JP2889191B2 - Dry etching method - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ドライエッチング
方法に係り、特にマイクロ波などによって励起された反
応性ガスで複数個の被処理物を連続的にエッチング処理
するドライエッチング方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method, and more particularly to a dry etching method for continuously etching a plurality of workpieces with a reactive gas excited by microwaves or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ドライエッチング装置は、半導体素子や
液晶ディスプレイの製造工程において、半導体用シリコ
ンウエハや液晶ディスプレイ用ガラス基板をエッチング
処理するために広く使用されている。このようなドライ
エッチング装置は種々のタイプのものが知られている
が、近年は、マイクロ波励起プラズマ方式のドライエッ
チング装置が広く使用されている。このマイクロ波励起
プラズマ方式のドライエッチング装置は、反応性ガスを
マイクロ波によって励起してラジカル（活性種）を生成
し、このラジカルによって被処理物をエッチング処理す
る。2. Description of the Related Art Dry etching apparatuses are widely used for etching silicon wafers for semiconductors and glass substrates for liquid crystal displays in the process of manufacturing semiconductor devices and liquid crystal displays. Various types of such dry etching apparatuses are known, and in recent years, a microwave-excited plasma type dry etching apparatus has been widely used. In the microwave-excited plasma type dry etching apparatus, a reactive gas is excited by a microwave to generate radicals (active species), and the object is etched by the radicals.
【０００３】マイクロ波励起プラズマ方式のドライエッ
チング装置は、反応性ガスをマイクロ波によって励起す
る放電室と励起された反応性ガスで被処理物をエッチン
グ処理するエッチング処理室とが互いに分離されている
エッチング処理室分離型のドライエッチング装置と、分
離されていないエッチング処理室非分離型のドライエッ
チング装置とに、大別することができる。In a microwave-excited plasma type dry etching apparatus, a discharge chamber for exciting a reactive gas by microwaves and an etching chamber for etching an object to be processed with the excited reactive gas are separated from each other. The dry etching apparatus can be broadly classified into a dry etching apparatus in which the etching chamber is separated and a non-separated dry etching apparatus in which the etching chamber is not separated.
【０００４】このエッチング処理室分離型ドライエッチ
ング装置は、石英管等から構成される放電室とエッチン
グ処理室とが反応性ガス輸送管によって接続されてい
る。放電室に導入された反応性ガスは、マイクロ波によ
って励起されてプラズマを生成し、この励起された反応
性ガスは反応性ガス輸送管を通ってエッチング処理室に
流入して、被処理物をエッチング処理する。In this dry etching apparatus with a separate etching chamber, a discharge chamber composed of a quartz tube or the like and an etching chamber are connected by a reactive gas transport pipe. The reactive gas introduced into the discharge chamber is excited by microwaves to generate plasma, and the excited reactive gas flows into the etching chamber through a reactive gas transport pipe to remove an object to be processed. Etching is performed.
【０００５】反応性ガスの励起の際に、放電室内に発生
した電子やイオンは、反応性ガス輸送管内で十分に減衰
されるため、エッチング処理室で行われる被処理物のエ
ッチング処理への悪影響は全く無視することができる。
これを詳述すると、放電室内に発生した電子やイオンが
そのまま、エッチング処理室に入ると、被処理物を損傷
する恐れがある。しかしながら、放電室内に発生した電
子やイオンは、反応性ガス輸送管内で十分に減衰され
て、エッチング処理室には殆ど流入しないため、被処理
物の損傷は回避される。従って、エッチング処理室分離
型ドライエッチング装置にあっては、被処理物のエッチ
ング処理は、中性で活性なラジカルによる純粋な化学反
応によって行うことができる利点がある。[0005] When the reactive gas is excited, the electrons and ions generated in the discharge chamber are sufficiently attenuated in the reactive gas transport pipe, and thus have an adverse effect on the etching of the object to be processed performed in the etching chamber. Can be completely ignored.
More specifically, if electrons and ions generated in the discharge chamber enter the etching processing chamber as they are, there is a possibility that the object to be processed may be damaged. However, electrons and ions generated in the discharge chamber are sufficiently attenuated in the reactive gas transport pipe and hardly flow into the etching chamber, so that damage to the processing object is avoided. Therefore, in the dry etching apparatus separated from the etching chamber, there is an advantage that the etching of the object to be processed can be performed by a pure chemical reaction using neutral and active radicals.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のドラ
イエッチング装置は、多数枚の半導体ウエハなどの被処
理物を順次連続的にエッチング処理する際に、連続的な
エッチング処理開始時のエッチング速度が安定せず、エ
ッチング処理の歩留まりが悪いといった問題がある。However, in the conventional dry etching apparatus, when a large number of workpieces such as semiconductor wafers are successively and continuously etched, the etching rate at the start of the continuous etching process is reduced. There is a problem that it is not stable and the yield of the etching process is poor.
【０００７】これを更に詳細に説明すると、ドライエッ
チング装置は反応性ガスの励起によって生成されたプラ
ズマによって放電室が加熱され、この加熱によって放電
室が温度上昇し、これに伴い放電室の材料自体が励起反
応性ガスによりエッチングされる。この放電室の温度
は、プラズマの生成開始からの時間経過と共に上昇し、
所定の時間後にほぼ一定になる。放電室の材料のエッチ
ング速度は、放電室の温度の上昇に伴って大きくなり、
これによって放電室材料のエッチングに消費されるラジ
カルの量も増大する。More specifically, in the dry etching apparatus, the discharge chamber is heated by the plasma generated by the excitation of the reactive gas, and the heating causes the temperature of the discharge chamber to rise. Are etched by the excited reactive gas. The temperature of this discharge chamber rises with the passage of time from the start of plasma generation,
It becomes almost constant after a predetermined time. The etching rate of the discharge chamber material increases as the temperature of the discharge chamber increases,
This also increases the amount of radicals consumed for etching the discharge chamber material.
