JPH02114523A - Semiconductor manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体の製造装置に関し、特に低圧力の下でエ
ツチングを行うエツチング装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly to an etching apparatus that performs etching under low pressure.
従来、この種の装置としては、マイクロ波プラズマエツ
チング装置が知られている。Conventionally, a microwave plasma etching apparatus is known as this type of apparatus.
従来のマイクロ波プラズマエツチング装置は、第５図に
示すように石英製エツチング室５０１の周囲に配置した
ソレノイドコイル５０３によって該エツチング室５０１
内に８７５ガウスの磁場を生成し、エツチング室５０１
の上部に配置したマイクロ波電極５０２により２．４５
ＧＨｚのマイクロ波を印加して、電子サイクロトロン共
鳴により電子を加熱し、エツチング室５０１内にプラズ
マを生成するものである６ウエハを載置するウェハステ
ージ５０４は、エツチング室５０１内の磁力線５０６に
対して垂直になるように配置され、ウェハステージ５０
４には、高周波電源５０５により、１３．５６ＭＨｚの
高周波が印加されている。In the conventional microwave plasma etching apparatus, as shown in FIG.
A magnetic field of 875 Gauss is generated within the etching chamber 501.
2.45 due to the microwave electrode 502 placed above the
A wafer stage 504 on which six wafers are placed is configured to apply GHz microwaves, heat electrons by electron cyclotron resonance, and generate plasma in the etching chamber 501. The wafer stage 50 is arranged vertically.
4, a high frequency of 13.56 MHz is applied by a high frequency power source 505.
したがって、ウェハステージ５０４上に搭載されたウェ
ハ５０７には磁力線５０６が垂直に作用してプラズマエ
ツチングが行われる。Therefore, the magnetic lines of force 506 act perpendicularly to the wafer 507 mounted on the wafer stage 504, and plasma etching is performed.
上述した従来のマイクロ波プラズマエツチング装置は、
磁力線５０６がウェハ１０８の表面に対して垂直方向に
形成するため、電子は該磁力線５０６に沿ってウェハ１
０８の表面に到達して消滅することとなり、エツチング
室５０１内の圧力をｌｏ−３Ｔｏｒｒ程度までにしか下
げられないという欠点があった。The conventional microwave plasma etching apparatus described above is
Since the magnetic field lines 506 are formed perpendicularly to the surface of the wafer 108, electrons move along the magnetic field lines 506 to the wafer 108.
The problem is that the pressure inside the etching chamber 501 can only be lowered to about lo-3 Torr.
本発明の目的は上記課題を解消した半導体製造装置を提
供することにある。An object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing apparatus that solves the above problems.
上述した従来のマイクロ波プラズマエツチング装置に対
し、本発明はミラー磁場をウェハのエツチング面に平行
に形成し、かつ該ミラー磁場のミラー端でマイクロ波に
よる電子サイクロトロン共鳴加熱を行うという相違点を
有する。The present invention differs from the conventional microwave plasma etching apparatus described above in that a mirror magnetic field is formed parallel to the etching surface of the wafer, and electron cyclotron resonance heating is performed by microwaves at the mirror end of the mirror magnetic field. .
前記目的を達成するため、本発明はエツチング室内に形
成された磁場を利用してプラズマによりウェハのエツチ
ング処理を行う半導体製造装置において、前記磁場の磁
力線をウェハのエツチング面に対し平行に形成させるミ
ラー磁場形成手段と。To achieve the above object, the present invention provides a semiconductor manufacturing apparatus that etches a wafer with plasma using a magnetic field formed in an etching chamber, and a mirror that forms lines of magnetic force of the magnetic field parallel to the etching surface of the wafer. and a magnetic field forming means.
磁場のミラー端にマイクロ波による電子サイクロトロン
共鳴加熱を行う加熱手段とを有するものである。A heating means for performing electron cyclotron resonance heating using microwaves is provided at the mirror end of the magnetic field.
次に本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.
（実施例１）
第１図は本発明の実施例１を示す縦断面図、第２図は第
１図のＡ−Ａ線断面図である。(Example 1) FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view showing Example 1 of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A--A in FIG. 1.
