は、プラズマ生成室内の連通孔に対向する面に配置されていればよい。また、高周波コイルは、プラズマ生成室内の連通孔に対向する面の外側に配置されているようにしてもよい。 In the dry etching apparatus, the Si electrode may be disposed on the surface facing the communication hole in the plasma generation chamber. Further, the high frequency coil may be arranged outside the surface facing the communication hole in the plasma generation chamber.
本発明に係る他のドライエッチング装置は、内部に導入されるガスのプラズマが生成されるプラズマ生成室と、プラズマ生成室のいずれかの面の外側に配置されてプラズマ生成室内に高周波電力を供給するための高周波コイルと、この高周波コイルに高周波電流を印加する高周波電源と、連通孔を介してプラズマ生成室と連通する処理室と、この処理室の排気口に連通してプラズマ生成室及び処理室の内部を減圧する排気手段と、処理室の連通孔に対向する面に処理対象の基板が載置される基板ステージと、この基板ステージに電位を印加する第1電源と、基板ステージと連通孔との間の処理室内部に配置されたSi電極と、このSi電極に電位を印加する第2電源とを少なくとも備え、Si電極は、Siを含む材料から構成されているようにしたものである。 Another dry etching apparatus according to the present invention supplies a high-frequency power to a plasma generation chamber in which a plasma of a gas introduced into the plasma generation chamber is generated and outside of any surface of the plasma generation chamber. A high-frequency coil for applying a high-frequency current to the high-frequency coil, a processing chamber communicating with the plasma generation chamber via a communication hole, and a plasma generation chamber and a process communicating with the exhaust port of the processing chamber An exhaust means for reducing the pressure inside the chamber, a substrate stage on which a substrate to be processed is placed on a surface facing the communication hole of the processing chamber, a first power source for applying a potential to the substrate stage, and a communication with the substrate stage It includes at least a Si electrode disposed in the processing chamber between the hole and a second power source for applying a potential to the Si electrode, and the Si electrode is made of a material containing Si. One in which the.
この装置では、プラズマ生成室の中にプラズマが生成され、生成されたプラズマが連通孔から処理室に引き出される。処理室側にプラズマが引き出されると、プラズマ中のイオンの衝撃によりSi電極よりスパッタリングされたSi原子が、プラズマ中に放出される。この結果、プラズマ中のFラジカルは、放出されたSi原子と結合し、SiFn(n=1,2,3,4)となる。 In this apparatus, plasma is generated in the plasma generation chamber, and the generated plasma is drawn out from the communication hole to the processing chamber. When the plasma is drawn out to the processing chamber side, Si atoms sputtered from the Si electrode by the impact of ions in the plasma are released into the plasma. As a result, the F radicals in the plasma are combined with the released Si atoms to become SiF n (n = 1, 2, 3, 4).
上述したドライエッチング装置において、第1電源及び第2電源を、高周バイアスを印加するための電源とし、高周波電源と第1電源と第2電源とは、供給する電力の周波数が各々異なるようにすることで、プラズマがより安定して生成するようになる。 In the dry etching apparatus described above, the first power source and the second power source are power sources for applying a high-frequency bias, and the high frequency power source, the first power source, and the second power source have different frequencies of power to be supplied. By doing so, plasma is generated more stably.