【０００８】従って、エッチング処理室に供給される励
起反応性ガス中のラジカルの量は、放電室の温度上昇に
応じて変化し、放電室の温度がほぼ一定になると、エッ
チング処理室に供給されるラジカルの量もほぼ一定とな
る。従って、放電室の温度がほぼ一定になるまでにエッ
チング処理された被処理物のエッチング深さ等のエッチ
ング量は、安定せず、エッチング処理の歩留まり低下を
招来する。Therefore, the amount of radicals in the excited reactive gas supplied to the etching chamber changes according to the rise in the temperature of the discharge chamber. When the temperature of the discharge chamber becomes substantially constant, the amount of the radical is supplied to the etching chamber. The amount of radicals is almost constant. Therefore, the etching amount such as the etching depth of the object to be processed which has been etched until the temperature of the discharge chamber becomes substantially constant is not stable, and the yield of the etching process is reduced.
【０００９】特に、エッチング装置の放電室は一般に石
英材料が少なくとも一部使用される場合が多く、この石
英材料のエッチングは特に温度依存性が高いたため、エ
ッチング処理の歩留まりが大幅に低下する。具体的に
は、プラズマ加熱に伴う放電室の加熱は、約３００秒以
上で安定し放電室の温度はほぼ一定となるため、一つの
被処理物のエッチング処理時間が約６００秒以上であれ
ば、プラズマ加熱に伴う放電室の温度上昇は被処理物の
エッチング処理に実質的に悪影響を与えないが、しかし
ながら、被処理物のエッチング処理時間が約６００秒以
下である場合には、被処理物のエッチング深さ等のエッ
チング量に悪影響を及ぼす。In particular, the discharge chamber of the etching apparatus generally uses at least a part of a quartz material in many cases, and since the etching of the quartz material has a particularly high temperature dependency, the yield of the etching process is greatly reduced. Specifically, the heating of the discharge chamber accompanying the plasma heating is stable in about 300 seconds or more and the temperature of the discharge chamber becomes almost constant. Therefore, if the etching time of one object is about 600 seconds or more, However, the rise in the temperature of the discharge chamber due to the plasma heating does not substantially affect the etching of the workpiece. However, when the etching time of the workpiece is about 600 seconds or less, Has an adverse effect on the etching amount such as the etching depth.
【００１０】そこで、本発明の目的は、被処理物を順次
連続的にエッチング処理する際に、連続的なエッチング
処理開始時からエッチング速度を安定させることができ
るドライエッチング方法を提供することである。Accordingly, an object of the present invention is to provide a dry etching method capable of stabilizing an etching rate from the start of a continuous etching process when sequentially and continuously etching an object to be processed. .
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に請求項１に記載された発明は、反応性ガス導入管から
反応性ガスを放電室に導入すると共に励起波導入手段か
ら励起波を上記放電室に導入し、上記反応性ガスを励起
してプラズマを生成し、複数個の被処理物をエッチング
処理室に順次導入し、上記励起された反応性ガスによっ
て、上記エッチング処理室に導入された上記被処理物を
連続的にエッチング処理するドライエッチング方法にお
いて、上記被処理物の連続的エッチング処理に先立っ
て、上記被処理物を上記エッチング処理室に導入するこ
となしに上記放電室に上記励起波及び反応性ガスを導入
して空放電を所定の時間行うことを特徴とするものであ
る。Means for Solving the Problems In order to achieve this object, the invention described in claim 1 introduces a reactive gas from a reactive gas introduction pipe into a discharge chamber and generates an excitation wave from an excitation wave introduction means. The reactive gas is introduced into the discharge chamber, the reactive gas is excited to generate plasma, a plurality of objects to be processed are sequentially introduced into the etching chamber, and the excited reactive gas is introduced into the etching processing chamber. In the dry etching method of continuously etching the processed object, prior to the continuous etching of the processed object, the discharge chamber is introduced into the discharge chamber without introducing the processed object into the etching chamber. It is characterized in that idle discharge is performed for a predetermined time by introducing the above-mentioned excitation wave and reactive gas.
【００１２】上記被処理物の連続的エッチング処理に先
立って、空放電を所定の時間行うことによって、放電室
の温度がほぼ一定になるため、放電室で消費されるラジ
カル量もほぼ一定になり、連続的なエッチング処理開始
時からエッチング速度を安定させることができる。[0012] Prior to the continuous etching of the object to be processed, by performing an empty discharge for a predetermined time, the temperature of the discharge chamber becomes substantially constant, so that the amount of radicals consumed in the discharge chamber becomes substantially constant. In addition, the etching rate can be stabilized from the start of the continuous etching process.
【００１３】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載のドライエッチング方法において、上記空放電の時
間Ｔは、上記一つの被処理物のエッチング処理時間をｔ
とした時に、Ｔ＝３．６９×１０−６ｔ３−５．０１×
１０−３ｔ２＋２．２０ｔ＋３．５５〜５．０９×１０
−６ｔ３−６．８５×１０−３ｔ２＋３．００ｔ＋４．
５６であることを特徴とするものである。According to a second aspect of the present invention, in the dry etching method according to the first aspect, the time T of the blank discharge is set to be the etching time of the one workpiece.
T = 3.69 × 10 −6 t 3 −5.01 ×
10 −3 t 2 +2.20 t + 3.55 to 5.09 × 10
−6 t 3 −6.85 × 10 −3 t 2 +3.00 t + 4.
56.
【００１４】連続的エッチング処理開始時からエッチン
グ速度を安定させるために必要な空放電の時間は、エッ
チング処理のスループットの観点からできるだけ、短く
設定することが望ましい。本出願の発明者は、必要な空
放電の時間を一つの被処理物のエッチング処理時間ｔに
基づき、設定することができることを見出だした。空放
電の時間Ｔは、上記のエッチング処理時間ｔの関数から
求められた値を用いることによって、比較的に短時間の
空放電にもかかわらず放電室の温度をほぼ一定にするこ
とができる。From the start of the continuous etching process, it is desirable to set the idle discharge time necessary to stabilize the etching rate as short as possible from the viewpoint of the throughput of the etching process. The inventor of the present application has found that the required idle discharge time can be set based on the etching processing time t of one workpiece. By using the value obtained from the above-mentioned function of the etching time t as the time T of the empty discharge, the temperature of the discharge chamber can be made substantially constant despite the relatively short time of the empty discharge.
