JPH058937U - Parallel plate type plasma etching equipment - Google Patents
Parallel plate type plasma etching equipmentInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマ発生領域の拡大の防止、特に排気リ
ング30、40上でのプラズマの発生を防止し、大口径
のウエハでも均一なエッチングが行なわれると共に高ア
スペクト比でも異方性に優れたパタ−ンを形成すること
のできる平行平板型プラズマエッチング装置を提供する
こと。
【構成】 エッチングガスの導入路15、排気路30
a、40a、上部電極11、下部電極13及びウエハク
ランプ17等を備えた平行平板型プラズマエッチング装
置において、前記排気路30a、40aの断面形状が屈
曲していることを特徴とする平行平板型プラズマエッチ
ング装置。
(57) [Abstract] [Purpose] Prevents the expansion of the plasma generation region, particularly the generation of plasma on the exhaust rings 30 and 40, and enables uniform etching of large-diameter wafers and high aspect ratio. To provide a parallel plate type plasma etching apparatus capable of forming a pattern excellent in directionality. [Constitution] Etching gas introduction passage 15 and exhaust passage 30
a, 40a, upper electrode 11, lower electrode 13, wafer clamp 17, etc., in the parallel plate type plasma etching apparatus, wherein the exhaust passages 30a, 40a have a bent cross-sectional shape. Etching equipment.
Description
【0001】[0001]
本発明は平行平板型プラズマエッチング装置、より詳細にはエッチングガスの 導入路、排気路、上部電極、下部電極及びウエハクランプ等を備え、ウエハ上に 集積回路の微細パタ−ンを形成する際等に使用される平行平板型プラズマエッチ ング装置に関する。 The present invention includes a parallel plate type plasma etching apparatus, more specifically, an etching gas introduction path, an exhaust path, an upper electrode, a lower electrode, a wafer clamp, etc., for forming a fine pattern of an integrated circuit on a wafer. The present invention relates to a parallel plate type plasma etching device used in.
【0002】[0002]
大規模集積回路の製造においては、半導体ウエハ上に微細なパタ−ンを形成す る必要があり、このために主にドライエッチング装置が用いられている。 In manufacturing a large-scale integrated circuit, it is necessary to form a fine pattern on a semiconductor wafer, and a dry etching apparatus is mainly used for this purpose.
【0003】 ドライエッチング装置としてこれまで種々の形式の装置が考案されているが、 集積度の高い大規模集積回路の製造においては、微細パタ−ンを再現性良く形成 することのできる平行平板型プラズマエッチング装置が主流となってきている。Various types of dry etching apparatuses have been devised up to now, but in the manufacture of a large scale integrated circuit having a high degree of integration, a parallel plate type capable of forming a fine pattern with good reproducibility. Plasma etching devices are becoming the mainstream.
【0004】 従来のこの種平行平板型プラズマエッチング装置の概略を図4に示す。図中1 0は処理室を示しており、この処理室10の上部には上部電極11が配設され、 この上部電極11に対向して処理室10の下部には下部電極13が配設されてい る。下部電極13の上面にはウエハ12が載置されており、下部電極13の外周 下方には真空排気系14が配設され、この真空排気系14は主に排気リング14 aにより構成されている。上部電極11の上方にはシ−ルプレ−ト20が配設さ れ、このシ−ルプレ−ト20の中央部にガス導入路15が形成されており、ガス 導入路15はガス供給源(図示せず)に接続されている。またシ−ルプレ−ト2 0側にはウエハ12を下部電極13に固定するためのクランプ板17が取り付け られている。上部電極11及び下部電極13には高周波電源16が接続されてお り、この高周波電源16から上部電極11あるいは下部電極13に高周波電力を 印加することにより、ガス導入路15から供給された反応ガスがプラズマ化され てウエハ12にエッチング処理が施されるようになっている。FIG. 4 schematically shows a conventional parallel plate type plasma etching apparatus of this kind. In the figure, reference numeral 10 denotes a processing chamber. An upper electrode 11 is provided above the processing chamber 10, and a lower electrode 13 is provided below the processing chamber 10 so as to face the upper electrode 11. ing. A wafer 12 is placed on the upper surface of the lower electrode 13, and a vacuum exhaust system 14 is disposed below the outer periphery of the lower electrode 13, and the vacuum exhaust system 14 is mainly composed of an exhaust ring 14 a. .. A seal plate 20 is disposed above the upper electrode 11, and a gas introduction passage 15 is formed in the center of the seal plate 20. The gas introduction passage 15 is a gas supply source (see FIG. Connected (not shown). A clamp plate 17 for fixing the wafer 12 to the lower electrode 13 is attached to the seal plate 20 side. A high-frequency power source 16 is connected to the upper electrode 11 and the lower electrode 13, and by applying high-frequency power from the high-frequency power source 16 to the upper electrode 11 or the lower electrode 13, the reaction gas supplied from the gas introduction passage 15 is supplied. Is converted into plasma and the wafer 12 is subjected to etching processing.