以上説明したように、本発明によれば、プラズマ生成室と処理室とを設けるようにしたので、プラズマによりスパッタリングされてSi電極より飛び出した原子が、基板が載置される基板ステージにまで到達することが抑制されるようになる。この結果、本発明によれば、Si電極より飛び出した原子が処理対象の基板に付着するなどの基板に対する影響が低減された状態で、SiO2/Siの高選択比エッチングが実現できるようになるという優れた効果が得られる。 As described above, according to the present invention, since the plasma generation chamber and the processing chamber are provided, the atoms sputtered by the plasma and jumped out of the Si electrode reach the substrate stage on which the substrate is placed. To be suppressed. As a result, according to the present invention, high selective etching of SiO 2 / Si can be realized in a state in which the influence on the substrate, such as the atoms protruding from the Si electrode being attached to the substrate to be processed, is reduced. An excellent effect is obtained.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
[実施の形態1]
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるドライエッチング装置の構成例を示す模式的な断面図である。図1に示すドライエッチング装置は、プラズマ生成室101と処理室102とから構成され、プラズマ生成室101に周囲には、プラズマ生成室101内に電場を形成するための高周波コイル106が設けられている。プラズマ生成室101の側部は、絶縁材料(誘電体)から構成されている。高周波コイル106には、高周波電源107により高周波誘導電流が流される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a dry etching apparatus according to the first embodiment of the present invention. The dry etching apparatus shown in FIG. 1 includes a
プラズマ生成室101と処理室102とは、連通孔108により連通し、処理室102には、処理対象の基板Wが載置される基板ステージ109が設けられている。例えば、基板ステージ109は、連通孔108より20cm程度離間して配置されている。基板ステージ109には、高周波電源110により高周波が印加可能とされている。また、プラズマ生成室101には、エッチングガスを導入するためのガス導入口111が設けられ、処理室102には、排気口112を介して真空ポンプ(排気手段)113が連通している。
The
加えて、図1の装置では、プラズマ生成室101の内部に、高周波電源115によりバイアスが印加されるSi電極114が配置されている。図1に示す装置では、Si電極114は、連通孔108に対向する面であるプラズマ生成室101の上面に配置されている。なお、Si電極114の配置は、図1に示す構成に限るものではなく、Si電極114は、高周波コイル106が配置されている面以外のプラズマ生成室101の内面に配置されていればよい。
In addition, in the apparatus of FIG. 1, a
Si電極114は、例えば、金属材料からなるバイアス印加電極の部分と、この電極部分に固定された高純度の単結晶シリコンの構造体とから構成されたものである。Si電極114は、スパッタされる単結晶シリコンの部分に、高周波電源115から供給されたバイアスが印加可能な構成となっていればよい。図1に示す装置では、Si電極114は、単結晶シリコンの円板とバイアス印加電極とから構成され、連通孔108の側に単結晶シリコンの円板が配置され、単結晶シリコンの円板とプラズマ生成室101の上面との間に、上述したバイアス印加電極が配置されている。
The
また、スパッタされてSi原子を放出する部分が単結晶シリコンなどの半導体の場合、高周波電源115は、直流電源であっても良く、スパッタされる単結晶シリコンに直流バイアスが印加される構成であってもよい。
なお、Si電極114のスパッタされてSi原子を放出する部分は、単結晶シリコンに限らず、Siを含む材料から構成されていれば良く、炭化シリコンや窒化シリコンから構成されていてもよい。
In the case where the portion that is sputtered and emits Si atoms is a semiconductor such as single crystal silicon, the high
Note that the portion of the
図1に示す装置において、まず、真空ポンプ113により、処理室102及びプラズマ生成室101の内部を真空排気して所望の圧力(10-4〜10-5Pa程度)とした後、ガス導入口111より例えばCF4ガスをプラズマ生成室101内に導入し、プラズマ生成室101内を10-1〜10-2Pa程度の圧力に保つ。
In the apparatus shown in FIG. 1, first, the inside of the
この状態で、高周波電源107より高周波誘導電流を高周波コイル106に流し、プラズマ生成室101の内部に高周波電界を印加すると、プラズマ生成室101の内部にプラズマ120が生成される。エッチングガスとしてCF4ガスを用いると、CFn +(n=1,2,3),CFn(n=1,2,3)ラジカル,及びF原子(Fラジカル)からなるプラズマが生成される。なお、ラジカル(遊離基)は、不対電子を有する原子もしくは分子のことであり、化学的に高い活性を有する活性種である。
In this state, when a high frequency induction current is supplied from the high