【００１５】請求項３に記載された発明は、請求項２に
記載のドライエッチング方法において、上記放電室と上
記エッチング処理室とは、反応性ガス輸送管によって接
続され、上記反応性ガス輸送管によって上記励起された
反応性ガスを上記放電室から上記エッチング処理室に輸
送することを特徴とするものである。放電室における反
応性ガスの励起の際に、発生する電子やイオンは反応性
ガス輸送管において減衰されるため、中性なラジカルに
よるエッチング処理を行うことができる。According to a third aspect of the present invention, in the dry etching method according to the second aspect, the discharge chamber and the etching processing chamber are connected by a reactive gas transport pipe, and the reactive gas transport pipe is connected to the discharge chamber. And transporting the excited reactive gas from the discharge chamber to the etching processing chamber. When the reactive gas is excited in the discharge chamber, the generated electrons and ions are attenuated in the reactive gas transport tube, so that the etching process using neutral radicals can be performed.
【００１６】請求項４に記載された発明は、請求項３に
記載のドライエッチング方法において、上記空放電時に
上記放電室に導入される上記反応性ガスの種類は、上記
エッチング処理のために上記放電室に導入される上記反
応性ガスと同一であることを特徴とするものである。According to a fourth aspect of the present invention, in the dry etching method of the third aspect, the type of the reactive gas introduced into the discharge chamber at the time of the idle discharge is the same as that of the reactive gas for the etching process. It is characterized in that it is the same as the reactive gas introduced into the discharge chamber.
【００１７】請求項５に記載された発明は、請求項３に
記載のドライエッチング方法において、上記空放電時に
上記放電室に導入される上記反応性ガスの種類は、上記
エッチング処理のために上記放電室に導入される上記反
応性ガスと異なることを特徴とするものである。According to a fifth aspect of the present invention, in the dry etching method according to the third aspect, the type of the reactive gas introduced into the discharge chamber at the time of the empty discharge is the same as that of the reactive gas for the etching process. It is different from the above-mentioned reactive gas introduced into the discharge chamber.
【００１８】請求項６に記載された発明は、請求項３に
記載のドライエッチング方法において、上記エッチング
処理室に隣接配置された予備排気室に上記複数個の被処
理物を事前に収容し、上記収容後に上記予備排気室を真
空排気し、上記真空排気の途中でまたは上記真空排気の
終了後に上記空放電を開始し、上記空放電の終了後に上
記予備排気室と上記エッチング処理室との間に設けられ
たゲートバルブを介して上記予備排気室から上記被処理
物を上記エッチング処理室に導入することを特徴とする
ものである。According to a sixth aspect of the present invention, in the dry etching method according to the third aspect, the plurality of workpieces are stored in advance in a preliminary exhaust chamber adjacent to the etching chamber, After the accommodation, the preliminary evacuation chamber is evacuated, and the empty discharge is started during the evacuation or after the evacuation is completed. The object to be processed is introduced into the etching processing chamber from the preliminary exhaust chamber via a gate valve provided in the processing chamber.
【００１９】予備排気室の真空排気動作と空放電動作と
を関連付けることによって、空放電動作の完了後に、直
ちに被処理物を予備排気室からエッチング処理室に導入
することができる。By associating the vacuum exhaust operation of the preliminary exhaust chamber with the empty discharge operation, the workpiece can be introduced from the preliminary exhaust chamber into the etching processing chamber immediately after the completion of the empty discharge operation.
【００２０】請求項７に記載された発明は、請求項６に
記載のドライエッチング方法において、上記予備排気室
と上記エッチング処理室とには共通の排気ポンプが接続
され、上記排気ポンプは上記エッチング処理室の真空排
気に先立って上記予備排気室の真空排気を行い、上記予
備排気室の真空排気の終了後に上記空放電を開始するこ
とを特徴とするものである。共通の排気ポンプを使用す
るため、予備排気室とエッチング処理室との真空排気は
時系列に行われる。According to a seventh aspect of the present invention, in the dry etching method of the sixth aspect, a common exhaust pump is connected to the preliminary exhaust chamber and the etching processing chamber, and the exhaust pump is connected to the etching pump. Prior to the evacuation of the processing chamber, the pre-evacuation chamber is evacuated, and the empty discharge is started after the evacuation of the pre-evacuation chamber is completed. Since a common exhaust pump is used, the evacuation of the preliminary exhaust chamber and the etching chamber is performed in time series.
【００２１】請求項８に記載された発明は、請求項６に
記載のドライエッチング方法において、上記予備排気室
と上記エッチング処理室とには夫々別個の排気ポンプが
接続され、上記予備排気室の真空排気の途中で上記空放
電を開始することを特徴とするものである。According to an eighth aspect of the present invention, in the dry etching method according to the sixth aspect, separate exhaust pumps are connected to the preliminary exhaust chamber and the etching processing chamber, respectively. It is characterized in that the above-mentioned empty discharge is started during the evacuation.
【００２２】予備排気室とエッチング処理室とには別個
の排気ポンプが使用されるため、予備排気室の真空排気
とエッチング処理室の真空排気とを一部同時に行うこと
ができ、エッチング処理全体の所要時間を短縮すること
ができる。Since separate exhaust pumps are used for the preliminary exhaust chamber and the etching chamber, the vacuum exhaust of the preliminary exhaust chamber and the vacuum exhaust of the etching chamber can be partially performed at the same time. The required time can be reduced.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】以下に、本発明によるドライエッ
チング方法の実施例を図１乃至図６を参照して説明す
る。図１は、本発明によるドライエッチング方法の第１
の実施例を使用するエッチング処理室分離型ドライエッ
チング装置を示したものである。石英管から構成される
放電室１には反応性ガス導入管２が接続され、この反応
性ガス導入管２は石英放電室１にＣＦ４やＯ２やＮ２な
どの反応性ガスを導入する。マイクロ波導波管３は石英
放電室１にマイクロ波を送り、このマイクロ波は石英放
電室１内の反応性ガスを励起してプラズマを生成する。
反応性ガス輸送管４は、励起された反応性ガスを石英放
電室１からエッチング処理室５に輸送する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a dry etching method according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a first example of the dry etching method according to the present invention.
