[go: up one dir, main page]

JP2010199310A - Plasma etching method - Google Patents

Plasma etching method Download PDF

Info

Publication number
JP2010199310A
JP2010199310A JP2009042747A JP2009042747A JP2010199310A JP 2010199310 A JP2010199310 A JP 2010199310A JP 2009042747 A JP2009042747 A JP 2009042747A JP 2009042747 A JP2009042747 A JP 2009042747A JP 2010199310 A JP2010199310 A JP 2010199310A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
plasma
electrode
etching
discharge
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
JP2009042747A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsushi Kishimoto
克史 岸本
Kazuhiko Isshiki
和彦 一色
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.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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 Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2009042747A priority Critical patent/JP2010199310A/en
Publication of JP2010199310A publication Critical patent/JP2010199310A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

【課題】プラズマの異常放電を抑制することができるプラズマエッチング方法を提供することを目的とする。
【解決手段】平板状の第1電極11および第2電極12を平行に対向して内部に有するチャンバー10内に、後述の第2ガスよりもプラズマを励起させ難い第1ガスを導入するプラズマ放電準備工程と、プラズマ放電準備工程と同時乃至直後に、チャンバー10内にプラズマ励起用の第2ガスを導入し、第1電極11と第2電極12の放電面間で第2ガスを介してプラズマ放電させるプラズマ放電開始工程と、プラズマ放電開始工程後、エッチングガスを導入することにより、第1・第2電極間の基板を処理するか、あるいはチャンバー10内をクリーニングするエッチング工程とを含むことを特徴とするプラズマエッチング方法。
【選択図】図1
An object of the present invention is to provide a plasma etching method capable of suppressing abnormal discharge of plasma.
Plasma discharge for introducing a first gas, which is less likely to excite plasma than a second gas described later, into a chamber having a flat first electrode and a second electrode facing each other in parallel. Simultaneously with or immediately after the preparation step and the plasma discharge preparation step, a second gas for plasma excitation is introduced into the chamber 10, and the plasma is discharged between the discharge surfaces of the first electrode 11 and the second electrode 12 via the second gas. Including a plasma discharge starting step for discharging, and an etching step for treating the substrate between the first and second electrodes by introducing an etching gas after the plasma discharging starting step or cleaning the inside of the chamber 10. A plasma etching method.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、プラズマ処理装置によるプラズマエッチング方法に関する。   The present invention relates to a plasma etching method using a plasma processing apparatus.

従来、半導体装置、液晶表示装置、薄膜太陽電池等の製造において、プラズマ処理装置が用いられている。
プラズマ処理装置は、図4に示すように、内部にカソード電極11とアノード電極12の対が設けられたチャンバー10内に反応ガスを導入すると共に、チャンバー10の排気系20に設けられた圧力調制御器21によってチャンバー10内のガス圧力を調整し、電極11、12間に高電圧を印加してプラズマを発生させることにより、カソード電極11またはアノード電極11にて支持された基板(図示省略)上にCVDプロセスを用いて半導体膜を形成する、あるいは半導体基板(図示省略)の表面をエッチング処理することができる(例えば、特許文献1参照)。
なお、図4ではプラズマCVD装置を例示し、符号13は電極支持部材、Eは高周波電源、30は給電ケーブル、31は電力端子部、22は真空ポンプ、23は排気管、40は接地部材、50はガス供給管、51はバルブ、52は成膜用原料ガス供給源、53はクリーニングガス供給源、54はアルゴンガス供給源を表している。
Conventionally, plasma processing apparatuses are used in the manufacture of semiconductor devices, liquid crystal display devices, thin film solar cells, and the like.
As shown in FIG. 4, the plasma processing apparatus introduces a reactive gas into a chamber 10 in which a pair of a cathode electrode 11 and an anode electrode 12 is provided, and controls the pressure provided in an exhaust system 20 of the chamber 10. A substrate supported by the cathode electrode 11 or the anode electrode 11 (not shown) by adjusting the gas pressure in the chamber 10 by the controller 21 and applying a high voltage between the electrodes 11 and 12 to generate plasma. A semiconductor film can be formed thereon using a CVD process, or the surface of a semiconductor substrate (not shown) can be etched (see, for example, Patent Document 1).
4 exemplifies a plasma CVD apparatus, reference numeral 13 is an electrode support member, E is a high-frequency power source, 30 is a power supply cable, 31 is a power terminal, 22 is a vacuum pump, 23 is an exhaust pipe, 40 is a grounding member, 50 denotes a gas supply pipe, 51 denotes a valve, 52 denotes a film forming source gas supply source, 53 denotes a cleaning gas supply source, and 54 denotes an argon gas supply source.

プラズマCVD装置用いたCVDプロセスにおいては、カソード電極11の放電面に本来不要な膜状あるいは粉体状の堆積物(生成物)が付着し、CVDプロセス中にこのような堆積物が半導体膜内に混入することによって良品率の低下や品質不良を招くこととなる。
そのため、CVDプロセス後は、チャンバー10内をクリーニングして堆積物を除去している。例えば、チャンバー10内にクリーニングガスとしてC26、CF4、SF6、NF3等のフッ素系ガスをクリーニングガス供給源53から導入し、クリーニングガスをプラズマ化することによりドライクリーニングを行う。
In a CVD process using a plasma CVD apparatus, a film-like or powdery deposit (product) which is originally unnecessary adheres to the discharge surface of the cathode electrode 11, and such a deposit is deposited in the semiconductor film during the CVD process. If it is mixed in, the rate of non-defective products and quality defects will be caused.
Therefore, after the CVD process, the inside of the chamber 10 is cleaned to remove deposits. For example, dry cleaning is performed by introducing a fluorine-based gas such as C 2 F 6 , CF 4 , SF 6 , or NF 3 into the chamber 10 from the cleaning gas supply source 53 and converting the cleaning gas into plasma.

図5は従来のプラズマクリーニング方法のタイムチャートを示す図である。
図4と図5に示すように、従来のプラズマクリーニング方法では、フッ素系化合物からなるクリーニングガスのプラズマ化を容易とするために、まず、チャンバー10内にアルゴンガス供給源54からアルゴンのみ(例えば、15SLM)導入した状態で電極間にプラズマを点火し、その後、実クリーニングプロセスが行われる。
実クリーニングプロセスでは、所定時間(例えば、80秒間)の間、連続的に増加する流量でクリーニングガスを例えば10SLMまでチャンバー内に導入すると共に、所定時間(例えば、100秒間)の間、投入電力を例えば10kWまで連続的に増加させる。
FIG. 5 shows a time chart of a conventional plasma cleaning method.
As shown in FIGS. 4 and 5, in the conventional plasma cleaning method, in order to make the cleaning gas made of a fluorine-based compound into plasma, first, only argon (for example, from the argon gas supply source 54 into the chamber 10) , 15 SLM) A plasma is ignited between the electrodes in the introduced state, and then an actual cleaning process is performed.
In the actual cleaning process, the cleaning gas is introduced into the chamber up to, for example, 10 SLM at a flow rate that continuously increases for a predetermined time (for example, 80 seconds), and the input power is applied for a predetermined time (for example, 100 seconds). For example, it is continuously increased to 10 kW.

特開2007−207925号公報JP 2007-207925 A

しかしながら、図4に示すように、チャンバー10内にアルゴンのみ(例えば、15SLM)導入した状態で電極間にプラズマを点火する場合、カソード電極11とアノード電極12の間にプラズマ放電が生じるだけでなく、本来プラズマ放電が不要な電極間の周囲にまで広がる異常放電が発生してしまう。なお、図4において、点線で囲まれた領域はプラズマ領域Pを表している。
この結果、カソード電極11およびアノード電極12と接続されている給電ケーブル30、電力端子部31、接地部材40、ガス供給管50、電極支持部材13等の部材がプラズマ放電によってダメージを受けると共に、そのダメージを受けたプラズマ処理装置によって処理される被処理物の品質不良を招くという問題が生じる。
なお、この問題は、プラズマエッチング装置においても同様である。
However, as shown in FIG. 4, when the plasma is ignited between the electrodes while only argon (for example, 15 SLM) is introduced into the chamber 10, not only plasma discharge occurs between the cathode electrode 11 and the anode electrode 12 but also plasma discharge occurs. An abnormal discharge that spreads to the periphery between the electrodes that originally does not require plasma discharge occurs. In FIG. 4, a region surrounded by a dotted line represents a plasma region P.
As a result, the power supply cable 30, the power terminal portion 31, the ground member 40, the gas supply pipe 50, the electrode support member 13, and other members connected to the cathode electrode 11 and the anode electrode 12 are damaged by plasma discharge, There arises a problem that the quality of an object to be processed processed by the damaged plasma processing apparatus is caused.
This problem also applies to the plasma etching apparatus.