このようにプラズマ120が生成した状態で、高周波電源115によりSi電極114に高周波電界を印加すると、プラズマ120の中のCFn +(n=1,2,3)イオンがSi電極114に向かって加速される。この加速されたCFn +(n=1,2,3)イオンによりSi電極114はスパッタされ、Si電極114からSi原子が放出される。このようにしてプラズマ中に放出されたSi原子の一部は、プラズマ120中のF原子と結合してSiFn(n=1,2,3,4)となり、連通孔108−処理室102を経由して排気口112より排気されて内部より除去される。
このことにより、プラズマ生成室101の中で生成されているプラズマ120中では、Siのエッチング種であるF原子が減少し、SiO2のエッチング種であるCFn +(n=1,2,3)及びCFn(n=1,2,3)ラジカルが残る。
When a high frequency electric field is applied to the
Thus, in the
一方で、生成されているプラズマ120は、プラズマ生成室101より圧力の低い処理室102の側へ引き出され、基板ステージ109の方へ流れていく。また、高周波電源110より基板ステージ109に高周波を印加すると、プラズマ生成室101で生成しているプラズマ中のイオンや電子が、基板ステージ109の上に形成された電界によって、基板ステージ109の方向に輸送される。これらの結果、前述のことによりプラズマ中に残ったCFn +(n=1,2,3)及びCFn(n=1,2,3)ラジカルが、基板ステージ109の上に載置された基板Wの上のエッチングに寄与し、SiO2/Siの高選択比エッチングが実現できる。
On the other hand, the generated
ここで、処理対象の基板Wの上には、SiO2の膜が形成され、この膜をシリコンからなるマスクパターンでエッチング加工する場合を例に、基板Wの表面における状態について説明する。
基板Wの表面においては、よく知られているように、重合膜となる前駆体であるCFn(n=1,2,3)ラジカルが輸送される。同時に、基板ステージ109には高周波電源210により高周波が印加されているため、基板Wの表面には、CFn +(n=1,2,3)イオンの衝撃も加わる。
Here, the state on the surface of the substrate W will be described by taking as an example a case where a SiO 2 film is formed on the substrate W to be processed and this film is etched using a mask pattern made of silicon.
As is well known, on the surface of the substrate W, CF n (n = 1, 2, 3) radicals, which are precursors to be polymerized films, are transported. At the same time, since a high frequency is applied to the
このイオン衝撃により、基板Wの表面においては、SiO2の膜から酸素が発生する。このため、基板Wの表面に輸送されるCFn(n=1,2,3)ラジカルは、発生した酸素と結合してCOFn(n=1,2,3)となり、気体の状態で排気されることになる。従って、基板Wの上のSiO2膜の表面では、上記ラジカルによる重合物の堆積は起こらず、円滑なエッチングが進行する。 By this ion bombardment, oxygen is generated from the SiO 2 film on the surface of the substrate W. For this reason, CF n (n = 1, 2, 3) radicals transported to the surface of the substrate W are combined with the generated oxygen to become COF n (n = 1, 2, 3), and are exhausted in a gaseous state. Will be. Therefore, on the surface of the SiO 2 film on the substrate W, polymer deposition due to the radicals does not occur, and smooth etching proceeds.
また、基板Wに流れてくるプラズマ中からはSiのエッチャントであるF原子が除かれているため、SiO2膜の上に形成されているSiマスクパターンは、ほとんどエッチングされない。また、Siマスクパターンの表面では、前述したような酸素の発生が起こらないので、飛来したCFn(n=1,2,3)ラジカルが重合し、フロロカーボンなどの重合膜が形成される。Siマスクパターンに飛来したCFn +(n=1,2,3)イオンは、これら重合膜のエッチングに消費される。この点においても、Siマスクパターンは、ほとんどエッチングされない。 Further, since F atoms which are Si etchants are removed from the plasma flowing to the substrate W, the Si mask pattern formed on the SiO 2 film is hardly etched. Further, since the generation of oxygen as described above does not occur on the surface of the Si mask pattern, the flying CF n (n = 1, 2, 3) radicals are polymerized to form a polymer film such as fluorocarbon. CF n + (n = 1, 2, 3) ions flying into the Si mask pattern are consumed for etching these polymer films. Also in this respect, the Si mask pattern is hardly etched.