Is a diagram illustrating a dry etching apparatus in which an etching treatment chamber is separated using the embodiment of FIG. A reactive gas introduction tube 2 is connected to a discharge chamber 1 composed of a quartz tube, and the reactive gas introduction tube 2 introduces a reactive gas such as CF 4 , O 2, or N 2 into the quartz discharge chamber 1. . The microwave waveguide 3 sends a microwave to the quartz discharge chamber 1 and the microwave excites a reactive gas in the quartz discharge chamber 1 to generate plasma.
The reactive gas transport pipe 4 transports the excited reactive gas from the quartz discharge chamber 1 to the etching processing chamber 5.
【００２４】エッチング処理室５内には半導体ウエハ等
の被処理物６を載置する載置板７が設置され、エッチン
グ処理室５の底面には排気管８が接続され、この排気管
８はバルブ９を介して排気ポンプ１０に接続されてい
る。エッチング処理室５には予備排気室１１が隣接配置
され、この予備排気室１１とエッチング処理室５とはゲ
ートバルブ１２を介して隔離されている。予備排気室１
１内にはステージ１３が設置され、このステージ１３に
は多数枚の被処理物６を収容したカセット１４が載置さ
れる。予備排気室１１には排気管１５が接続され、この
排気管１５はバルブ１６を介して上述の排気ポンプ１０
に接続されている。このように、本実施例に使用するエ
ッチング処理室分離型ドライエッチング装置は、エッチ
ング処理室５用の排気ポンプと予備排気室１１用の排気
ポンプとして共通の単一排気ポンプ１０が用いられてい
る。A mounting plate 7 on which a workpiece 6 such as a semiconductor wafer is mounted is installed in the etching chamber 5, and an exhaust pipe 8 is connected to the bottom of the etching chamber 5. It is connected to an exhaust pump 10 via a valve 9. A preliminary exhaust chamber 11 is arranged adjacent to the etching processing chamber 5, and the preliminary exhaust chamber 11 and the etching processing chamber 5 are isolated via a gate valve 12. Spare exhaust chamber 1
A stage 13 is provided in 1, and a cassette 14 containing a large number of workpieces 6 is placed on the stage 13. An exhaust pipe 15 is connected to the preliminary exhaust chamber 11, and the exhaust pipe 15 is connected to the exhaust pump 10 through a valve 16.
It is connected to the. As described above, in the dry etching apparatus in which the etching chamber is separated in the present embodiment, the common single exhaust pump 10 is used as the exhaust pump for the etching chamber 5 and the exhaust pump for the preliminary exhaust chamber 11. .
【００２５】次に、この第１の実施例の作用を説明す
る。多数の被処理物を収容したカセット１４が予備排気
室１１のステージ１３に載置された後に、予備排気室１
１用のバルブ１６が開弁され、排気ポンプ１０が排気管
１５を介して予備排気室１１を真空排気する。この時、
エッチング処理室５用のバルブ９は閉弁されている。Next, the operation of the first embodiment will be described. After the cassette 14 containing a large number of objects to be processed is placed on the stage 13 of the preliminary exhaust chamber 11, the preliminary exhaust chamber 1
The first valve 16 is opened, and the exhaust pump 10 evacuates the preliminary exhaust chamber 11 via the exhaust pipe 15. At this time,
The valve 9 for the etching chamber 5 is closed.
【００２６】予備排気室１１の排気が終了すると、バル
ブ１６が閉弁されると共にバルブ９が開弁される。この
バルブ９の開弁によって、排気ポンプ１０は排気管８を
介してエッチング処理室５を真空排気する。なお、この
時には、エッチング処理室５には被処理物６は導入され
ていない。この後に、応性ガス導入管２から放電室１に
反応性ガスを導入すると同時に、マイクロ波導波管３か
ら放電室１にマイクロ波を導入する。これによって、放
電室１に導入された反応性ガスは励起され活性化され、
プラズマが生成される。こうして、放電室１の空放電が
行われ、放電室１の温度が徐々に上昇し、所定時間後に
ほぼ一定となる。When the exhaust of the preliminary exhaust chamber 11 is completed, the valve 16 is closed and the valve 9 is opened. When the valve 9 is opened, the exhaust pump 10 evacuates the etching chamber 5 via the exhaust pipe 8. At this time, the workpiece 6 has not been introduced into the etching chamber 5. Thereafter, the reactive gas is introduced from the reactive gas introduction pipe 2 into the discharge chamber 1 and, at the same time, the microwave is introduced from the microwave waveguide 3 into the discharge chamber 1. Thereby, the reactive gas introduced into the discharge chamber 1 is excited and activated,
A plasma is generated. In this way, the discharge chamber 1 is subjected to idle discharge, and the temperature of the discharge chamber 1 gradually rises and becomes substantially constant after a predetermined time.
【００２７】この後に、ゲートバルブ１２が開放され、
カセット１４内の被処理物６が一枚図示を省略した搬送
装置によって、ゲートバルブ１２を通ってエッチング処
理室５に搬送され、載置板７に載置される。この後にゲ
ートバルブ１２が閉弁されると共に、エッチング用の反
応性ガスが応性ガス導入管２から放電室１に導入され、
エッチング用のマイクロ波がマイクロ波導波管３から放
電室１に導入され、これによって、反応性ガスは励起さ
れプラズマを生成する。励起された反応性ガスは、反応
性ガス輸送管４を介してエッチング処理室５に流入し、
載置板７に載置された被処理物６のエッチング処理を行
う。この被処理物６はエッチング処理が終了すると、エ
ッチング処理室５から搬出され、次の被処理物６がカセ
ット１４からゲートバルブ１２を通ってエッチング処理
室５に搬送され、載置板７に載置され、次のエッチング
処理が行われる。このようにして、カセット１４に収容
された多数枚の被処理物６が順次、連続的にエッチング
処理される。Thereafter, the gate valve 12 is opened,
One workpiece 6 in the cassette 14 is transported to the etching chamber 5 through the gate valve 12 by a transport device (not shown), and is placed on the loading plate 7. Thereafter, the gate valve 12 is closed, and a reactive gas for etching is introduced into the discharge chamber 1 from the reactive gas introduction pipe 2,
Microwaves for etching are introduced into the discharge chamber 1 from the microwave waveguide 3, whereby the reactive gas is excited to generate plasma. The excited reactive gas flows into the etching processing chamber 5 through the reactive gas transport pipe 4,
An etching process is performed on the workpiece 6 mounted on the mounting plate 7. When the etching process is completed, the workpiece 6 is carried out of the etching chamber 5, and the next workpiece 6 is transferred from the cassette 14 to the etching chamber 5 through the gate valve 12, and is placed on the mounting plate 7. And the next etching process is performed. In this manner, a large number of workpieces 6 accommodated in the cassette 14 are sequentially and continuously etched.