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、プラズマの異常放電を抑制することができるプラズマエッチング方法を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a subject, and it aims at providing the plasma etching method which can suppress the abnormal discharge of plasma.

かくして、本発明によれば、平板状の第1電極および第2電極を平行に対向して内部に有するチャンバー内に、後述の第2ガスよりもプラズマを励起させ難い第1ガスを導入するプラズマ放電準備工程と、プラズマ放電準備工程と同時乃至直後に、チャンバー内にプラズマ励起用の第2ガスを導入し、第1電極と第2電極の放電面間で第2ガスを介してプラズマ放電させるプラズマ放電開始工程と、プラズマ放電開始工程後、エッチングガスを導入することにより、第1・第2電極間に設置される基板を処理するか、あるいはチャンバー内をクリーニングするエッチング工程とを含むプラズマエッチング方法が提供される。   Thus, according to the present invention, the plasma that introduces the first gas that is less likely to excite the plasma than the second gas, which will be described later, into the chamber that has the flat first electrode and the second electrode facing each other in parallel. Simultaneously or immediately after the discharge preparation step and the plasma discharge preparation step, a second gas for plasma excitation is introduced into the chamber, and plasma discharge is performed between the discharge surfaces of the first electrode and the second electrode via the second gas. Plasma etching including a plasma discharge starting step and an etching step of treating the substrate placed between the first and second electrodes by introducing an etching gas after the plasma discharge starting step or cleaning the inside of the chamber A method is provided.

本発明のプラズマエッチング方法は、プラズマ放電開始工程の前に、第2ガスよりもプラズマを励起させ難い第1ガスをチャンバー内に導入することにより、チャンバー内の第1・第2電極の周囲に予め第1ガスを存在させる。その後、第1電極と第2電極の間で第2ガスを介してプラズマ放電させると、第1・第2電極周囲の第1ガスによってプラズマ領域が第1・第2電極周囲にまで広がることが抑制される。
つまり、従来のプラズマエッチング方法では、第1電極と第2電極の間で第2ガスを介してプラズマ放電させると、プラズマ領域が第1・第2電極周囲にまで広がり、第1・第2電極と接続されている給電ケーブルとその電力端子部、接地部材、ガス供給管、電極支持部材等の部材がプラズマ放電によって破損やダメージを受けていたが、本発明ではこのような問題を防止することができる。
また、本発明のプラズマエッチング方法は、平板状の第1電極および第2電極を平行に対向してチャンバー内に備え、電極間の基板をプラズマ状態下で成膜あるいはエッチング処理することができる全てのプラズマ処理装置に適用することができ、既存のプラズマ処理装置を改造することなく利用できる利点もある。
In the plasma etching method of the present invention, before the plasma discharge start step, the first gas that is less likely to excite the plasma than the second gas is introduced into the chamber, so that the first and second electrodes in the chamber are surrounded. The first gas is present in advance. Thereafter, when plasma discharge is performed between the first electrode and the second electrode via the second gas, the plasma region is expanded to the periphery of the first and second electrodes by the first gas around the first and second electrodes. It is suppressed.
That is, in the conventional plasma etching method, when the plasma discharge is performed between the first electrode and the second electrode via the second gas, the plasma region extends to the periphery of the first and second electrodes, and the first and second electrodes The power supply cable and its power terminal, grounding member, gas supply pipe, electrode support member and other members connected to the power supply cable were damaged or damaged by plasma discharge, but the present invention prevents such problems. Can do.
In addition, the plasma etching method of the present invention includes a flat plate-like first electrode and a second electrode facing each other in parallel in the chamber, and can form or etch a substrate between the electrodes in a plasma state. The plasma processing apparatus can be applied to the existing plasma processing apparatus without modification.

本発明のプラズマエッチング方法を適用できるプラズマ処理装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the plasma processing apparatus which can apply the plasma etching method of this invention. 本発明のプラズマエッチング方法のタイムチャートを示す図である。It is a figure which shows the time chart of the plasma etching method of this invention. 本発明のプラズマエッチング方法を適用できる別のプラズマ処理装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of another plasma processing apparatus which can apply the plasma etching method of this invention. 従来のプラズマ処理装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the conventional plasma processing apparatus. 従来のプラズマクリーニング方法のタイムチャートを示す図である。It is a figure which shows the time chart of the conventional plasma cleaning method.

本発明のプラズマエッチング方法は、平板状の第1電極および第2電極を平行に対向して内部に有するチャンバー内に、後述の第2ガスよりもプラズマを励起させ難い第1ガスを導入するプラズマ放電準備工程と、プラズマ放電準備工程と同時乃至直後に、チャンバー内にプラズマ励起用の第2ガスを導入し、第1電極と第2電極の放電面間で第2ガスを介してプラズマ放電させるプラズマ放電開始工程と、プラズマ放電開始工程後、エッチングガスを導入することにより、第1・第2電極間に設置される基板を処理するか、あるいはチャンバー内をクリーニングするエッチング工程とを含むことを特徴とする。   In the plasma etching method of the present invention, plasma that introduces a first gas that is more difficult to excite plasma than a second gas described later into a chamber having a flat plate-like first electrode and a second electrode facing each other in parallel. Simultaneously or immediately after the discharge preparation step and the plasma discharge preparation step, a second gas for plasma excitation is introduced into the chamber, and plasma discharge is performed between the discharge surfaces of the first electrode and the second electrode via the second gas. Including a plasma discharge starting step, and an etching step of treating the substrate installed between the first and second electrodes by introducing an etching gas after the plasma discharge starting step or cleaning the inside of the chamber. Features.

つまり、このプラズマエッチング方法は、上述のように、プラズマ放電準備工程によってチャンバー内に第2ガスよりもプラズマを励起させ難い第1ガスを導入することにより、プラズマ放電開始工程における第1・第2電極間の周囲でのプラズマ放電を抑制し、第1・第2電極間の周囲の部材がプラズマ放電によりダメージを受けないようにする。
以下、「第1・第2電極間」を「電極間」と略称し、「第1・第2電極間の周囲」を「電極間周囲」と略称する場合がある。
That is, as described above, this plasma etching method introduces the first gas in the plasma discharge start process by introducing the first gas that is less likely to excite the plasma than the second gas into the chamber in the plasma discharge preparation process. Plasma discharge around the electrode is suppressed, and members around the first and second electrodes are prevented from being damaged by the plasma discharge.
Hereinafter, “between the first and second electrodes” may be abbreviated as “between the electrodes”, and “the circumference between the first and second electrodes” may be abbreviated as “the circumference between the electrodes”.

このプラズマエッチング方法で用いられる第2ガスとしては、例えば、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、窒素、酸素等の、一般にプラズマ処理装置のプラズマ励起用ガスとして用いられている不活性ガスが挙げられる。
また、第1ガスとしては、第2ガスよりもプラズマ励起し難いガスであれば特に限定されず、例えば、フッ素系ガス、塩素系ガス等が挙げられ、これらの中でも、安定性、汎用性の観点からフッ素系ガスが好ましい。さらには、第1ガスはエッチングガスと同じガスであることが、プラズマ処理装置のガス供給部の構造を簡素化し、かつ使用ガスの種類を低減できる上で好ましい。
Examples of the second gas used in this plasma etching method include an inert gas generally used as a plasma excitation gas in a plasma processing apparatus, such as helium gas, neon gas, argon gas, nitrogen, oxygen, and the like.
The first gas is not particularly limited as long as it is a gas that is more difficult to be excited by plasma than the second gas, and examples thereof include fluorine-based gas and chlorine-based gas. Among these, stability and versatility are mentioned. From the viewpoint, a fluorine-based gas is preferable. Furthermore, it is preferable that the first gas is the same gas as the etching gas in order to simplify the structure of the gas supply unit of the plasma processing apparatus and reduce the types of gas used.