以上のことにより、図1に示すドライエッチング装置によれば、Siがほとんどエッチングされず、高い選択比で選択的にSiO2がエッチングされるようになる。加えて、図1の装置によれば、プラズマ生成室101と処理室102とが分離しているため、プラズマによりスパッタリングされてSi電極114より飛び出したSi原子の一部が、基板Wにまで到達することが、ほとんど発生しない。この結果、図3に示した従来の装置による前述した問題が、図1に示す装置によれば解消するようになる。
As described above, according to the dry etching apparatus shown in FIG. 1, Si is hardly etched, and SiO 2 is selectively etched with a high selection ratio. In addition, according to the apparatus of FIG. 1, since the
ところで、図1に示す装置では、高周波電源107,高周波電源110,高周波電源115の3つの高周波電源を動作させ、プラズマを生成し、Si電極114をスパッタし、基板ステージ109方向へのイオンなどの輸送を行っている。これら3つの電源から、同一の周波数の電力を供給すると、互いに交渉し、例えばプラズマ生成室101における放電などが不安定になり、また、所望のバイアス電圧の制御ができないなどの問題が生じる場合がある。
By the way, in the apparatus shown in FIG. 1, the three high
これに対し、高周波電源107が供給する電力は13.56MHzとし、高周波電源110が供給する電力は2MHzとし、高周波電源115が供給する電力は200KHzとすることで、極めて安定な放電の維持や、所望のバイアス電圧の制御が実現できる。このように、図1に示すドライエッチング装置では、3つの電源が供給する電力の周波数は、各々異なるようにしておく方がよい。これらのことは、以降に説明する図2の装置においても同様である。
On the other hand, the power supplied from the high-
[実施の形態2]
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図2は、本発明の第2の実施の形態におけるドライエッチング装置の構成例を示す模式的な断面図である。図2に示すドライエッチング装置は、プラズマ生成室201と処理室202とから構成され、プラズマ生成室201に周囲には、プラズマ生成室201内に電場を形成するための高周波コイル206が設けられている。プラズマ生成室201の側部は、絶縁材料(誘電体)から構成されている。高周波コイル206には、高周波電源207により高周波誘導電流が流される。
[Embodiment 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a dry etching apparatus according to the second embodiment of the present invention. The dry etching apparatus shown in FIG. 2 includes a
プラズマ生成室201と処理室202とは、連通孔208により連通し、処理室202には、処理対象の基板Wが載置される基板ステージ209が設けられている。例えば、基板ステージ209は、連通孔208より20cm程度離間して配置されている。基板ステージ209には、高周波電源210により高周波が印加可能とされている。また、プラズマ生成室201には、エッチングガスを導入するためのガス導入口211が設けられ、処理室202には、排気口212を介して真空ポンプ(排気手段)213が連通している。
The
加えて、図2の装置では、連通孔208と基板ステージ209との間に、高純度のシリコンから構成されたSi電極214を配置し、Si電極214に高周波電界(バイアス)を印加する高周波電源215を備えるようにした。なお、Si電極214は、例えば、金属材料からなるバイアス印加電極の部分と、この電極部分に固定された単結晶シリコンの構造体とから構成されたものである。Si電極214は、スパッタされる単結晶シリコンの部分に、高周波電源215から供給されたバイアスが印加可能な構成となっていればよい。