【００２８】このように、放電室１は、被処理物６の連
続的なエッチング処理に先立って行われる空放電によっ
て、安定した一定温度まで昇温されるため、この放電室
１で消費されるラジカルの量も一定となり、従って、エ
ッチング処理室５に輸送されるラジカルの量も常に一定
となる。このような状態になった後に、被処理物６の連
続的なエッチング処理が開始されるため、被処理物６の
エッチング速度は、最初の被処理物のエッチング処理か
ら最後の被処理物のエッチング処理まで、ほぼ一定とな
る。As described above, since the discharge chamber 1 is heated to a stable and constant temperature by the empty discharge performed prior to the continuous etching process of the workpiece 6, the discharge chamber 1 is consumed in the discharge chamber 1. The amount of radicals is also constant, and therefore, the amount of radicals transported to the etching chamber 5 is always constant. After such a state, a continuous etching process of the object 6 is started. Therefore, the etching rate of the object 6 is changed from the etching of the first object to the etching of the last object. It is almost constant until processing.
【００２９】次に、上述の第１の実施例に係るドライエ
ッチング方法によって半導体ウエハをエッチング処理し
た具体例を説明する。被処理物である半導体ウエハは、
図２に示したように、シリコン基板１７にＣＶＤ法によ
ってＢＰＳＧ層１８が堆積され、このＢＰＳＧ層１８は
パターニングされたレジスト１９によって被覆されてい
る。このような構成の半導体ウエハを２５枚、連続的に
エッチング処理した。このエッチング処理の条件は、以
下の通りである。即ち、反応性ガスはＣＦ４とＯ２との
混合ガス、エッチング処理室５の圧力は５０Ｐａ、マイ
クロ波電力は７００Ｗ、一枚の半導体ウエハの処理時間
は６０秒であった。Next, a specific example in which a semiconductor wafer is etched by the dry etching method according to the first embodiment will be described. The semiconductor wafer to be processed is
As shown in FIG. 2, a BPSG layer 18 is deposited on a silicon substrate 17 by a CVD method, and the BPSG layer 18 is covered with a patterned resist 19. 25 semiconductor wafers having such a configuration were continuously etched. The conditions for this etching treatment are as follows. That is, the reactive gas was a mixed gas of CF 4 and O 2 , the pressure in the etching chamber 5 was 50 Pa, the microwave power was 700 W, and the processing time for one semiconductor wafer was 60 seconds.
【００３０】半導体ウエハの連続的エッチング処理に先
立つ放電室１の空放電の条件は、反応性ガスとエッチン
グ処理室圧力とマイクロ波電力は、連続的エッチング処
理の条件と同一、即ち、夫々ＣＦ４とＯ２との混合ガ
ス、５０Ｐａ、７００Ｗであった。また、空放電の時間
Ｔは、本発明者が見出だした下記の算定式（１）に基づ
き算出した。 Ｔ＝３．６９×１０−６ｔ３−５．０１×１０−３ｔ２＋２．２０ｔ＋ ３．５５〜５．０９×１０−６ｔ３−６．８５×１０−３ｔ２＋ ３．００ｔ＋４．５６ ………（１） この式に、一枚の半導体ウエハの処理時間ｔ＝６０を代
入すると、Ｔ＝１１８〜１６１秒となる。そこで、この
具体例では、Ｔ＝１４０秒を採用した。The conditions for the empty discharge in the discharge chamber 1 prior to the continuous etching of the semiconductor wafer are as follows: the reactive gas, the pressure in the etching chamber and the microwave power are the same as those in the continuous etching, ie, CF 4, respectively. And a mixed gas of O 2 and 50 Pa and 700 W, respectively. The idle discharge time T was calculated based on the following calculation formula (1) found by the present inventors. T = 3.69 × 10 −6 t 3 −5.01 × 10 −3 t 2 +2.20 t + 3.55 to 5.09 × 10 −6 t 3 −6.85 × 10 −3 t 2 +3. 00t + 4.56 (1) By substituting the processing time t = 60 for one semiconductor wafer into this equation, T = 118 to 161 seconds. Therefore, in this specific example, T = 140 seconds was adopted.
【００３１】このような条件で空放電を行った後に、上
述のエッチング処理条件で図２に示した構成の半導体ウ
エハを２５枚連続的に処理した後に、２５枚の半導体ウ
エハのエッチング深さを測定した結果を図３に示す。こ
の図３のグラフから分かるように、エッチング深さは２
５枚全て、約３００ｎｍであり、２５枚の半導体ウエハ
の各々のエッチング深さの均一性が２％以下であり、経
時変化がないことが分かる。After performing the idle discharge under these conditions, after continuously processing 25 semiconductor wafers having the structure shown in FIG. 2 under the above-described etching processing conditions, the etching depth of the 25 semiconductor wafers is reduced. FIG. 3 shows the measurement results. As can be seen from the graph of FIG. 3, the etching depth is 2
All five wafers have a thickness of about 300 nm, and the uniformity of the etching depth of each of the 25 semiconductor wafers is 2% or less, indicating that there is no change with time.
【００３２】この具体例から分かるように、２枚分の半
導体ウエハの処理時間１２０秒とほぼ等しい時間Ｔ＝１
１８〜１６１秒だけ空放電を行うことによって、２５枚
の全ての半導体ウエハについてエッチング速度を一定に
することができる。As can be seen from this specific example, the time T = 1, which is almost equal to the processing time of 120 seconds for two semiconductor wafers.
By performing idle discharge for 18 to 161 seconds, the etching rate can be kept constant for all 25 semiconductor wafers.