【0005】 このエッチング処理を行なう際、ウエハ12の径が大きくなるにつれてプラズ マのウエハ12への集中及びプラズマ安定領域の拡大が要求されるようになって きており、パタ−ンの微細化につれて大口径のウエハ12ではイオンの指向性が より求められてきている。このため処理室10の低圧化が図られるようになって きている。In performing this etching process, as the diameter of the wafer 12 becomes larger, plasma concentration on the wafer 12 and expansion of the plasma stable region are required, and the pattern is miniaturized. As a result, the directivity of ions is required more in the large-diameter wafer 12. Therefore, the pressure in the processing chamber 10 can be reduced.
【0006】[0006]
しかしながら、処理室10の低圧化を図ると処理室10内でのプラズマ発生領 域が図中A、B、Cの如くに順次拡がってゆく。すなわちプラズマの通常の発生 領域であるA領域から排気リング14a上のB領域でもプラズマが発生し、さら にクランプ板17の外周部上方にまでプラズマ発生領域が拡大されることとなる 。このようなプラズマ発生領域の拡大はウエハ12のエッチング効率の低下を招 くと共に排気リング14a等の装置構成部材にも悪影響を与え好ましくない。 However, when the pressure in the processing chamber 10 is reduced, the plasma generation region in the processing chamber 10 gradually expands as indicated by A, B and C in the figure. That is, plasma is also generated from the area A, which is a normal plasma generation area, to the area B on the exhaust ring 14a, and the plasma generation area is expanded to above the outer peripheral portion of the clamp plate 17. Such an expansion of the plasma generation region undesirably lowers the etching efficiency of the wafer 12 and adversely affects the device components such as the exhaust ring 14a.
【0007】 そこで従来においてもこのようなプラズマ発生領域の拡大を阻止する方法とし て、ウエハ12の外周に絶縁体あるいは絶縁体で被覆された導電体を材料とした 電界集中リング(図示せず)を配設し、この電界集中リングによりプラズマをウ エハ12の上方に集中させる方法が提案されている。Therefore, as a conventional method for preventing the expansion of such a plasma generation region, an electric field concentrating ring (not shown) made of an insulator or a conductor covered with an insulator on the outer periphery of the wafer 12 is used. Has been proposed, and a method of concentrating plasma above the wafer 12 by this electric field concentrating ring has been proposed.
【0008】 しかしながら、上記した方法ではウエハ12と前記電界集中リングとの境界部 分における電界の変化が急激なものになるため、ウエハ12の外周部分における エッチング速度がウエハ12の中心部と異なり、ウエハ12内におけるエッチン グの均一性が低下するといった課題があった。However, in the method described above, the electric field changes sharply at the boundary between the wafer 12 and the electric field concentration ring, so that the etching rate at the outer peripheral portion of the wafer 12 is different from that at the central portion of the wafer 12. There is a problem that the uniformity of etching in the wafer 12 is reduced.
【0009】 本考案は上記課題に鑑み考案されたものであって、プラズマ発生領域の拡大の 防止、特に排気リング上でのプラズマの発生を防止し、大口径のウエハでも均一 なエッチングが行なわれると共に、高アスペクト比でも異方性に優れたパタ−ン を形成することのできる平行平板型プラズマエッチング装置を提供することを目 的としている。The present invention has been devised in view of the above problems, and it is possible to prevent the expansion of the plasma generation region, particularly to prevent the generation of plasma on the exhaust ring, and to perform uniform etching even on a large-diameter wafer. At the same time, it aims to provide a parallel plate type plasma etching apparatus capable of forming a pattern excellent in anisotropy even with a high aspect ratio.