In addition, in the apparatus shown in FIG. 2, a high-frequency power source in which a
また、スパッタされてSi原子を放出する部分が単結晶シリコンなどの半導体の場合、高周波電源215は、直流電源であっても良く、スパッタされる単結晶シリコンに直流バイアスが印加される構成であってもよい。
また、Si電極214のスパッタされてSi原子を放出する部分は、単結晶シリコンに限らず、Siを含む材料から構成されていれば良く、炭化シリコンや窒化シリコンから構成されていてもよい。
In addition, in the case where the portion that is sputtered and emits Si atoms is a semiconductor such as single crystal silicon, the high
Further, the portion of the
図2に示す構成例では、Si電極214は、処理室202内部の連通孔208の近傍に配置され、円筒を基板ステージ209の方向(下方)に向かって狭めた形状である。言い換えると、Si電極214を構成している単結晶シリコンの構造体は、基板ステージ209の方向に狭まる円筒を部分的に切り出した形状である。なお、Si電極214(単結晶シリコンの構造体)は、円筒としても良く、また、円筒を基板ステージ209の方向に向かって広がる形状としてもよい。
In the configuration example shown in FIG. 2, the
Si電極214は、まず、連通孔208と基板ステージ209との間の空間に配置されている必要がある。Si電極214は、連通孔208より処理室202の側に引き出されるプラズマが作用可能な状態に配置されている必要がある。
また、プラズマの作用によりSi電極214(単結晶シリコンの構造体)から放出されて基板ステージ209の側に向かって飛散する原子の数が、より少ない状態となるように、Si電極214を配置することが望ましい。
First, the
Further, the
Si電極214からスパッタされる粒子は、COSINE則に従って放出される(文献:”スパッタリングの基礎”,東京大学出版)。従って、Si電極214のスパッタされる面が、基板ステージ209を向いて基板ステージ209の面と平行でなければ、図3に示す平行平板型の装置に比較し、Si電極214からスパッタされて基板ステージ209に到達する粒子の数を減少させることができる。
The particles sputtered from the
また、上記COSINE則を考慮すると、よりよくは、Si電極214のスパッタされる面の延長部分が基板ステージ209より外側になっているように、Si電極214の形状及び配置を設定する方がよい。例えば、円筒を基板ステージ209の方向に向かって狭めた形状のSi電極214とし、このSi電極214の開口部の中心を連通孔208の中心に合わせてSi電極214を配置すればよい。これは、ほぼ図2に示す状態である。この構成とすることで、スパッタされてSi電極214より放出された粒子が基板ステージ209の上に到達することが、ほぼ抑制できるようになる。
In consideration of the COSINE rule, it is better to set the shape and arrangement of the
次に、図2に示すドライエッチング装置の動作について説明する。なお、以降では、処理対象の基板Wの上には、SiO2の膜が形成され、この膜をシリコンからなるマスクパターンでエッチング加工する場合を例にする。
始めに、真空ポンプ213により、処理室202及びプラズマ生成室201の内部を真空排気して所望の圧力(10-4〜10-5Pa程度)とした後、ガス導入口211よりエッチングガスをプラズマ生成室201内に導入し、プラズマ生成室201内を10-1〜10-2Pa程度の圧力に保つ。
Next, the operation of the dry etching apparatus shown in FIG. 2 will be described. In the following, a case where a SiO 2 film is formed on the substrate W to be processed and this film is etched with a mask pattern made of silicon is taken as an example.