【００３３】次に本発明の第２の実施例を説明する。図
４は、本発明の第２の実施例のドライエッチング方法を
実施するために使用されるエッチング処理室分離型ドラ
イエッチング装置を示したものである。この図４に示し
たエッチング処理室分離型ドライエッチング装置は、エ
ッチング処理室５には専用の排気ポンプ２０が接続さ
れ、予備排気室１１にも専用の排気ポンプ２１が接続さ
れている点を除き、図１に示したドライエッチング装置
の構成と同一である。Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 shows a dry etching apparatus separated from an etching chamber used for performing the dry etching method according to the second embodiment of the present invention. The dry etching apparatus with a separate etching chamber shown in FIG. 4 except that a dedicated exhaust pump 20 is connected to the etching chamber 5 and a dedicated exhaust pump 21 is also connected to the preliminary exhaust chamber 11. And the configuration of the dry etching apparatus shown in FIG.
【００３４】次に、この第２の実施例の作用を説明す
る。予備排気室１１の真空排気は、排気ポンプ２１によ
って排気管１５及びバルブ１６を介して行われる。この
予備排気室１１の真空排気の途中において、エッチング
処理室５は、排気ポンプ２０によって排気管８及びバル
ブ９を介して真空排気される。この後に、第１の実施例
と同様に、放電室１の空放電が所定時間行われ、この空
放電の終了後にカセット１４から被処理物６が順次エッ
チング処理室５に導入され、エッチング処理が行われ
る。Next, the operation of the second embodiment will be described. The vacuum exhaust of the preliminary exhaust chamber 11 is performed by the exhaust pump 21 via the exhaust pipe 15 and the valve 16. During the evacuation of the preliminary evacuation chamber 11, the etching chamber 5 is evacuated by the evacuation pump 20 via the evacuation pipe 8 and the valve 9. Thereafter, similarly to the first embodiment, an empty discharge in the discharge chamber 1 is performed for a predetermined time, and after the completion of the empty discharge, the workpieces 6 are sequentially introduced from the cassette 14 into the etching processing chamber 5, and the etching process is performed. Done.
【００３５】次に、この第２の実施例に係るドライエッ
チング方法によって半導体ウエハをエッチング処理した
第１の具体例を説明する。被処理物である半導体ウエハ
は、図２に示したものを使用し、この半導体ウエハを２
５枚、連続的にエッチング処理した。このエッチング処
理の条件は、前述と同様であり、反応性ガスがＣＦ４と
Ｏ２との混合ガス、エッチング処理室５の圧力が５０Ｐ
ａ、マイクロ波電力が７００Ｗであるが、しかし一枚の
半導体ウエハの処理時間は１２０秒とした。Next, a first example in which a semiconductor wafer is etched by the dry etching method according to the second embodiment will be described. As the semiconductor wafer to be processed, the one shown in FIG. 2 is used.
Five sheets were continuously etched. The conditions of this etching treatment are the same as those described above, the reactive gas is a mixed gas of CF 4 and O 2, and the pressure of the etching treatment chamber 5 is 50P.
a, The microwave power was 700 W, but the processing time for one semiconductor wafer was 120 seconds.
【００３６】半導体ウエハの連続的エッチング処理に先
立つ放電室１の空放電の条件は、反応性ガスがＮ２で、
エッチング処理室圧力が３０Ｐａで、マイクロ波電力が
７００Ｗであった。また、空放電の時間Ｔは、上述の算
定式（１）にｔ＝１２０を代入すると、Ｔ＝２０１〜２
７５となるので、２４０秒を採用した。The condition of the empty discharge of the discharge chamber 1 prior to the continuous etching of the semiconductor wafer is that the reactive gas is N 2 ,
The pressure in the etching chamber was 30 Pa, and the microwave power was 700 W. Further, the time T of the empty discharge is obtained by substituting t = 120 into the above-described calculation formula (1).
Since it was 75, 240 seconds was adopted.
【００３７】予備排気室１１の排気中に以上述べた条件
の空放電を行った後に、上述のエッチング処理条件で半
導体ウエハを２５枚連続的に処理した。この後に、２５
枚の半導体ウエハのエッチング深さを測定した結果を図
５に示す。この図５のグラフから分かるように、エッチ
ング深さは２５枚全て、約６００ｎｍであり、２５枚の
半導体ウエハの各々のエッチング深さの均一性が２％以
下であり、経時変化がないことが分かる。After performing the air discharge under the above-described conditions during the evacuation of the preliminary evacuation chamber 11, 25 semiconductor wafers were continuously processed under the above-described etching conditions. After this, 25
FIG. 5 shows the result of measuring the etching depth of one semiconductor wafer. As can be seen from the graph of FIG. 5, the etching depth was about 600 nm for all 25 wafers, the uniformity of the etching depth of each of the 25 semiconductor wafers was 2% or less, and there was no change with time. I understand.
【００３８】この第１の具体例から分かるように、２枚
分の半導体ウエハの処理時間２４０秒にほぼ等しい時間
Ｔ＝２０１〜２７５秒だけ空放電を行うことによって、
２５枚の全ての半導体ウエハについてエッチング速度を
一定にすることができる。なお、この第１の具体例で
は、空放電の条件とエッチング処理の条件は、反応性ガ
スとエッチング処理室圧力に関して異なっている。即
ち、反応性ガスは空放電用にはＮ２を使用し、エッチン
グ処理用にはＣＦ４とＯ２との混合ガスを使用し、エッ
チング処理室圧力は空放電用には３０Ｐａとし、エッチ
ング処理用には５０Ｐａとした。このように、空放電時
の反応性ガスの種類とエッチング処理室圧力とをエッチ
ング処理時のものと変えることができるのは、空放電に
よる放電室の昇温が、反応性ガスの種類及びエッチング
処理室圧力には無関係であり、空放電時間によって決定
されるためである。従って、空放電時のガスは、エッチ
ング処理時の反応性ガスの他に、任意のガスを使用する
ことができるが、しかしながら、フッ素Ｆや塩素Ｃｌや
臭素Ｂｒやヨウ素Ｉなどのハロゲンを含んでいないガス
を使用する方が、放電室のエッチング反応を生じないた
め、放電室の寿命が長くなり好ましい。As can be seen from the first specific example, by performing the idle discharge for a time T = 201 to 275 seconds, which is almost equal to the processing time 240 seconds for two semiconductor wafers,
The etching rate can be kept constant for all 25 semiconductor wafers. In the first specific example, the conditions of the empty discharge and the conditions of the etching process are different with respect to the reactive gas and the pressure of the etching chamber. That is, the reactive gas uses N 2 to air-fuel discharge in an etching process using a mixed gas of CF 4 and O 2, the etching chamber pressure was 30Pa the air-fuel discharge, etching For use, the pressure was set to 50 Pa. As described above, the type of the reactive gas at the time of the empty discharge and the pressure of the etching chamber can be changed from those at the time of the etching process because the temperature rise of the discharge chamber due to the empty discharge depends on the type of the reactive gas and the etching. This is because it is irrelevant to the processing chamber pressure and is determined by the idle discharge time. Therefore, any gas can be used as the gas at the time of the empty discharge, in addition to the reactive gas at the time of the etching process, however, it contains a halogen such as fluorine F, chlorine Cl, bromine Br or iodine I. It is preferable to use a gas that does not contain the gas, since the etching reaction of the discharge chamber does not occur and the life of the discharge chamber is prolonged.