本発明において、プラズマ放電開始工程では、電極間に少なくとも第2ガスが存在し、電極間周囲に少なくとも第1ガスが存在していれば、チャンバー内への第1ガスおよび第2ガスの導入方法、つまり、チャンバー内のどの位置から第1・第2ガスを導入するかは特に限定されない。したがって、時間短縮のために、プラズマ準備工程で第1ガスと共に第2ガスをチャンバー内に導入してもよい。
また、電極間にプラズマが点火した後、プラズマ放電を安定させるために第1ガスの供給を停止することが好ましい。
In the present invention, in the plasma discharge start step, if at least the second gas is present between the electrodes and at least the first gas is present between the electrodes, the method of introducing the first gas and the second gas into the chamber That is, it is not particularly limited from which position in the chamber the first and second gases are introduced. Therefore, in order to shorten the time, the second gas may be introduced into the chamber together with the first gas in the plasma preparation process.
In addition, after the plasma is ignited between the electrodes, it is preferable to stop the supply of the first gas in order to stabilize the plasma discharge.

第1ガスおよび第2ガスの導入方法として、例えば、プラズマ放電準備工程においてチャンバーの内壁から電極間周囲に第1ガスを導入し、プラズマ放電開始工程においてチャンバーの内壁から電極間に向かって第2ガスを噴出するという方法が考えられる。
第1ガスの導入部と第2ガスの導入部を個別に設ける場合、プラズマ放電準備工程と同時乃至直後にプラズマ放電開始工程を行う、つまり、第1ガスのチャンバー内への導入と同時乃至直後に第2ガスの導入を行うことが可能となるが、第1ガスの導入部と第2ガスの導入部が個別に必要となる。
As a method for introducing the first gas and the second gas, for example, the first gas is introduced from the inner wall of the chamber to the periphery between the electrodes in the plasma discharge preparation step, and the second gas is directed from the inner wall of the chamber to the electrodes in the plasma discharge start step. A method of ejecting gas can be considered.
When the first gas introduction part and the second gas introduction part are separately provided, the plasma discharge start process is performed simultaneously with or immediately after the plasma discharge preparation process, that is, immediately after or immediately after the introduction of the first gas into the chamber. It is possible to introduce the second gas into the first gas, but the first gas introduction part and the second gas introduction part are separately required.

プラズマ処理装置の構造を簡素化するために、第2ガス導入部は既存のプラズマ処理装置のエッチングガス導入部と共通化されていることが好ましい。既存のプラズマ処理装置として、第1電極または第2電極の放電面に複数の孔がマトリックス状に形成されたエッチングガス導入部が設けられているものが公知である。
したがって、このプラズマエッチング方法では、プラズマ放電開始工程における第2ガスの導入は、第1電極または第2電極の放電面から第2ガスを噴出させることにより行われることが、既存のプラズマ処理装置を利用できる上で好ましい。
In order to simplify the structure of the plasma processing apparatus, it is preferable that the second gas introduction part is shared with the etching gas introduction part of the existing plasma processing apparatus. As an existing plasma processing apparatus, an apparatus in which an etching gas introduction part in which a plurality of holes are formed in a matrix is provided on the discharge surface of a first electrode or a second electrode is known.
Therefore, in this plasma etching method, the introduction of the second gas in the plasma discharge start process is performed by ejecting the second gas from the discharge surface of the first electrode or the second electrode. It is preferable in terms of availability.

さらには、第1電極または第2電極の放電面から第1ガスも噴出させることが、既存のプラズマ処理装置を改造することなくそのまま用いることができる上で好ましい。この場合、第1ガスと第2ガスの混合ガスを電極間に導入し、その後、電極間に第2ガスを導入して電極間でプラズマを発生させる方法、あるいは、まず、電極間に所定量の第1ガスを導入し、その後、電極間に所定量の第2ガスを導入して電極間でプラズマを発生させる方法を用いることができる。
どちらの方法も、電極間に存在していた第1ガスが、後に導入された第2ガスによって電極間周囲に押しやられるため、電極間でのプラズマ放電が電極間周囲に広がり難くなる。この結果、従来の課題であったプラズマによる電極間周囲に配置された部材へのダメージを防止することが可能となる。なお、前者の方法の方が後者よりもプラズマ点火を迅速に行える上で好ましい。
Furthermore, it is preferable that the first gas is also ejected from the discharge surface of the first electrode or the second electrode because the existing plasma processing apparatus can be used without modification. In this case, a method of introducing a mixed gas of the first gas and the second gas between the electrodes and then introducing the second gas between the electrodes to generate plasma between the electrodes, or first, a predetermined amount between the electrodes. The first gas can be introduced, and then a predetermined amount of the second gas can be introduced between the electrodes to generate plasma between the electrodes.
In both methods, since the first gas existing between the electrodes is pushed around the interelectrode by the second gas introduced later, the plasma discharge between the electrodes hardly spreads around the interelectrode. As a result, it is possible to prevent damage to members arranged around the electrodes due to plasma, which has been a conventional problem. The former method is preferable in that plasma ignition can be performed more quickly than the latter method.

また、エッチング工程において、開始から所定時間までの間に、エッチングガスの流量を連続的に増加させることが好ましく、これにより、プラズマエッチングに有効なエッチングガス流量に達するまで電極間に発生しているプラズマを消滅させずに安定維持し易くなる。さらに、エッチング工程において、開始から所定時間までの間に、チャンバー内圧力が一定となるように、第2ガスの流量を連続的に減少させることがさらに好ましい。このようにすれば、エッチングガスを導入する過程におけるチャンバー内の圧力変動を小さく抑えることができ、電極間のプラズマをより安定維持し易くなる。   Further, in the etching process, it is preferable to continuously increase the flow rate of the etching gas from the start to a predetermined time, so that the etching gas is generated between the electrodes until reaching an effective etching gas flow rate for plasma etching. It becomes easy to maintain stable without extinguishing the plasma. Furthermore, in the etching process, it is more preferable to continuously reduce the flow rate of the second gas so that the pressure in the chamber becomes constant from the start to a predetermined time. In this way, the pressure fluctuation in the chamber during the process of introducing the etching gas can be kept small, and the plasma between the electrodes can be more stably maintained.

本発明のプラズマエッチング方法は、カソード電極としての第1電極とアノード電極としての第2電極の間で反応ガスを介してプラズマ放電させることにより、アノード電極にて支持される基板上に膜を成膜可能なプラズマ成膜装置を用いたエッチング方法であって、エッチング工程によってチャンバー内の不要な堆積物を除去することができる。
また、本発明のプラズマエッチング方法は、カソード電極としての第1電極とアノード電極としての第2電極の間で反応ガスを介してプラズマ放電させるプラズマエッチング装置を用いたエッチング方法であって、エッチング工程によってカソード電極にて支持される半導体基板の表面をエッチング処理することができる。
また、このプラズマエッチング方法は、第1・第2電極が上下に平行かつ水平状にチャンバー内に設置された横型のプラズマ処理装置と、第1・第2電極が左右に平行かつ垂直状にチャンバー内に設置された縦型のプラズマ処理装置の両方に適用できる。
以下、図面を参照しながら本発明のプラズマエッチング方法の実施形態を説明する。
In the plasma etching method of the present invention, a film is formed on a substrate supported by an anode electrode by performing plasma discharge through a reaction gas between a first electrode as a cathode electrode and a second electrode as an anode electrode. This is an etching method using a plasma deposition apparatus capable of forming a film, and unnecessary deposits in the chamber can be removed by the etching process.
The plasma etching method of the present invention is an etching method using a plasma etching apparatus that performs plasma discharge through a reaction gas between a first electrode as a cathode electrode and a second electrode as an anode electrode. Thus, the surface of the semiconductor substrate supported by the cathode electrode can be etched.
Further, this plasma etching method includes a horizontal plasma processing apparatus in which first and second electrodes are installed in a chamber in a vertical and parallel manner in the vertical direction, and a chamber in which the first and second electrodes are parallel and perpendicular to the left and right. The present invention can be applied to both vertical plasma processing apparatuses installed inside.
Hereinafter, embodiments of the plasma etching method of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施形態1)
図1は本発明のプラズマエッチング方法を適用できるプラズマ処理装置の概略構成図である。なお、図1において、図4中の構成要素と同様の構成要素には同一の符号を付している。
このプラズマ処理装置は、高周波電源Eと接続された第1電極11であるカソード電極と、接地部材40と接続された第2電極12であるアノード電極が、電極支持部材13にて上下に対向して平行にチャンバー10内に設けられ、電極間で反応ガス(原料ガス)を介してプラズマ放電させることにより、アノード電極にて支持する基板(図示省略)上に膜を成膜可能な横型プラズマCVD装置である。カソード電極とアノード電極の電極間距離は、所望の成膜条件に従って決定されている。
以下、第1電極11をカソード電極11と称し、第2電極12をアノード電極12と称する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a plasma processing apparatus to which the plasma etching method of the present invention can be applied. In FIG. 1, the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.
In this plasma processing apparatus, a cathode electrode, which is the first electrode 11 connected to the high-frequency power source E, and an anode electrode, which is the second electrode 12 connected to the ground member 40, face each other up and down at the electrode support member 13. Horizontal plasma CVD that is provided in the chamber 10 in parallel and can form a film on a substrate (not shown) supported by the anode electrode by performing plasma discharge between the electrodes via a reaction gas (raw material gas). Device. The distance between the cathode electrode and the anode electrode is determined according to desired film forming conditions.
Hereinafter, the first electrode 11 is referred to as a cathode electrode 11, and the second electrode 12 is referred to as an anode electrode 12.