First, the inside of the
このような状態とし、高周波電源207より高周波電流を高周波コイル206に流し、プラズマ生成室201の内部に高周波電界を印加すると、プラズマ生成室201の内部に、エッチングガスのプラズマ220が生成される。エッチングガスとしてCF4ガスを用いると、CFn +(n=1,2,3),CFn(n=1,2,3)ラジカル,及びF原子(Fラジカル)からなるプラズマ220が生成される。ここで、真空ポンプ213により直接に真空排気されて減圧されている処理室202は、プラズマ生成室201に比較して低い圧力となっている。この結果、上述したことにより生成されたプラズマは、処理室202の側に引き出され、引き出されたプラズマは基板ステージ209の方向に流れていく。
In such a state, when a high frequency current is passed from the high
これらの状態で、高周波電源215によりSi電極214に高周波電界(バイアス)を印加すると、連通孔208より引き出されているプラズマ中のイオンが、Si電極214に引き寄せられ、スパッタリングを引き起こす。この結果、Si電極214は、Si原子を放出する。このようにしてSi電極214より放出されたSi原子は、連通孔208より引き出されているプラズマ中に混入し、プラズマ中のF原子と結合し、SiFn(n=1,2,3,4)となる。
In these states, when a high frequency electric field (bias) is applied to the
このSiFnは、排気口212より排気され、処理室202の内部より除去される。この結果、連通孔208より引き出されて基板ステージ209の方向に流れていくプラズマ中においては、F原子が減少し、CFn +(n=1,2,3)及びCFn(n=1,2,3)ラジカルが支配的な状態となる。また、高周波電源210より基板ステージ209に高周波を印加すると、プラズマ中のイオンや電子が、基板ステージ209の上に形成された電界によって、基板ステージ209の方向に輸送される。
This SiF n is exhausted from the
従って、基板ステージ209の上に固定されている基板Wの表面には、主にCFn +(n=1,2,3)及びCFn(n=1,2,3)ラジカルが輸送され、これらによりSiO2の膜が選択的にエッチングされることになる。一方、図2に示す装置では、前述したSi電極214のイオン衝撃(スパッタリング)を受ける面が、連通孔の方を向いているので、Si電極214から放出されたSi電子は、基板ステージ209の方向に飛行していくことがない。
Therefore, CF n + (n = 1, 2, 3) and CF n (n = 1, 2, 3) radicals are mainly transported to the surface of the substrate W fixed on the
また、図2に示すドライエッチング装置によれば、Si電極214がプラズマ生成室201の内部に無いため、スパッタリングされたSi電極214より飛び出す原子が、プラズマ生成室201の内壁に付着して膜を形成することが抑制されるので、高周波電力の供給が阻害されることもない。
これらのように、図2に示すドライエッチング装置によれば、SiとSiO2との高選択比エッチングが可能となる。
Further, according to the dry etching apparatus shown in FIG. 2, since the
As described above, according to the dry etching apparatus shown in FIG. 2, high selective etching of Si and SiO 2 can be performed.
なお、上述では、プラズマ生成室の側方の周囲に設けられた高周波コイルにより、プラズマ生成室の内部に高周波電界を印加することで、プラズマ生成室内にプラズマを生成するようにしたが、これに限るものではない。例えば、処理室に連通する連通孔に対向するプラズマ生成室の上面を絶縁材料(誘電体)から構成し、ここにスパイラル状のコイルを設けるようにしてもよい。 In the above description, plasma is generated in the plasma generation chamber by applying a high-frequency electric field to the inside of the plasma generation chamber by the high-frequency coil provided around the side of the plasma generation chamber. It is not limited. For example, the upper surface of the plasma generation chamber facing the communication hole communicating with the processing chamber may be made of an insulating material (dielectric material), and a spiral coil may be provided here.
この構成としても、スパイラル状のコイルに高周波誘導電流を流すことで、プラズマ生成室の内部に高周波電界を印加でき、この結果、プラズマ生成室の内部にプラズマを生成することが可能となる。ただし、このような構成のプラズマ生成室では、プラズマ生成室の内部にSi電極をおく場合、プラズマ生成室の上面以外に配置することになる。 Even in this configuration, a high-frequency electric field can be applied to the inside of the plasma generation chamber by flowing a high-frequency induction current through the spiral coil. As a result, plasma can be generated inside the plasma generation chamber. However, in the plasma generation chamber having such a configuration, when the Si electrode is placed inside the plasma generation chamber, it is disposed other than the upper surface of the plasma generation chamber.