【００３９】次に、上述の第２の実施例に係るドライエ
ッチング方法によって半導体ウエハをエッチング処理し
た第２の具体例を説明する。この第２の具体例では、エ
ッチング処理の条件は第２の実施例の第１具体例と同一
であり、空放電の条件は、空放電時間を２７５秒とし、
マイクロ波電力を６３０Ｗ（即ち、エッチング処理時の
マイクロ波電力７００Ｗの９０％）とすること以外は、
第１の具体例の値と同一である。Next, a description will be given of a second specific example in which a semiconductor wafer is etched by the dry etching method according to the second embodiment. In this second specific example, the conditions for the etching process are the same as those in the first specific example of the second embodiment, and the conditions for the empty discharge are as follows:
Except that the microwave power is 630 W (that is, 90% of the microwave power at the time of the etching process of 700 W),
It is the same as the value of the first specific example.
【００４０】図６は、この第２の具体例について２５枚
の半導体ウエハのエッチング深さを測定した結果を示
す。この図６のグラフから分かるように、エッチング深
さは２５枚全て、約６００ｎｍであり、２５枚の半導体
ウエハの各々のエッチング深さの均一性が３％以下であ
り、経時変化がないことが分かる。また、この具体例で
は空放電時のマイクロ波電力を、エッチング処理時のマ
イクロ波電力の９０％にしたが、１１０％にした場合に
も、同様の効果を得ることができた。従って、空放電時
のマイクロ波電力は、エッチング処理時のマイクロ波電
力の９０％〜１１０％に定めることができる。なお、第
２の具体例のように、空放電時のマイクロ波電力をエッ
チング処理時の９０％と小さく定めた時には、空放電時
間を２７５秒と比較的長めに設定することが望ましく、
逆に、空放電時のマイクロ波電力をエッチング処理時の
１１０％のように大きく定めた場合には、空放電時間を
例えば２０１秒のように短く設定する事が望ましい。FIG. 6 shows the result of measuring the etching depth of 25 semiconductor wafers for the second specific example. As can be seen from the graph of FIG. 6, the etching depth of all 25 wafers is about 600 nm, the uniformity of the etching depth of each of the 25 semiconductor wafers is 3% or less, and there is no change over time. I understand. Further, in this specific example, the microwave power at the time of the idle discharge is set to 90% of the microwave power at the time of the etching process. However, the same effect can be obtained when the microwave power is set to 110%. Therefore, the microwave power at the time of idle discharge can be set to 90% to 110% of the microwave power at the time of etching. As in the second specific example, when the microwave power at the time of the idle discharge is set to be as small as 90% of that at the time of the etching process, it is desirable to set the idle discharge time to a relatively long time of 275 seconds.
Conversely, when the microwave power at the time of idle discharge is set to be as large as 110% at the time of the etching process, it is desirable to set the idle discharge time to be short, for example, 201 seconds.
【００４１】以上の各実施例では、半導体ウエハをエッ
チングするものであったが、本発明はこれに限らず、導
体ウエハ以外の任意の基材、例えば液晶ディスプレイ用
ガラス基板をエッチングすることができる。また、実施
例にあっては、エッチング処理室分離型ドライエッチン
グ装置に使用したエッチング方法であったが、本発明は
これに限らず、エッチング処理室非分離型ドライエッチ
ング装置にも適用することができる。In each of the above embodiments, the semiconductor wafer is etched. However, the present invention is not limited to this, and any substrate other than a conductor wafer, for example, a glass substrate for a liquid crystal display can be etched. . Further, in the embodiment, the etching method is used in the dry etching apparatus in which the etching chamber is separated. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to a dry etching apparatus in which the etching chamber is not separated. it can.
【００４２】また、本発明にあっては、反応性ガスの励
起はマイクロ波の代りに高周波を使用することもでき、
放電室は、放電管に限らず、透明窓タイプやベルジャー
タイプのものも使用することができ、更には、放電室の
材料も、石英の代りに酸化アルミや窒化アルミナなども
使用することができる。In the present invention, the reactive gas can be excited by using a high frequency instead of a microwave.
The discharge chamber is not limited to the discharge tube, and a transparent window type or a bell jar type can be used.Furthermore, the material of the discharge chamber can also use aluminum oxide or alumina nitride instead of quartz. .
【００４３】[0043]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、被処理物の連続的エッチング処理に先立って、
空放電を所定の時間行うことによって、放電室の温度が
ほぼ一定になるため、放電室で消費されるラジカル量も
ほぼ一定になり、連続的なエッチング処理開始時からエ
ッチング速度を安定させることができ、従って被処理物
のエッチング特性をほぼ一定にすることができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, prior to the continuous etching of the object to be processed,
By performing the empty discharge for a predetermined time, the temperature of the discharge chamber becomes substantially constant, so that the amount of radicals consumed in the discharge chamber becomes substantially constant, and the etching rate can be stabilized from the start of the continuous etching process. Therefore, the etching characteristics of the object can be made substantially constant.
【図１】本発明によるドライエッチング方法の第１の実
施例に使用するエッチング処理室分離型ドライエッチン
グ装置を示した概略図。FIG. 1 is a schematic view showing a dry etching apparatus separated from an etching chamber used in a first embodiment of a dry etching method according to the present invention.