カソード電極11は、長方形であり、ステンレス鋼やアルミニウム合金などから作製される。カソード電極11の寸法は、成膜を行う基板の寸法に合わせて適当な値に設定され、アノード電極12よりも僅かに大きい平面サイズおよび第2電極12と同じ厚みで設計されることができる。
カソード電極11は、内部が空洞であると共に、対となるアノード電極12に面するプラズマ放電面には多数の貫通穴が穴明け加工により明けられている。この穴明け加工は、直径0.1mm〜2mmの円形穴を数mm〜数cmピッチで行うのが望ましい。
また、カソード電極11の一端面には、ガス供給管50が接続されており、後述のガス供給源部G1はガス導入部50を介してカソード電極11と接続されている。そして、所定のガスがガス供給源部Gからカソード電極11の内部に供給され、多数の貫通穴からアノード電極12上に載置した基板の表面に向かって噴出するように構成されている。
The cathode electrode 11 has a rectangular shape and is made of stainless steel, aluminum alloy, or the like. The dimension of the cathode electrode 11 is set to an appropriate value according to the dimension of the substrate on which the film is formed, and can be designed with a slightly larger planar size than the anode electrode 12 and the same thickness as the second electrode 12.
The cathode electrode 11 has a hollow inside, and a number of through holes are formed in the plasma discharge surface facing the paired anode electrode 12 by drilling. In this drilling process, it is desirable to perform circular holes with a diameter of 0.1 mm to 2 mm at a pitch of several mm to several cm.
In addition, a gas supply pipe 50 is connected to one end face of the cathode electrode 11, and a gas supply source part G <b> 1 described later is connected to the cathode electrode 11 via the gas introduction part 50. A predetermined gas is supplied from the gas supply source part G to the inside of the cathode electrode 11 and is ejected from a large number of through holes toward the surface of the substrate placed on the anode electrode 12.

アノード電極12は、長方形であり、内部に図示しないヒータを有すると共に、上面に基板が設置され、プラズマ放電下の成膜時に基板を加熱する。なお、基板は、シリコン基板やガラス基板などが一般的であるが、特にこれらに限定されるものではない。
また、アノード電極12は、ステンレス鋼、アルミニウム合金、カーボンなどの、導電性および耐熱性を備えた材料で製作されている。
アノード電極12の寸法は、薄膜を形成するための基板の寸法に合わせて適当な値に決定されている。例えば、基板の寸法900〜1200mm×400〜900mmに対して、アノード電極12の寸法を1000〜1500mm×600〜1000mmにして設計される。
アノード電極12に内蔵されたヒータは、アノード電極12を室温〜300℃に加熱制御するものであり、例えば、アルミニウム合金中にシースヒータなどの密閉型加熱装置と熱電対などの密閉型温度センサとを内蔵したものを用いることができる。
このように構成されたカソード電極11とアノード電極12の間の電極間距離としては、例えば、5〜50mm程度である。
The anode electrode 12 is rectangular and has a heater (not shown) inside, and a substrate is installed on the upper surface, and heats the substrate during film formation under plasma discharge. The substrate is generally a silicon substrate or a glass substrate, but is not particularly limited thereto.
The anode electrode 12 is made of a material having conductivity and heat resistance, such as stainless steel, aluminum alloy, and carbon.
The dimension of the anode electrode 12 is determined to an appropriate value in accordance with the dimension of the substrate on which the thin film is formed. For example, the dimensions of the anode electrode 12 are designed to be 1000 to 1500 mm × 600 to 1000 mm with respect to the dimensions of the substrate 900 to 1200 mm × 400 to 900 mm.
The heater built in the anode electrode 12 controls the heating of the anode electrode 12 to room temperature to 300 ° C., and includes, for example, a sealed heating device such as a sheath heater and a sealed temperature sensor such as a thermocouple in an aluminum alloy. A built-in one can be used.
The interelectrode distance between the cathode electrode 11 and the anode electrode 12 thus configured is, for example, about 5 to 50 mm.

ガス供給源部G1は、CVDプロセスにおいてアノード電極12上の基板に所望の膜を形成するための原料ガスを供給する原料ガス供給源g3と、第1ガスを供給する第1ガス供給源g1と、第2ガスを供給する第2ガス供給源g2とを備え、第1ガス供給源g1はクリーニングガス供給源を兼ねている。そして、カソード電極11と接続されたガス供給管50の下流端とは反対側の上流端は分岐して各ガス供給源と接続され、それら分岐配管にはそれぞれバルブ51が設けられている。   The gas supply source section G1 includes a source gas supply source g3 for supplying a source gas for forming a desired film on the substrate on the anode electrode 12 in the CVD process, a first gas supply source g1 for supplying a first gas, , A second gas supply source g2 for supplying a second gas, and the first gas supply source g1 also serves as a cleaning gas supply source. Then, the upstream end opposite to the downstream end of the gas supply pipe 50 connected to the cathode electrode 11 is branched and connected to each gas supply source, and valves 51 are respectively provided in these branch pipes.

原料ガスとしては、例えば、H2で希釈したSiH4(モノシラン)ガス、ジボランガス、ホスフィンガス、メタンガス、酸素、窒素等が使用される。
クリーニングガスを兼ねる第1ガスとしては、例えば、C26、CF4、SF6、NF3等の、第2ガスよりもプラズマ励起し難いフッ素系ガスが使用される。なお、クレーニングガスと異なる第1ガスを用いる場合は、第1ガス供給源とクリーニングガス供給源とが個別に設けられる。
プラズマ励起用の第2ガスとしては、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、窒素、酸素等の不活性ガスが使用される。
As the source gas, for example, SiH 4 (monosilane) gas diluted with H 2 , diborane gas, phosphine gas, methane gas, oxygen, nitrogen or the like is used.
As the first gas that also serves as the cleaning gas, for example, a fluorine-based gas that is less plasma-excited than the second gas, such as C 2 F 6 , CF 4 , SF 6 , and NF 3 , is used. In addition, when using 1st gas different from a craning gas, a 1st gas supply source and a cleaning gas supply source are provided separately.
As the second gas for plasma excitation, an inert gas such as helium gas, neon gas, argon gas, nitrogen or oxygen is used.