【0010】[0010]
上記目的を達成するために本考案に係る平行平板型プラズマエッチング装置は 、エッチングガスの導入路、排気路、上部電極、下部電極及びウエハクランプ等 を備えた平行平板型プラズマエッチング装置において、前記排気路の断面形状が 屈曲していることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the parallel plate type plasma etching apparatus according to the present invention is a parallel plate type plasma etching apparatus having an etching gas introduction path, an exhaust path, an upper electrode, a lower electrode, a wafer clamp, etc. The feature is that the cross-sectional shape of the road is curved.
【0011】[0011]
上記した構成によれば、エッチングガスの排気路の断面形状が屈曲した構造と なっているので、エッチングガスの排気経路が長くなり、このため排気経路にお ける電界の勾配がなだらかとなり、排気リング上におけるプラズマの発生が少な くなる。 According to the above structure, the exhaust gas exhaust passage has a bent cross-sectional shape, which lengthens the exhaust passage of the etching gas, which results in a gradual electric field gradient in the exhaust passage. Less plasma is generated on the top.
【0012】[0012]
以下、本考案に係る平行平板型プラズマエッチング装置の実施例を図面に基づ いて説明する。 図1は本実施例に係る平行平板型プラズマエッチング装置を示す断面図であり 、図中10は処理室を示している。この処理室10の上部には上部電極11がテ フロンにより形成された保持リング22に固定されて配置され、上部電極11に 対向して処理室10の下部には上部電極11から5mmの距離を保って下部電極1 3が配設されている。上部電極11の上方にはシ−ルプレ−ト20が配設され、 このシ−ルプレ−ト20の中央部にはガス導入路15が形成されており、ガス導 入路15はガス供給源(図示せず)に接続されている。またシ−ルプレ−ト20 と上部電極11との間にはバッフル板21が介装されており、このバッフル板2 1に形成された開口部(図示せず)から処理室10にエッチングガスが供給され るようになっている。またシ−ルプレ−ト20側にはウエハを下部電極13に固 定するためのクランプ板17が取り付けられており、このクランプ板17の表面 にはアルマイト処理が施されている。 An embodiment of a parallel plate type plasma etching apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a parallel plate type plasma etching apparatus according to the present embodiment, and 10 in the drawing shows a processing chamber. An upper electrode 11 is fixedly arranged on a retaining ring 22 made of Teflon at the upper part of the processing chamber 10, and a distance of 5 mm from the upper electrode 11 is provided at the lower part of the processing chamber 10 facing the upper electrode 11. The lower electrode 13 is provided so as to be kept. A seal plate 20 is disposed above the upper electrode 11, and a gas introduction passage 15 is formed in the center of the seal plate 20. The gas introduction passage 15 is a gas supply source ( (Not shown). A baffle plate 21 is interposed between the seal plate 20 and the upper electrode 11, and etching gas is introduced into the processing chamber 10 through an opening (not shown) formed in the baffle plate 21. It is being supplied. A clamp plate 17 for fixing the wafer to the lower electrode 13 is attached to the seal plate 20 side, and the surface of the clamp plate 17 is anodized.
【0013】 下部電極13の内部には冷媒を循環させるための冷媒循環路13aが循環路被 覆材27に覆われることにより形成されている。下部電極13の上面にはウエハ (図示せず)が載置され、下部電極13の外周下方には真空排気系14が配設さ れており、下部電極13は基台24に固定されている。A coolant circulation passage 13 a for circulating a coolant is formed inside the lower electrode 13 by being covered with a circulation passage covering member 27. A wafer (not shown) is placed on the upper surface of the lower electrode 13, a vacuum exhaust system 14 is arranged below the outer periphery of the lower electrode 13, and the lower electrode 13 is fixed to a base 24. ..