【図２】半導体ウエハの一例を示した断面図。FIG. 2 is a sectional view showing an example of a semiconductor wafer.
【図３】第１の実施例によって被処理物をエッチングし
た時のエッチング深さを示したグラフ。FIG. 3 is a graph showing an etching depth when an object to be processed is etched according to the first embodiment.
【図４】本発明によるドライエッチング方法の第２の実
施例に使用するエッチング処理室分離型ドライエッチン
グ装置を示した概略図。FIG. 4 is a schematic view showing a dry etching apparatus separated from an etching chamber used in a dry etching method according to a second embodiment of the present invention.
【図５】第２の実施例によって被処理物をエッチングし
た時のエッチング深さを示したグラフ。FIG. 5 is a graph showing an etching depth when an object to be processed is etched according to the second embodiment.
【図６】第２の実施例の変形例によって被処理物をエッ
チングした時のエッチング深さを示したグラフ。FIG. 6 is a graph showing an etching depth when an object to be processed is etched according to a modification of the second embodiment.
１ 放電室 ２ 反応性ガス導入管 ３ 励起波導入手段（マイクロ波導入手段） ５ エッチング処理室 ６ 被処理物 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Discharge chamber 2 Reactive gas introduction pipe 3 Excitation wave introduction means (microwave introduction means) 5 Etching processing chamber 6 Workpiece
Claims (8)
に導入すると共に励起波導入手段から励起波を上記放電
室に導入し、上記反応性ガスを励起してプラズマを生成
し、複数個の被処理物をエッチング処理室に順次導入
し、上記励起された反応性ガスによって、上記エッチン
グ処理室に導入された上記被処理物を連続的にエッチン
グ処理するドライエッチング方法において、上記被処理
物の連続的エッチング処理に先立って、上記被処理物を
上記エッチング処理室に導入することなしに上記放電室
に上記励起波及び反応性ガスを導入して空放電を所定の
時間行うことを特徴とするドライエッチング方法。1. A reactive gas is introduced into a discharge chamber from a reactive gas introduction pipe, and an excitation wave is introduced into the discharge chamber from an excitation wave introduction means, and the reactive gas is excited to generate plasma. In the dry etching method of sequentially introducing the objects to be processed into the etching chamber and continuously etching the objects introduced into the etching chamber by the excited reactive gas, Prior to continuous etching of the object, the discharge wave is introduced into the discharge chamber without introducing the object to be processed into the etching chamber, and an empty discharge is performed for a predetermined time. Dry etching method.
物のエッチング処理時間をｔとした時に、Ｔ＝３．６９
×１０−６ｔ３−５．０１×１０−３ｔ２＋２．２０ｔ
＋３．５５〜５．０９×１０−６ｔ３−６．８５×１０
−３ｔ２＋３．００ｔ＋４．５６であることを特徴とす
る請求項１に記載のドライエッチング方法。2. The time T of the empty discharge is T = 3.69, where t is the etching time of the one processing object.
× 10 -6 t 3 -5.01 × 10 -3 t 2 + 2.20t
+ 3.55-5.09 × 10 −6 t 3 −6.85 × 10
The dry etching method according to claim 1, wherein −3 t 2 +3.00 t + 4.56.
反応性ガス輸送管によって接続され、上記反応性ガス輸
送管によって上記励起された反応性ガスを上記放電室か
ら上記エッチング処理室に輸送することを特徴とする請
求項２に記載のドライエッチング方法。3. The discharge chamber and the etching chamber,
The dry etching method according to claim 2, wherein the reactive gas is connected by a reactive gas transport pipe, and the reactive gas excited by the reactive gas transport pipe is transported from the discharge chamber to the etching processing chamber.
記反応性ガスの種類は、上記エッチング処理のために上
記放電室に導入される上記反応性ガスと同一であること
を特徴とする請求項３に記載のドライエッチング方法。4. The reactive gas introduced into the discharge chamber during the empty discharge is the same as the reactive gas introduced into the discharge chamber for the etching process. The dry etching method according to claim 3.
記反応性ガスの種類は、上記エッチング処理のために上
記放電室に導入される上記反応性ガスと異なることを特
徴とする請求項３に記載のドライエッチング方法。5. The reactive gas introduced into the discharge chamber during the empty discharge is different from the reactive gas introduced into the discharge chamber for the etching process. 4. The dry etching method according to 3.
備排気室に上記複数個の被処理物を事前に収容し、上記
収容後に上記予備排気室を真空排気し、上記真空排気の
途中でまたは上記真空排気の終了後に上記空放電を開始
し、上記空放電の終了後に上記予備排気室と上記エッチ
ング処理室との間に設けられたゲートバルブを介して上
記予備排気室から上記被処理物を上記エッチング処理室
に導入することを特徴とする請求項３に記載のドライエ
ッチング方法。6. A plurality of objects to be processed are stored in advance in a preliminary exhaust chamber adjacent to the etching processing chamber, and after the storage, the preliminary exhaust chamber is evacuated, and during the evacuation, After the completion of the vacuum evacuation, the empty discharge is started, and after the completion of the empty discharge, the object to be processed is processed from the preliminary exhaust chamber through a gate valve provided between the preliminary exhaust chamber and the etching chamber. 4. The dry etching method according to claim 3, wherein the dry etching method is introduced into the etching processing chamber.
には共通の排気ポンプが接続され、上記排気ポンプは上
記エッチング処理室の真空排気に先立って上記予備排気
室の真空排気を行い、上記予備排気室の真空排気の終了
後に上記空放電を開始することを特徴とする請求項６に
記載のドライエッチング方法。7. A common exhaust pump is connected to the preliminary exhaust chamber and the etching chamber, and the exhaust pump evacuates the preliminary exhaust chamber prior to evacuating the etching chamber. 7. The dry etching method according to claim 6, wherein the empty discharge is started after the evacuation of the preliminary evacuation chamber is completed.
には夫々別個の排気ポンプが接続され、上記予備排気室
の真空排気の途中で上記空放電を開始することを特徴と
する請求項６に記載のドライエッチング方法。8. A separate exhaust pump is connected to each of the preliminary exhaust chamber and the etching chamber, and the idle discharge is started during the evacuation of the preliminary exhaust chamber. 3. The dry etching method according to 1.
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