<実施形態1のプラズマエッチング方法>
このプラズマCVD装置を用いて基板上に膜を形成するCVDプロセスでは、チャンバー10内の主にカソード電極11の放電面に、本来不要な膜状あるいは粉体状の堆積物が付着してしまう。この堆積膜としては、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜等が挙げられ、これらはフッ素系エッチングガスによって除去することができる。
この堆積物を除去する本発明のプラズマエッチング方法では、図2のタイムチャートに示すように、プラズマ準備工程、プラズマ放電開始工程およびエッチング工程がこの順に行われる。なお、実施形態において、エッチング工程はクリーニング工程である。
以下、図1および図2を参照しながらこのプラズマエッチング方法を説明する。
<Plasma Etching Method of Embodiment 1>
In a CVD process in which a film is formed on a substrate using this plasma CVD apparatus, an originally unnecessary film-like or powdery deposit adheres mainly to the discharge surface of the cathode electrode 11 in the chamber 10. Examples of the deposited film include a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film, and these can be removed with a fluorine-based etching gas.
In the plasma etching method of the present invention for removing this deposit, as shown in the time chart of FIG. 2, the plasma preparation step, the plasma discharge start step, and the etching step are performed in this order. In the embodiment, the etching process is a cleaning process.
Hereinafter, this plasma etching method will be described with reference to FIGS.

プラズマ準備工程では、開始t0からt1間(例えば1〜100秒間)まで、排気系20により真空とされたチャンバー10内に、第1ガス供給源g1から第1ガスであるフッ素系ガスとしてNF3ガスが10SLMの一定流量で導入される。この際、NF3ガスはガス供給管50を通ってカソード電極11内に供給され、カソード電極11の放電面に設けられた複数個の孔から電極間にNF3ガスが噴出する。一方、プラズマ準備工程では、第2ガス供給源g2から第2ガスである不活性ガスとしてのArガスはチャンバー10内に導入されない。 In the plasma preparation step, the first gas supply source g1 is used as the fluorine-based gas as the first gas in the chamber 10 evacuated by the exhaust system 20 from the start t 0 to t 1 (for example, 1 to 100 seconds). NF 3 gas is introduced at a constant flow rate of 10 SLM. At this time, the NF 3 gas is supplied into the cathode electrode 11 through the gas supply pipe 50, and the NF 3 gas is ejected between the electrodes through a plurality of holes provided in the discharge surface of the cathode electrode 11. On the other hand, in the plasma preparation process, Ar gas as an inert gas that is the second gas is not introduced into the chamber 10 from the second gas supply source g2.

プラズマ放電開始工程において、NF3ガスは次のクリーニング工程まで電極間への導入が停止され、Arガスは50SLMの一定流量で電極間に導入される。この際、例えば、開始t1〜t2間(例えば1〜100秒間)経過した後、高周波電源Eからプラズマ点火電力として例えば1kWの高周波電力がカソード電極11にt2〜t3間(例えば1〜100秒間)供給されて、電極間でプラズマ点火しグロー放電プラズマを発生させる。 In the plasma discharge start process, the introduction of NF 3 gas between the electrodes is stopped until the next cleaning process, and Ar gas is introduced between the electrodes at a constant flow rate of 50 SLM. At this time, for example, after elapse of the start t 1 to t 2 (for example, 1 to 100 seconds), high frequency power of 1 kW, for example, as plasma ignition power from the high frequency power source E is applied to the cathode electrode 11 between t 2 and t 3 (for example, 1 ˜100 seconds), and a plasma is ignited between the electrodes to generate glow discharge plasma.

このプラズマ開始工程では、プラズマ点火する前のt1〜t2間(調整段階)に、電極間へArガスのみが導入されるため、電極間に存在していたArガスよりもプラズマを励起し難いNF3ガスは、プラズマ励起用のArガスによって押されて電極間周囲へ移動する。そしてその直後に、電極間でArガスを介してプラズマ点火するため、プラズマ放電を容易に発生させることができる。
さらに、図1中の点線で囲まれたプラズマ領域Pで示すように、電極間周囲にNF3ガスが存在することにより、発生したプラズマ放電が電極間周囲にまで広がること(異常放電)が抑制される。これにより、電極間周囲の給電ケーブル30、電力端子部31、接地部材50、電極支持部材13等の部材が異常放電によって破損することが防止される。
In this plasma starting process, only Ar gas is introduced between the electrodes between t 1 and t 2 (adjustment stage) before plasma ignition, so that the plasma is excited more than the Ar gas existing between the electrodes. Difficult NF 3 gas is pushed by the Ar gas for plasma excitation and moves to the periphery between the electrodes. Immediately thereafter, plasma ignition is performed between the electrodes via Ar gas, so that plasma discharge can be easily generated.
Further, as shown by a plasma region P surrounded by a dotted line in FIG. 1, the presence of NF 3 gas around the electrodes suppresses the spread of the generated plasma discharge to the periphery between the electrodes (abnormal discharge). Is done. This prevents members such as the power supply cable 30, the power terminal portion 31, the grounding member 50, and the electrode support member 13 around the electrodes from being damaged by abnormal discharge.

クリーニング工程では、プラズマ放電を維持しながら、第1ガス供給源g1からのクリーニングガスとしてのNF3ガスと、第2ガス供給源g2からのArガスとのNF3・Ar混合ガスが電極間に導入される。
この際、電極間で発生したプラズマ放電を消滅させずに所望のクリーニング処理が行えるのであれば、NF3ガスの流量、Arガスの流量、電力値、チャンバー内圧力等は自由に調整することができる。
電極間で発生したプラズマ放電を消滅させ難くするためには、クリーニング工程において、NF3ガスを徐々に増加させ、かつ高周波電力を徐々に増加させることが好ましい。
In the cleaning process, while maintaining plasma discharge, an NF 3 .Ar mixed gas of NF 3 gas as the cleaning gas from the first gas supply source g1 and Ar gas from the second gas supply source g2 is interposed between the electrodes. be introduced.
At this time, the flow rate of NF 3 gas, the flow rate of Ar gas, the power value, the pressure in the chamber, etc. can be freely adjusted if the desired cleaning process can be performed without extinguishing the plasma discharge generated between the electrodes. it can.
In order to make it difficult to extinguish the plasma discharge generated between the electrodes, it is preferable to gradually increase the NF 3 gas and gradually increase the high-frequency power in the cleaning process.

具体的には、図2に示すように、開始t3〜t4間(例えば80秒間)NF3ガスが0SLM〜例えば10SLMまで連続的に流量が増加すると共に、開始t3〜t5間(例えば100秒間)高周波電源Eからカソード電極11に電力が1kW〜クリーニング処理電力値として例えば10kWまで連続的に増加して供給される。なお、高周波電力の増加時間をNF3ガスの増加時間よりもやや長くすることにより、プラズマ放電の消滅を効果的に防止することができる。 Specifically, as shown in FIG. 2, the flow rate of NF 3 gas continuously increases from 0 SLM to 10 SLM, for example, between the start t 3 and t 4 (for example, 80 seconds), and between the start t 3 and t 5 ( For example, power is continuously supplied from the high frequency power source E to the cathode electrode 11 from 1 kW to a cleaning processing power value of, for example, 10 kW for 100 seconds. In addition, extinction of plasma discharge can be effectively prevented by making the increase time of the high frequency power slightly longer than the increase time of the NF 3 gas.

一方、Arガスは、継続して50SLMの一定流量に固定してもよいし(図2中実線で表示)、NF3ガスの連続的な流量の増加分を相殺してチャンバー内圧力が一定となるように、t3〜t4間で流量を連続的に0SLMまで減少させてもよい(図2中一点鎖線で表示)。
後者のようにすれば、クリーニングガス(NF3ガス)を導入する過程におけるチャンバー10内の圧力変動を小さく抑えることができ、電極間のプラズマの消滅防止に有効である。なお、前者の場合も、排気系20の調整によってチャンバー10内の圧力変動を小さく抑えることができる
On the other hand, the Ar gas may be continuously fixed at a constant flow rate of 50 SLM (indicated by a solid line in FIG. 2), or the increase in the continuous flow rate of the NF 3 gas is offset to keep the chamber pressure constant. As shown, the flow rate may be continuously reduced to 0 SLM between t 3 and t 4 (indicated by a one-dot chain line in FIG. 2).
In the latter case, the pressure fluctuation in the chamber 10 during the process of introducing the cleaning gas (NF 3 gas) can be suppressed to be small, which is effective in preventing the disappearance of plasma between the electrodes. In the former case as well, the pressure fluctuation in the chamber 10 can be reduced by adjusting the exhaust system 20.