図において、エツチング室は両端開孔の筒形エツチング
チャンバ１０１ と、該エツチングチャンバ１０１の両
端開孔部に気密に結合され口部１０２ａにかけてテーパ
状に縮径したカップ形石英製チャンバ１０２とからなる
。In the figure, the etching chamber consists of a cylindrical etching chamber 101 with openings at both ends, and a cup-shaped quartz chamber 102 that is airtightly connected to the openings at both ends of the etching chamber 101 and has a tapered diameter toward the opening 102a. .
前記エツチングチャンバ１０１と石英チャンバ１０２と
の接合部の外周及び石英チャンバ１０２の口部１０２ａ
の外周に、プラズマ閉じ込め用ミラー磁場の磁力線１０
７を第１図において略水平方向に形成するソレノイドコ
イル１０５．１０４の組が各々同軸に配置されている。The outer periphery of the joint between the etching chamber 101 and the quartz chamber 102 and the mouth 102a of the quartz chamber 102
On the outer periphery of the mirror magnetic field for plasma confinement, magnetic field lines 10
A set of solenoid coils 105 and 104 forming 7 in a substantially horizontal direction in FIG. 1 are each arranged coaxially.
該石英チャンバ１０２の口部１０２ａには、前記ミラー
磁場のミラー端にて電子の加熱を行うマイクロ波電極１
０３が取付けられている。At the mouth 102a of the quartz chamber 102, there is a microwave electrode 1 for heating electrons at the mirror end of the mirror magnetic field.
03 is installed.
エツチングチャンバ１０１には、第２図に示すように側
面を開孔して排気ポート２０１が取付けられ、下面を円
筒形に立上らせて中心にウェハ設置窓１０１ａが開孔さ
れている。該ウェハ設置窓１０１ａには、ウェハ１０８
のエツチング面をミラー磁場の磁力線１０７に平行に保
持して該ウェハ１０８を搭載させるウェハステージ１０
６が設置されており、該ウェハステージ１０６は高周波
電源２０２に接続されている。As shown in FIG. 2, an exhaust port 201 is attached to the etching chamber 101 by opening a hole in the side surface thereof, and a wafer installation window 101a is opened in the center of the cylindrical shape of the lower surface. The wafer 108 is placed in the wafer installation window 101a.
A wafer stage 10 on which the wafer 108 is mounted while holding the etched surface parallel to the magnetic lines of force 107 of the mirror magnetic field.
6 is installed, and the wafer stage 106 is connected to a high frequency power source 202.
実施例において、ソレノイドコイル１０４及びソレノイ
ドコイル１０５に電流を流すことによってエツチングチ
ャンバ１０１内にミラー磁場を形成しその磁力［１０７
をウェハステージ１０６上のウェハ１０８のエツチング
面に対し平行な方向に指向させる。In the embodiment, a mirror magnetic field is formed in the etching chamber 101 by passing current through the solenoid coil 104 and the solenoid coil 105, and the magnetic force [107
is directed in a direction parallel to the etching surface of the wafer 108 on the wafer stage 106.
ソレノイドコイル１０５によって生成される磁場は、石
英チャンバ１０２の口部１０２ａで８７５ガウスになる
ように設定しである。さらに、石英チャンバ１０２の口
部１０２ａに、マイクロ波型ｔ！ｉ！１０３によって２
．４５ＧＨｚのマイクロ波を印加し、この部分で電子サ
イクロトロン共鳴を行わせる。エツチングチャンバ１０
１内の電子は磁力線１０７に沿って運動し、石英チャン
バ１（１２の口部２０２ａでサイクロトロン共鳴による
加熱を受け、同時にミラー磁場のミラー効果によって再
びエツチングチャンバ１０１内に戻り閉じ込められる。The magnetic field generated by the solenoid coil 105 is set to be 875 Gauss at the mouth 102a of the quartz chamber 102. Furthermore, a microwave type t! i! 2 by 103
．． A microwave of 45 GHz is applied to cause electron cyclotron resonance to occur in this part. Etching chamber 10
The electrons in the etching chamber 1 move along the magnetic lines of force 107, are heated by cyclotron resonance at the mouth 202a of the quartz chamber 1 (12), and at the same time are returned to the etching chamber 101 and confined by the mirror effect of the mirror magnetic field.