【0014】 真空排気系14は主に排気リング30及びア−スに接続された溝31が形成さ れた支持台26により構成されており、排気リング30には排気路30aが形成 され、この排気路30aは溝31を介して支持台26に形成された排気口(図示 せず)に連通しており、この排気口が真空排気装置に接続されている。排気路3 0aの断面形状は図2(a)に示したように、段部が形成された屈曲した形状と なっており、図2(c)に示した直線的な従来の排気路18aに比べ排気路30 aの長さが長くなっている。このため前記ア−スまでの処理室10からの電界勾 配が緩やかとなっている。The vacuum exhaust system 14 is mainly composed of an exhaust ring 30 and a support base 26 in which a groove 31 connected to the ground is formed, and an exhaust passage 30 a is formed in the exhaust ring 30. The exhaust passage 30a communicates with an exhaust port (not shown) formed in the support base 26 through the groove 31, and this exhaust port is connected to a vacuum exhaust device. As shown in FIG. 2 (a), the cross-sectional shape of the exhaust passage 30a has a bent shape with a step portion, and the exhaust passage 30a has a linear shape as shown in FIG. 2 (c). In comparison, the length of the exhaust passage 30a is longer. Therefore, the electric field gradient from the processing chamber 10 to the ground is gentle.
【0015】 また排気リングの別の実施例では、図2(b)に示したように排気リング40 の内部に形成される排気路40aの形状が多段に屈曲した形状となっており、図 2(a)に示した実施例のものよりより一層排気路40aの長さが長くなってい る。In another embodiment of the exhaust ring, as shown in FIG. 2B, the exhaust passage 40a formed inside the exhaust ring 40 has a shape in which it is bent in multiple stages. The length of the exhaust passage 40a is longer than that of the embodiment shown in (a).
【0016】 基台24にはガス流路28が形成されており、このガス流路28は下部電極1 3内にも延設され、ガス流路28にHeガスを流すことにより下部電極13とウ エハとの熱伝達が行なわれるようになっている。基台24は絶縁リング25を介 して支持台26に固定されている。A gas channel 28 is formed in the base 24, and this gas channel 28 is also extended in the lower electrode 13 so that a He gas is passed through the gas channel 28 so that the lower electrode 13 and It is designed to transfer heat to the wafer. The base 24 is fixed to a support 26 via an insulating ring 25.
【0017】 上部電極11及び下部電極13には高周波電源(図示せず)が接続されており 、この高周波電源から上部電極11あるいは下部電極13に高周波電力を印加す ることによりガス導入路15から供給された反応ガスがプラズマ化され、ウエハ にエッチング処理が施されるようになっている。A high-frequency power source (not shown) is connected to the upper electrode 11 and the lower electrode 13, and high-frequency power is applied to the upper electrode 11 or the lower electrode 13 from this high-frequency power source so that the gas introduction path 15 can be discharged. The supplied reaction gas is turned into plasma and the wafer is etched.
【0018】 次に上記した実施例の装置及び図2(c)に示した比較例の装置を用いて排気 リング30、40、18上でのプラズマの発生状況を実験した結果を示す。 まず、SiO2 を堆積させたウエハをクランプ板17により下部電極13に固 定し、ガス導入路15から処理室10の内部にCF4 が20sccm、CHF3 が20sccmおよびArが300sccmの混合ガスを導入する。同時に排気 口から排気して処理室10内部の圧力を800mmToorに保つ。次に上部電 極11と下部電極13との間に周波数400kHz、最大電圧1.5kwの高周 波電圧を印加する。以上の条件でプラズマの発生状況を調査した結果を下記の表 1に示す。Next, the results of experiments on the plasma generation state on the exhaust rings 30, 40, 18 using the apparatus of the above-described embodiment and the apparatus of the comparative example shown in FIG. 2C are shown. First, the wafer on which SiO 2 is deposited is fixed to the lower electrode 13 by the clamp plate 17, and a mixed gas of CF 4 of 20 sccm, CHF 3 of 20 sccm and Ar of 300 sccm is introduced into the processing chamber 10 from the gas introduction passage 15. Introduce. At the same time, the pressure inside the processing chamber 10 is maintained at 800 mmToor by exhausting from the exhaust port. Next, a high frequency voltage having a frequency of 400 kHz and a maximum voltage of 1.5 kw is applied between the upper electrode 11 and the lower electrode 13. Table 1 below shows the results of an investigation of the plasma generation conditions under the above conditions.