その後、t4以降はNF3ガスの流量およびArガスの流量を一定値に固定すると共に、t5以降は高周波電力を一定値に固定して、チャンバー10内の主にカソード電極11の放電面に付着した堆積物をNF3ガスを用いたプラズマエッチングにより除去してクリーニングする。
このクリーニング工程においては、チャンバー10内に存在するプラズマ励起し難いNF3ガスの割合が放電開始時よりも増加しているため、プラズマ領域Pが電極間周囲まで広がることなくクリーニングが行われる。
Thereafter, the flow rate of NF 3 gas and the flow rate of Ar gas are fixed to a constant value after t 4 , and the high frequency power is fixed to a constant value after t 5 , so that the discharge surface of the cathode electrode 11 in the chamber 10 is mainly used. The deposit adhering to is removed by plasma etching using NF 3 gas and cleaned.
In this cleaning process, since the ratio of the NF 3 gas that is difficult to be excited by plasma existing in the chamber 10 is higher than that at the start of discharge, the cleaning is performed without the plasma region P extending to the periphery between the electrodes.

(実施形態2)
図3は本発明のプラズマエッチング方法を適用できる別のプラズマ処理装置の概略構成図である。なお、図3において、図1および図4中の構成要素と同様の構成要素には同一の符号を付している。
このプラズマ処理装置は、高周波電源Eと接続されたカソード電極11と、接地部材40と接続されたアノード電極12が、電極支持部材13にて上下に対向して平行にチャンバー10内に設けられ、電極間でエッチングガスを介してプラズマ放電させることにより、カソード電極11にて支持する半導体基板Sの表面をエッチング処理可能な横型プラズマエッチング装置である。カソード電極11とアノード電極12の電極間距離は、所望のエッチング条件に従って決定され、例えば5〜50mm程度である。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of another plasma processing apparatus to which the plasma etching method of the present invention can be applied. In FIG. 3, the same components as those in FIGS. 1 and 4 are denoted by the same reference numerals.
In this plasma processing apparatus, a cathode electrode 11 connected to a high-frequency power source E and an anode electrode 12 connected to a grounding member 40 are provided in the chamber 10 so as to be opposed to each other in the vertical direction by an electrode support member 13. This is a horizontal plasma etching apparatus capable of etching the surface of the semiconductor substrate S supported by the cathode electrode 11 by performing plasma discharge between the electrodes via an etching gas. The distance between the cathode electrode 11 and the anode electrode 12 is determined according to desired etching conditions and is, for example, about 5 to 50 mm.

このプラズマエッチング装置の場合、カソード電極11がアノード電極12の下に配置される点、カソード電極11がヒータを内蔵する点、アノード電極12の放電面にガスを噴出する複数の孔が形成されている点、ガス供給管50がアノード電極12に接続された点、および、ガス供給源部G2は原料ガス供給源を有さない点が、実施形態1のプラズマCVD装置と異なり、それ以外は同様の構成である。このプラズマエッチング装置としては既存のものを用いることができる。   In this plasma etching apparatus, the cathode electrode 11 is disposed below the anode electrode 12, the cathode electrode 11 has a built-in heater, and a plurality of holes for ejecting gas are formed on the discharge surface of the anode electrode 12. Unlike the plasma CVD apparatus of the first embodiment, the other points are the same except that the gas supply pipe 50 is connected to the anode electrode 12 and the gas supply source unit G2 does not have a source gas supply source. It is the composition. As this plasma etching apparatus, an existing apparatus can be used.

このプラズマエッチング装置によってカソード電極11上の半導体基板Sの表面をエッチングする際、従来では、まず、電極間でプラズマ点火するためにプラズマ励起用の不活性ガスが電極間に導入されるが、発生したプラズマ放電が電極間周囲に広がって電極間周囲に配置された部材がダメージを受けていた。
上述した実施形態1でのプラズマエッチング方法は、プラズマエッチング装置でのエッチング処理によっても発生していた従来のこのような問題を解決することもできる。ただし、カソード電極11・アノード電極12間の電極間距離がプラズマCVD装置とプラズマエッチング装置とでは異なるため、各種ガスの流量、投入電力、チャンバー内圧力等は異なる場合がある。
When etching the surface of the semiconductor substrate S on the cathode electrode 11 with this plasma etching apparatus, conventionally, an inert gas for plasma excitation is first introduced between the electrodes in order to ignite plasma between the electrodes. The plasma discharge spread to the periphery between the electrodes, and the members disposed around the electrodes were damaged.
The plasma etching method according to the first embodiment described above can also solve such a conventional problem that has also occurred due to the etching process in the plasma etching apparatus. However, since the interelectrode distance between the cathode electrode 11 and the anode electrode 12 is different between the plasma CVD apparatus and the plasma etching apparatus, the flow rates of various gases, input power, chamber pressure, and the like may be different.

<実施形態2のプラズマエッチング方法>
このプラズマエッチング装置を用いて半導体基板の表面をエッチング処理する場合、実施形態1と同様の図2のタイムチャートに示すように、プラズマ準備工程、プラズマ放電開始工程およびエッチング工程がこの順に行われる。
以下、図2および図3を参照しながらこのプラズマエッチング方法を説明する。
<Plasma Etching Method of Embodiment 2>
When etching the surface of the semiconductor substrate using this plasma etching apparatus, as shown in the time chart of FIG. 2 similar to the first embodiment, the plasma preparation process, the plasma discharge start process, and the etching process are performed in this order.
Hereinafter, this plasma etching method will be described with reference to FIGS.

プラズマ準備工程では、開始t0からt1間(例えば1〜100秒間)まで、排気系20により真空とされたチャンバー10内に、第1ガス供給源g1から第1ガスであるフッ素系ガスとしてNF3ガスが10SLMの一定流量で導入される。この際、NF3ガスはガス供給管50を通ってアノード電極12内に供給され、アノード電極12の放電面に設けられた複数個の孔から電極間にNF3ガスが噴出する。一方、プラズマ準備工程では、第2ガス供給源g2から第2ガスである不活性ガスとしてのArガスはチャンバー10内に導入されない。 In the plasma preparation step, the first gas supply source g1 is used as the fluorine-based gas as the first gas in the chamber 10 evacuated by the exhaust system 20 from the start t 0 to t 1 (for example, 1 to 100 seconds). NF 3 gas is introduced at a constant flow rate of 10 SLM. At this time, the NF 3 gas is supplied into the anode electrode 12 through the gas supply pipe 50, and the NF 3 gas is ejected between the electrodes through a plurality of holes provided in the discharge surface of the anode electrode 12. On the other hand, in the plasma preparation process, Ar gas as an inert gas that is the second gas is not introduced into the chamber 10 from the second gas supply source g2.

プラズマ放電開始工程において、NF3ガスは次のエッチング工程まで電極間への導入が停止され、Arガスは50SLMの一定流量で電極間に導入される。この際、例えば、開始t1〜t2間(例えば1〜100秒間)経過した後、高周波電源Eからプラズマ点火電力として例えば10kWの高周波電力がカソード電極11にt2〜t3間(例えば1〜100秒間)供給されて、電極間でプラズマ点火しグロー放電プラズマを発生させる。なお、図2では、t2〜t3間におけるRF電力は1kWと記載されているが、実施形態2の場合は10kWである。 In the plasma discharge start process, the introduction of NF 3 gas between the electrodes is stopped until the next etching process, and Ar gas is introduced between the electrodes at a constant flow rate of 50 SLM. At this time, for example, after elapse of time t 1 to t 2 (for example, 1 to 100 seconds), high-frequency power of 10 kW, for example, as plasma ignition power from the high-frequency power source E is applied to the cathode electrode 11 between t 2 and t 3 (for example, 1 ˜100 seconds), and a plasma is ignited between the electrodes to generate glow discharge plasma. In FIG. 2, the RF power between t 2 and t 3 is described as 1 kW, but in the case of the second embodiment, it is 10 kW.