この結果、エツチングチャンバ１０１内の圧力は１０−
’ 丁ｏｒｒ以下にすることが可能である。As a result, the pressure inside the etching chamber 101 is 10-
' It is possible to make it less than orr.
エツチングチャンバ１０１内の排気は前記排気ポート２
０１より行い、またウェハステージ１０６には高周波電
源２０２により、１３．５６ＭＨｚの高周波を印加する
。The exhaust inside the etching chamber 101 is discharged through the exhaust port 2.
01, and a high frequency of 13.56 MHz is applied to the wafer stage 106 by the high frequency power supply 202.
（実施例２）
第３図は本発明の実施例２を示す概略図、第４図は第３
図のプラズマ生成ユニットを示す断面図である。(Example 2) Figure 3 is a schematic diagram showing Example 2 of the present invention, and Figure 4 is a schematic diagram showing Example 2 of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view showing the plasma generation unit shown in the figure.
図において、第１図に示した装置の石英チャンバ１０２
の口部に各々プラズマ生成ユニット３０１が取付けられ
ている。In the figure, a quartz chamber 102 of the apparatus shown in FIG.
A plasma generation unit 301 is attached to the mouth of each of the two.
プラズマ生成ユニット３０１は、ガス導入口４０１ａを
有する筒状のホロカソード４０１ と、石英チャンバ１
０２の口部に接合するアノード４０２と、該アノード４
０２と前記ホロカソード４０１間に介装した絶縁体４０
３とで構成されている。アノード４０２と絶縁体４０３
はホロカソード４０１のガス導入口４０１ａと同軸の開
孔を有している。The plasma generation unit 301 includes a cylindrical hollow cathode 401 having a gas inlet 401a, and a quartz chamber 1.
an anode 402 joined to the mouth of the anode 02;
02 and the insulator 40 interposed between the hollow cathode 401
It is composed of 3. Anode 402 and insulator 403
has an opening coaxial with the gas inlet 401a of the hollow cathode 401.
ガスをホロカソード４０１のガス導入口４０１ａより導
入し、絶縁体４０３をはさんだアノード４０２との間で
放電をおこし、プラズマを生成する。このプラズマは、
アノード４０２の開孔より石英チャンバ１０２に流れ込
む。Gas is introduced through the gas inlet 401a of the hollow cathode 401, and discharge is caused between the anode 402 and the anode 402 sandwiching the insulator 403, thereby generating plasma. This plasma is
It flows into the quartz chamber 102 through the opening in the anode 402 .
本実施例によれば、ホロカソード４０１内の圧力を１０
−’Ｔｏｒｒ−１０Ｔｏｒｒで作動させるため、高密度
のプラズマを生成することができ、エツチングチャンバ
内の圧力を１Ｏ−５Ｔｏｒｒ以下にできるという利点が
ある。According to this embodiment, the pressure inside the hollow cathode 401 is reduced to 10
Since the etching chamber is operated at -10 Torr, high-density plasma can be generated, and the pressure inside the etching chamber can be reduced to 10-5 Torr or less.
以上説明したように本発明は、ウェハのエツチング面に
対して平行にミラー磁場の磁力線を発生させることによ
り、その磁力線に沿って運動する電子はミラー磁場のミ
ラー端でミラー効果によりエツチング室内に返り、電子
の閉じ込め効率を上げることができる。また、ミラー端
に高周波電極を配置し、電子サイクロトロン共鳴加熱を
行うことで、電子の磁力線に対する垂直な方向の速度を
高め、ロスコーン内の電子もミラー効果によりエツチン
グ室内に閉じ込めることができる。さらに、電子サイク
ロトロン共鳴加熱により、電子温度を上げ、プラズマの
電離度を高めることができる。As explained above, the present invention generates lines of magnetic force of a mirror magnetic field parallel to the etching surface of the wafer, so that electrons moving along the lines of magnetic force are returned to the etching chamber by the mirror effect at the mirror end of the mirror magnetic field. , the electron confinement efficiency can be increased. In addition, by arranging a high-frequency electrode at the end of the mirror and performing electron cyclotron resonance heating, the velocity of electrons in the direction perpendicular to the magnetic field lines can be increased, and the electrons in the loss cone can also be confined within the etching chamber due to the mirror effect. Furthermore, by electron cyclotron resonance heating, it is possible to raise the electron temperature and increase the degree of ionization of the plasma.