【0019】[0019]
【表1】 排気路の形状 排気路の屈曲数 プラズマの発生状況 図2(a) 2 ほとんど発生せず 図2(b) 4 完全に発生せず 図2(c) 0 かなり多い このように排気路30a、40aを屈曲させた実施例に係る装置ではほとんど 排気リング30、40上にプラズマが発生せず、良好な結果が得られており、排 気路に屈曲部を形成することが効果的であることが分かる。[Table 1] Exhaust path shape Exhaust path bending number Plasma generation status Fig. 2 (a) 2 Almost no generation Fig. 2 (b) 4 No generation completely Fig. 2 (c) 0 Quite a lot In the device according to the embodiment in which the passages 30a and 40a are bent, almost no plasma is generated on the exhaust rings 30 and 40, and good results are obtained. It is effective to form a bent portion in the exhaust passage. It turns out that
【0020】[0020]
以上の説明により明らかなように、本考案に係る平行平板型プラズマエッチン グ装置にあっては、エッチングガスの導入路、排気路、上部電極、下部電極及び ウエハクランプ等を備えた平行平板型プラズマエッチング装置において、前記排 気路の断面形状が屈曲しているので、前記排気路近傍における電界勾配を緩和す ることができ、前記排気路上方におけるプラズマの発生を効果的に阻止すること ができる。従って、プラズマ発生領域の拡大の防止、特に前記排気リング上での プラズマの発生を防止し、大口径のウエハでも均一なエッチングが行なわれると 共に、高アスペクト比でも異方性に優れたパタ−ンを形成することのできる平行 平板型プラズマエッチング装置を提供することができる。 As is clear from the above description, in the parallel plate type plasma etching apparatus according to the present invention, a parallel plate type plasma equipped with an etching gas introduction path, an exhaust path, an upper electrode, a lower electrode, a wafer clamp, etc. In the etching device, since the cross-sectional shape of the exhaust passage is bent, the electric field gradient near the exhaust passage can be relaxed, and the generation of plasma above the exhaust passage can be effectively prevented. .. Therefore, the expansion of the plasma generation region is prevented, in particular, the generation of plasma on the exhaust ring is prevented, uniform etching is performed even on a large-diameter wafer, and a pattern with excellent anisotropy even at high aspect ratios It is possible to provide a parallel plate type plasma etching apparatus capable of forming a plasma.
【図1】 本考案に係る平行平板型プラズマエッチング
装置の実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a parallel plate type plasma etching apparatus according to the present invention.
【図2】 (a)は実施例に係る排気路の形状を示す排
気リングの断面図、(b)は別の実施例に係る排気路の
形状を示す排気リングの断面図、(c)は比較例に係る
排気路の形状を示す排気リングの断面図である。2A is a sectional view of an exhaust ring showing the shape of an exhaust passage according to an embodiment, FIG. 2B is a sectional view of an exhaust ring showing the shape of an exhaust passage according to another embodiment, and FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of an exhaust ring showing the shape of an exhaust passage according to a comparative example.
【図3】 排気リングの概略を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing an outline of an exhaust ring.
【図4】 従来の平行平板型プラズマエッチング装置を
示す模式的断面図である。FIG. 4 is a schematic sectional view showing a conventional parallel plate type plasma etching apparatus.
Claims (1)
電極、下部電極及びウエハクランプ等を備えた平行平板
型プラズマエッチング装置において、前記排気路の断面
形状が屈曲していることを特徴とする平行平板型プラズ
マエッチング装置。[Claims for utility model registration] 1. In a parallel plate type plasma etching apparatus provided with an etching gas introduction passage, an exhaust passage, an upper electrode, a lower electrode, a wafer clamp, etc., the exhaust passage has a bent cross-sectional shape. A parallel plate type plasma etching apparatus characterized in that
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1983891U JPH058937U (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Parallel plate type plasma etching equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1983891U JPH058937U (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Parallel plate type plasma etching equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH058937U true JPH058937U (en) | 1993-02-05 |
Family
ID=12010416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1983891U Pending JPH058937U (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Parallel plate type plasma etching equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH058937U (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006303309A (en) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Hitachi High-Technologies Corp | Plasma processing equipment |
| JP2013503494A (en) * | 2009-08-31 | 2013-01-31 | ラム リサーチ コーポレーション | Multi-peripheral ring configuration for implementing plasma confinement |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP1983891U patent/JPH058937U/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006303309A (en) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Hitachi High-Technologies Corp | Plasma processing equipment |
| JP2013503494A (en) * | 2009-08-31 | 2013-01-31 | ラム リサーチ コーポレーション | Multi-peripheral ring configuration for implementing plasma confinement |
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