101…プラズマ生成室、102…処理室、106…高周波コイル、107…高周波電源、108…連通孔、109…基板ステージ、110…高周波電源、111…ガス導入口、112…排気口、113…真空ポンプ、114…Si電極、115…高周波電源、120…プラズマ。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
プラズマ生成室のいずれかの面の外側に配置されて前記プラズマ生成室の内部に高周波電力を供給するための高周波コイルと、
この高周波コイルに高周波電流を印加する高周波電源と、
連通孔を介して前記プラズマ生成室と連通する処理室と、
この処理室の排気口に連通して前記プラズマ生成室及び前記処理室の内部を減圧する排気手段と、
前記処理室の前記連通孔に対向する面に処理対象の基板が載置される基板ステージと、
この基板ステージに電位を印加する第1電源と、
前記プラズマ生成室の内部に配置されてSiを含む材料から構成されたSi電極と、
このSi電極に電位を印加する第2電源と
を少なくとも備え、
前記Si電極は、前記高周波コイルが配置された面以外の前記プラズマ生成室の面の内側に配置された
ことを特徴とするドライエッチング装置。 A plasma generation chamber in which plasma of a gas introduced into the chamber is generated;
A high-frequency coil disposed outside any surface of the plasma generation chamber for supplying high-frequency power to the inside of the plasma generation chamber;
A high frequency power source for applying a high frequency current to the high frequency coil;
A processing chamber communicating with the plasma generation chamber via a communication hole;
Exhaust means for reducing the pressure inside the plasma generation chamber and the processing chamber in communication with the exhaust port of the processing chamber;
A substrate stage on which a substrate to be processed is placed on a surface of the processing chamber facing the communication hole;
A first power source for applying a potential to the substrate stage;
An Si electrode that is disposed inside the plasma generation chamber and is made of a material containing Si;
A second power source for applying a potential to the Si electrode;
The dry etching apparatus, wherein the Si electrode is disposed inside a surface of the plasma generation chamber other than a surface where the high-frequency coil is disposed.
前記Si電極は、前記プラズマ生成室内の前記連通孔に対向する面に配置された
ことを特徴とするドライエッチング装置。 The dry etching apparatus according to claim 1,
The dry etching apparatus, wherein the Si electrode is disposed on a surface facing the communication hole in the plasma generation chamber.
前記高周波コイルは、前記プラズマ生成室内の前記連通孔に対向する面の外側に配置された
ことを特徴とするドライエッチング装置。 The dry etching apparatus according to claim 1,
The high frequency coil is disposed outside a surface facing the communication hole in the plasma generation chamber.
プラズマ生成室のいずれかの面の外側に配置されて前記プラズマ生成室内に高周波電力を供給するための高周波コイルと、
この高周波コイルに高周波電流を印加する高周波電源と、
連通孔を介して前記プラズマ生成室と連通する処理室と、
この処理室の排気口に連通して前記プラズマ生成室及び前記処理室の内部を減圧する排気手段と、
前記処理室の前記連通孔に対向する面に処理対象の基板が載置される基板ステージと、
この基板ステージに電位を印加する第1電源と、
前記基板ステージと前記連通孔との間の前記処理室の内部に配置されたSi電極と、
このSi電極に電位を印加する第2電源と
を少なくとも備え、
前記Si電極は、Siを含む材料から構成され
たことを特徴とするドライエッチング装置。 A plasma generation chamber in which plasma of a gas introduced into the chamber is generated;
A high frequency coil disposed outside any surface of the plasma generation chamber for supplying high frequency power to the plasma generation chamber;
A high frequency power source for applying a high frequency current to the high frequency coil;
A processing chamber communicating with the plasma generation chamber via a communication hole;
Exhaust means for reducing the pressure inside the plasma generation chamber and the processing chamber in communication with the exhaust port of the processing chamber;
A substrate stage on which a substrate to be processed is placed on a surface of the processing chamber facing the communication hole;
A first power source for applying a potential to the substrate stage;
An Si electrode disposed inside the processing chamber between the substrate stage and the communication hole;
A second power source for applying a potential to the Si electrode;
The dry etching apparatus, wherein the Si electrode is made of a material containing Si.
前記第1電源及び第2電源は、高周バイアスを印加するための電源であり、
前記高周波電源と前記第1電源と前記第2電源とは、供給する電力の周波数が各々異なっている
ことを特徴とするドライエッチング装置。
In the dry etching apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The first power source and the second power source are power sources for applying a high-frequency bias,
The dry etching apparatus, wherein the high-frequency power source, the first power source, and the second power source have different frequencies of power to be supplied.
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