このプラズマ開始工程では、プラズマ点火する前のt1〜t2間(調整段階)に、電極間へArガスのみが導入されるため、電極間に存在していたArガスよりもプラズマを励起し難いNF3ガスは、プラズマ励起用のArガスによって押されて電極間周囲へ移動する。そしてその直後に、電極間でArガスを介してプラズマ点火するため、プラズマ放電を容易に発生させることができる。
さらに、図3中の点線で囲まれたプラズマ領域Pで示すように、電極間周囲にNF3ガスが存在することにより、発生したプラズマ放電が電極間周囲にまで広がること(異常放電)が抑制される。これにより、電極間周囲の給電ケーブル30、電力端子部31、接地部材50、電極支持部材13等の部材が異常放電によって破損することが防止される。
In this plasma starting process, only Ar gas is introduced between the electrodes between t 1 and t 2 (adjustment stage) before plasma ignition, so that the plasma is excited more than the Ar gas existing between the electrodes. Difficult NF 3 gas is pushed by the Ar gas for plasma excitation and moves to the periphery between the electrodes. Immediately thereafter, plasma ignition is performed between the electrodes via Ar gas, so that plasma discharge can be easily generated.
Further, as shown by the plasma region P surrounded by the dotted line in FIG. 3, the presence of NF 3 gas around the electrodes suppresses the spread of the generated plasma discharge to the periphery between the electrodes (abnormal discharge). Is done. This prevents members such as the power supply cable 30, the power terminal portion 31, the grounding member 50, and the electrode support member 13 around the electrodes from being damaged by abnormal discharge.

エッチング工程では、プラズマ放電を維持しながら、第1ガス供給源g1からのエッチングガスとしてのNF3ガスと、第2ガス供給源g2からのArガスとのNF3・Ar混合ガスが電極間に導入される。
この際、電極間で発生したプラズマ放電を消滅させずに所望のエッチング処理が行えるのであれば、NF3ガスの流量、Arガスの流量、電力値、チャンバー内圧力等は自由に調整することができる。
電極間で発生したプラズマ放電を消滅させ難くするためには、エッチング工程において、NF3ガスを徐々に増加させ、かつ高周波電力を徐々に増加させることが好ましい。
In the etching process, an NF 3 .Ar mixed gas of NF 3 gas as the etching gas from the first gas supply source g1 and Ar gas from the second gas supply source g2 is maintained between the electrodes while maintaining plasma discharge. be introduced.
At this time, the flow rate of NF 3 gas, the flow rate of Ar gas, the power value, the pressure in the chamber, etc. can be freely adjusted as long as a desired etching process can be performed without extinguishing the plasma discharge generated between the electrodes. it can.
In order to make it difficult to extinguish the plasma discharge generated between the electrodes, it is preferable to gradually increase the NF 3 gas and gradually increase the high-frequency power in the etching process.

具体的には、図2に示すように、開始t3〜t4間(例えば10〜1,000秒間)NF3ガスが0SLM〜例えば10SLMまで連続的に流量が増加すると共に、開始t3〜t5間(例えば10〜1,100秒間)高周波電源Eからカソード電極11に電力が1kW〜エッチング処理電力値として例えば20kWまで連続的に増加して供給される。この際、高周波電力の増加時間をNF3ガスの増加時間よりもやや長くすることにより、プラズマ放電の消滅を効果的に防止することができる。なお、図2ではt5でのRF電力は10kWと記載されているが、実施形態2の場合は20kWである。 Specifically, as shown in FIG. 2, the flow rate of NF 3 gas continuously increases from 0 SLM to 10 SLM, for example, between start t 3 and t 4 (for example, 10 to 1,000 seconds), and start t 3 to t 5. In the meantime (for example, for 10 to 1,100 seconds), the electric power is continuously supplied from the high frequency power source E to the cathode electrode 11 from 1 kW to an etching processing power value of, for example, 20 kW. At this time, extinction of the plasma discharge can be effectively prevented by making the increase time of the high frequency power slightly longer than the increase time of the NF 3 gas. In FIG. 2, the RF power at t 5 is described as 10 kW, but in the case of the second embodiment, it is 20 kW.

一方、Arガスは、継続して50SLMの一定流量に固定してもよいし(図2中実線で表示)、NF3ガスの連続的な流量の増加分を相殺してチャンバー内圧力が一定となるように、t3〜t4間で流量を連続的に0SLMまで減少させてもよい(図2中一点鎖線で表示)。
後者のようにすれば、エッチングガス(NF3ガス)を導入する過程におけるチャンバー10内の圧力変動を小さく抑えることができ、電極間のプラズマの消滅防止に有効である。なお、前者の場合も、排気系20の調整によってチャンバー10内の圧力変動を小さく抑えることができる
On the other hand, the Ar gas may be continuously fixed at a constant flow rate of 50 SLM (indicated by a solid line in FIG. 2), or the increase in the continuous flow rate of the NF 3 gas is offset to keep the chamber pressure constant. As shown, the flow rate may be continuously reduced to 0 SLM between t 3 and t 4 (indicated by a one-dot chain line in FIG. 2).
In the latter case, the pressure fluctuation in the chamber 10 in the process of introducing the etching gas (NF 3 gas) can be suppressed to be small, which is effective for preventing the disappearance of plasma between the electrodes. In the former case as well, the pressure fluctuation in the chamber 10 can be reduced by adjusting the exhaust system 20.

その後、t4以降はNF3ガスの流量およびArガスの流量を一定値に固定すると共に、t5以降は高周波電力を一定値に固定して、カソード電極11上の半導体基板Sの表面をNF3ガスを用いたプラズマエッチングによりエッチング処理する。
このエッチング工程においては、チャンバー10内に存在するプラズマ励起し難いNF3ガスの割合が放電開始時よりも増加しているため、プラズマ領域Pが電極間周囲まで広がることなくエッチング処理が行われる。
Thereafter, the flow rate of NF 3 gas and the flow rate of Ar gas are fixed to a constant value after t 4 , and the high frequency power is fixed to a constant value after t 5 , and the surface of the semiconductor substrate S on the cathode electrode 11 is NF Etching is performed by plasma etching using 3 gases.
In this etching process, since the ratio of the NF 3 gas that is difficult to be excited by plasma existing in the chamber 10 is higher than that at the start of discharge, the etching process is performed without the plasma region P extending to the periphery between the electrodes.

(他の実施形態)
1.実施形態1および2では、第1電極と第2電極がチャンバー内に上下に対向して平行水平状に配置された横型プラズマ処理装置を例示して説明したが、本発明のプラズマエッチング方法は、第1・第2電極がチャンバー内に左右に対向して平行垂直状に配置された縦型プラズマ処理装置にも適用することができる。
2.実施形態1および2では、第1電極と第2電極がチャンバー内に一対設けられたプラズマ処理装置を例示して説明したが、本発明のプラズマエッチング方法は、第1・第2電極がチャンバー内に複数対設けられた複数段型プラズマ処理装置にも適用することができる。この場合、電極対間のインピーダンス整合を行うインピーダンス整合器を高周波電源Eに接続してもよい。
3.実施形態1および2のエッチング工程では、フッ素系ガスの流量および高周波電力値を連続的に増加し、さらに、不活性ガスの流量を連続的に減少させるようにしたが、ガスおよび電力値は段階的に増減させてもよい。
(Other embodiments)
1. In the first and second embodiments, the horizontal plasma processing apparatus in which the first electrode and the second electrode are arranged in parallel and horizontally in the chamber so as to be opposed to each other in the vertical direction is described as an example. The present invention can also be applied to a vertical plasma processing apparatus in which the first and second electrodes are arranged in a parallel and vertical manner in the chamber so as to face the left and right.
2. In the first and second embodiments, the plasma processing apparatus in which a pair of the first electrode and the second electrode is provided in the chamber has been described as an example. However, in the plasma etching method of the present invention, the first and second electrodes are in the chamber. The present invention can also be applied to a multistage plasma processing apparatus provided with a plurality of pairs. In this case, an impedance matching unit that performs impedance matching between the electrode pairs may be connected to the high-frequency power source E.
3. In the etching process of the first and second embodiments, the flow rate of the fluorine-based gas and the high-frequency power value are continuously increased, and the flow rate of the inert gas is continuously decreased. It may be increased or decreased automatically.

本発明は、半導体装置、液晶表示装置、薄膜太陽電池等の製造において用いられるプラズマ処理装置に適用することができる。   The present invention can be applied to a plasma processing apparatus used in the manufacture of semiconductor devices, liquid crystal display devices, thin film solar cells and the like.