イオンに関しても同様に、ミラー効果によってエツチン
グチャンバ内に有効に閉じ込めることができ、しかもイ
オンの場合は電子に比ベラーマ半径が大きいため、ウェ
ハ上には容易に到達でき、以上のことにより１Ｏ−３Ｔ
ｏｒｒ’以下の低圧力領域でもエツチングできる効果が
ある。Similarly, ions can be effectively confined in the etching chamber due to the mirror effect, and since ions have a larger beam radius than electrons, they can easily reach the wafer.
It has the effect of being able to perform etching even in a low pressure region below orr'.
第１図は本発明の第１の実施例を示す縦断面図、第２図
は第１図のＡ−Ａ線断面図、第３図は本発明の第２の実
施例を示す概略図、第４図は第３図のプラズマ生成ユニ
ットの断面図、第５図は従来例を示す縦断面図である。
１０１・・・エツチングチャンバ １０１ａ・・・ウェ
ハ設置窓１０２・・・石英チャンバ １０２ａ・
・・口部１０３・・・マイクロ波電極
１０４．１０５・・・ソレノイドコイル１０６・・・ウ
ェハステージ １０７・・・磁力線２０１・・・排
気ポート ２０２・・・高周波電源３０１・・
・プラズマ生成ユニット４０１・・・ホロカソード４０
１ａ・・・ガス導入口 ４０２・・・アノード
４０３・・・絶縁体FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line A-A in FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic diagram showing a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a sectional view of the plasma generation unit shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a conventional example. 101... Etching chamber 101a... Wafer installation window 102... Quartz chamber 102a.
... Mouth part 103 ... Microwave electrode 104.105 ... Solenoid coil 106 ... Wafer stage 107 ... Line of magnetic force 201 ... Exhaust port 202 ... High frequency power supply 301 ...
・Plasma generation unit 401... Holocathode 40
1a...Gas inlet 402...Anode 403...Insulator
Claims (1)
ズマによりウェハのエッチング処理を行う半導体製造装
置において、前記磁場の磁力線をウェハのエッチング面
に対し平行に形成させるミラー磁場形成手段と、磁場の
ミラー端にマイクロ波による電子サイクロトロン共鳴加
熱を行う加熱手段とを有することを特徴とする半導体製
造装置。(1) In a semiconductor manufacturing apparatus that etches a wafer with plasma using a magnetic field formed in an etching chamber, a mirror magnetic field forming means for forming lines of magnetic force of the magnetic field parallel to the etching surface of the wafer; 1. A semiconductor manufacturing apparatus comprising: heating means for performing electron cyclotron resonance heating using microwaves at a mirror end.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63267562A JP2773157B2 (en) | 1988-10-24 | 1988-10-24 | Semiconductor manufacturing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP63267562A JP2773157B2 (en) | 1988-10-24 | 1988-10-24 | Semiconductor manufacturing equipment |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH02114523A true JPH02114523A (en) | 1990-04-26 |
| JP2773157B2 JP2773157B2 (en) | 1998-07-09 |
Family
ID=17446527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63267562A Expired - Lifetime JP2773157B2 (en) | 1988-10-24 | 1988-10-24 | Semiconductor manufacturing equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2773157B2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62224686A (en) * | 1986-03-26 | 1987-10-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Ion source |
| JPS63169031A (en) * | 1987-01-07 | 1988-07-13 | Hitachi Ltd | Dry etching method for deep groove of si substrate |
| JPS642321A (en) * | 1987-06-25 | 1989-01-06 | Toshiba Corp | Plasma etching device |
-
1988
- 1988-10-24 JP JP63267562A patent/JP2773157B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62224686A (en) * | 1986-03-26 | 1987-10-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Ion source |
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| JPS642321A (en) * | 1987-06-25 | 1989-01-06 | Toshiba Corp | Plasma etching device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2773157B2 (en) | 1998-07-09 |
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