10 チャンバー
11 第1電極(カソード電極)
12 第2電極(アノード電極)
13 電極支持部材
20 排気系
21 圧力調制御器
22 真空ポンプ
30 給電ケーブル
40 接地部材
50 ガス供給管
51 バルブ
E 高周波電源
G1、G2 ガス供給源部
g1 第1ガス供給源
g2 第2ガス供給源
g3 原料ガス供給源
P プラズマ領域
10 Chamber 11 First electrode (cathode electrode)
12 Second electrode (anode electrode)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Electrode support member 20 Exhaust system 21 Pressure control controller 22 Vacuum pump 30 Power supply cable 40 Grounding member 50 Gas supply pipe 51 Valve E High frequency power supply G1, G2 Gas supply source part g1 1st gas supply source g2 2nd gas supply source g3 Source gas supply source P Plasma region

Claims (9)

平板状の第1電極および第2電極を平行に対向して内部に有するチャンバー内に、後述の第2ガスよりもプラズマを励起させ難い第1ガスを導入するプラズマ放電準備工程と、
プラズマ放電準備工程と同時乃至直後に、チャンバー内にプラズマ励起用の第2ガスを導入し、第1電極と第2電極の放電面間で第2ガスを介してプラズマ放電させるプラズマ放電開始工程と、
プラズマ放電開始工程後、エッチングガスを導入することにより、第1・第2電極間に設置される基板を処理するか、あるいはチャンバー内をクリーニングするエッチング工程とを含むことを特徴とするプラズマエッチング方法。
A plasma discharge preparatory step of introducing a first gas that is less likely to excite plasma than a second gas described later into a chamber having a plate-like first electrode and a second electrode facing each other in parallel;
At the same time as or immediately after the plasma discharge preparation step, a plasma discharge start step for introducing a second gas for plasma excitation into the chamber and causing plasma discharge between the discharge surfaces of the first electrode and the second electrode via the second gas; ,
A plasma etching method comprising: an etching step of treating a substrate installed between the first and second electrodes by introducing an etching gas after the plasma discharge start step or cleaning the inside of the chamber .
プラズマ放電開始工程における第2ガスの導入は、第1電極または第2電極の放電面から電極間に第2ガスを噴出させることにより行われる請求項1に記載のプラズマエッチング方法。   2. The plasma etching method according to claim 1, wherein the introduction of the second gas in the plasma discharge start step is performed by ejecting the second gas between the electrodes from the discharge surface of the first electrode or the second electrode. エッチング工程において、開始から所定時間までの間に、エッチングガスの流量を連続的または段階的に増加させる請求項1または2に記載のプラズマエッチング方法。   The plasma etching method according to claim 1 or 2, wherein in the etching step, the flow rate of the etching gas is increased continuously or stepwise from the start to a predetermined time. エッチング工程において、開始から所定時間までの間に、チャンバー内圧力が一定となるように、第2ガスの流量を連続的または段階的に減少させる請求項3に記載のプラズマエッチング方法。   4. The plasma etching method according to claim 3, wherein in the etching step, the flow rate of the second gas is decreased continuously or stepwise so that the pressure in the chamber becomes constant from the start to a predetermined time. 第1ガスがフッ素系ガスであり、第2ガスが不活性ガスである請求項1〜4のいずれか1つに記載のプラズマエッチング方法。   The plasma etching method according to claim 1, wherein the first gas is a fluorine-based gas and the second gas is an inert gas. 第1ガスがエッチングガスと同じガスである請求項1〜5のいずれか1つに記載のプラズマエッチング方法。   The plasma etching method according to claim 1, wherein the first gas is the same gas as the etching gas. カソード電極としての第1電極とアノード電極としての第2電極の間で反応ガスを介してプラズマ放電させることにより、アノード電極にて支持される基板上に膜を成膜可能なプラズマ成膜装置を用いたエッチング方法であって、
エッチング工程によってチャンバー内の不要な堆積物を除去する請求項1〜6のいずれか1つに記載のプラズマエッチング方法。
A plasma film forming apparatus capable of forming a film on a substrate supported by an anode electrode by causing plasma discharge through a reaction gas between a first electrode as a cathode electrode and a second electrode as an anode electrode Etching method used,
The plasma etching method according to claim 1, wherein unnecessary deposits in the chamber are removed by an etching process.
前記堆積物が酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸化窒化シリコンのうちの少なくとも1つを含み、エッチングガスがフッ素系ガスを含む請求項1〜7のいずれか1つに記載のプラズマエッチング方法。   The plasma etching method according to claim 1, wherein the deposit includes at least one of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride, and the etching gas includes a fluorine-based gas. カソード電極としての第1電極とアノード電極としての第2電極の間で反応ガスを介してプラズマ放電させるプラズマエッチング装置を用いたエッチング方法であって、
エッチング工程によってカソード電極にて支持される半導体基板の表面をエッチング処理する請求項1〜6のいずれか1つに記載のプラズマエッチング方法。
An etching method using a plasma etching apparatus that performs plasma discharge between a first electrode as a cathode electrode and a second electrode as an anode electrode through a reactive gas,
The plasma etching method according to claim 1, wherein the surface of the semiconductor substrate supported by the cathode electrode is etched by an etching process.
JP2009042747A 2009-02-25 2009-02-25 Plasma etching method Pending JP2010199310A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009042747A JP2010199310A (en) 2009-02-25 2009-02-25 Plasma etching method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009042747A JP2010199310A (en) 2009-02-25 2009-02-25 Plasma etching method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010199310A true JP2010199310A (en) 2010-09-09

Family

ID=42823736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009042747A Pending JP2010199310A (en) 2009-02-25 2009-02-25 Plasma etching method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010199310A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024045389A1 (en) * 2022-08-31 2024-03-07 江苏鲁汶仪器有限公司 Wafer etching method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004095909A (en) * 2002-08-30 2004-03-25 Tokyo Electron Ltd Plasma processing method and plasma processing apparatus
JP2005019853A (en) * 2003-06-27 2005-01-20 Tokyo Electron Ltd Plasma cleaning method and process for processing substrate

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004095909A (en) * 2002-08-30 2004-03-25 Tokyo Electron Ltd Plasma processing method and plasma processing apparatus
JP2005019853A (en) * 2003-06-27 2005-01-20 Tokyo Electron Ltd Plasma cleaning method and process for processing substrate

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024045389A1 (en) * 2022-08-31 2024-03-07 江苏鲁汶仪器有限公司 Wafer etching method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5530350B2 (en) Plasma film forming method and plasma CVD apparatus
JP2001156051A (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
JP5025614B2 (en) Atmospheric pressure plasma treatment method
JP7045414B2 (en) Substrate processing equipment, plasma abnormality determination method, semiconductor equipment manufacturing method and program
JP3946640B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP2011096749A (en) Plasma processing apparatus
US20240392436A1 (en) Method for cleaning process chamber and application thereof
US7722738B2 (en) Semiconductor device manufacturing unit and semiconductor device manufacturing method
JP5548028B2 (en) Deposition chamber remote cleaning method
JP2009283235A (en) Plasma treatment device
US20100277050A1 (en) Plasma processing apparatus
JP2002057110A (en) Plasma cvd film-forming device and its self-cleaning method
JP4145925B2 (en) Plasma etching method
JP4703038B2 (en) Semiconductor device manufacturing method, substrate processing method, and substrate processing apparatus
JP2010199310A (en) Plasma etching method
US20200294773A1 (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
JP5488051B2 (en) Plasma CVD apparatus and silicon thin film manufacturing method
JP4980055B2 (en) Method for manufacturing a vacuum plasma treated workpiece
JP4778700B2 (en) Plasma CVD method and apparatus
CN119436834A (en) Quartz parts processing method and tube furnace system
JP4059792B2 (en) Semiconductor manufacturing method
JP2007208194A (en) Gas supply apparatus, substrate processing apparatus, and gas supply method
JP2013004732A (en) Cleaning method of plasma cvd device
JP2012169153A (en) Plasma processing apparatus
JPH10147877A (en) Gas cleaning method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110223

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120330

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130122

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130521