JPH0455326B2 - - Google Patents
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- JPH0455326B2 JPH0455326B2 JP60016143A JP1614385A JPH0455326B2 JP H0455326 B2 JPH0455326 B2 JP H0455326B2 JP 60016143 A JP60016143 A JP 60016143A JP 1614385 A JP1614385 A JP 1614385A JP H0455326 B2 JPH0455326 B2 JP H0455326B2
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- etched
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- etching
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、半導体集積回路製造工程における配
線材料のパターン形成工程で使用される平行平板
形ドライエツチング装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a parallel plate type dry etching apparatus used in a pattern forming process of wiring material in a semiconductor integrated circuit manufacturing process.
半導体集積回路のより一層の高密度化を伴なつ
て使用される配線（通常はアルミニウム）パター
ンの最小寸法もますます細くなり、〜μｍ前後の
微細パターンも使用されている。これらの微細パ
ターンを形成するには、異方性エツチングの可能
なドライエツチングが必要である。ドライエツチ
ングには各種の方法が存在するが、基本的には放
電プラズマ中でハロゲン等の反応性ガスを活性化
し、これら活性種と被エツチング材とを結合させ
揮発性物質として排気除去するものである。ドラ
イエツチング反応には物理的反応を示す面と化学
的反応を示す面が共存している。物理的反応は、
主としてエネルギーイオンによつてエツチングさ
れる反応であり、その特徴としては異方性は優れ
ているが試料選択性が乏しい。一方、化学的反応
は主として中性活性種によるものであり、試料選
択性は優れているが等方性エツチングが行なわれ
る。
As the density of semiconductor integrated circuits increases, the minimum dimensions of the wiring (usually aluminum) patterns used become increasingly thinner, and fine patterns of around .mu.m are now being used. In order to form these fine patterns, dry etching, which is capable of anisotropic etching, is required. There are various methods for dry etching, but the basic method is to activate reactive gases such as halogen in discharge plasma, combine these active species with the material to be etched, and remove them by exhaust as volatile substances. be. In a dry etching reaction, both physical and chemical reactions coexist. The physical reaction is
This reaction is mainly etched by energetic ions, and its characteristics include excellent anisotropy but poor sample selectivity. On the other hand, chemical reactions are mainly caused by neutral active species, and although sample selectivity is excellent, isotropic etching is performed.
上記両方の反応のうちどちらが支配的であるか
は、エツチング方式、使用ガス、被エツチング材
によつても異なるが、顕著な例はアルミニウム膜
をエツチングする場合である。アルミニウム膜は
塩素（Cl2）ガスでエツチングされるが、この反
応は著しく化学反応的であり、アルミニウム膜ほ
プラズマの助けがなくてもCl2ガスを吹き付けた
だけでもエツチングが進行する。 Which of the above two reactions is dominant varies depending on the etching method, the gas used, and the material to be etched, but a notable example is when etching an aluminum film. Aluminum films are etched with chlorine (Cl 2 ) gas, but this reaction is extremely chemically reactive, and etching progresses on aluminum films simply by spraying Cl 2 gas without the aid of plasma.
ところで、上述したように化学的反応が支配的
であるアルミニウム膜などの物質を被エツチング
材とするドライエツチングを行なう場合、エツチ
ングガスの流れの分布によつてエツチング速度の
分布が大きく変わるという問題がある。したがつ
て、平行平板形ドライエツチング装置を使用する
場合、一対の対向電極の電極間距離とか被エツチ
ング材の寸法を他の要因のために変化させたとき
にはエツチングガスの流れの分布が変化して被エ
ツチング材の面内におけるエツチング速度の均一
性（面内均一性）が変化するという現象が生じ
る。そこで、上記エツチング速度の面内均一性を
良くするためには、前記電極間距離とか被エツチ
ング材の寸法を変化させた後に改めてエツチング
条件等を変化させて最適条件を探し出す必要が生
じるので面倒な手数が必要になるという欠点があ
つた。
By the way, as mentioned above, when dry etching is performed using a material to be etched, such as an aluminum film, in which chemical reactions are predominant, there is a problem in that the distribution of etching speed changes greatly depending on the distribution of the flow of etching gas. be. Therefore, when using a parallel plate type dry etching apparatus, if the distance between a pair of opposing electrodes or the dimensions of the material to be etched are changed due to other factors, the distribution of the etching gas flow will change. A phenomenon occurs in which the uniformity of the etching rate within the plane of the material to be etched (in-plane uniformity) changes. Therefore, in order to improve the in-plane uniformity of the etching rate, it is necessary to change the distance between the electrodes and the dimensions of the material to be etched, and then change the etching conditions again to find the optimum conditions, which is a tedious process. The drawback was that it required a lot of work.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、
電極間距離や被エツチング材の寸法を変えてもエ
ツチング速度の面内均一性が良いエツチング条件
を極めて容易に設定することが可能になる平行平
板形ドライエツチング装置を提供するものであ
る。
The present invention was made in view of the above circumstances, and
The present invention provides a parallel plate type dry etching device that allows extremely easy setting of etching conditions with good in-plane uniformity of etching rate even when changing the distance between electrodes and the dimensions of the material to be etched.
即ち、本発明は、電極間距離を可変設定可能な
構造を有する平行平板形ドライエツチング装置に
おいて、被エツチング材を載置する一方の電極に
対向し、前記被エツチング材１つにつき１つ設け
られる他方の電極には前記被エツチング材に対向
する領域にエツチングガス噴出孔が多数形成さ
れ、エツチング室を形成する真空容器の外部から
導入されるエツチングガスが上記エツチングガス
噴出孔を通してエツチング室内に噴出する構造を
有し、前記被エツチング材の半径をR0、前記他
方の電極の電極面の中心から最も外側のエツチン
グガス噴出孔までの距離をＲ、前記電極間距離を
Ｇ、定数をＡで表した場合に、Ｒ＝−AG＋R0の
関係をほぼ満足することを特徴とするものであ
る。
That is, the present invention provides a parallel plate type dry etching apparatus having a structure in which the distance between electrodes can be variably set. A large number of etching gas ejection holes are formed in the other electrode in a region facing the material to be etched, and the etching gas introduced from the outside of the vacuum container forming the etching chamber is ejected into the etching chamber through the etching gas ejection holes. R 0 is the radius of the material to be etched, R is the distance from the center of the electrode surface of the other electrode to the outermost etching gas nozzle, G is the distance between the electrodes, and A is the constant. It is characterized in that the relationship R=-AG+R 0 is substantially satisfied in this case.
このようにすれば、前記電極間距離とか被エツ
チング材の寸法を変化させた場合でも被エツチン
グ材に対するガス流の分布がほぼ一定になるの
で、前式に基づく計算およびこの計算結果により
得られるＲを有する電極を使用するだけの簡易な
作業だけでエツチング速度の面内均一性が良好に
得られる。 In this way, even if the distance between the electrodes or the dimensions of the material to be etched are changed, the distribution of the gas flow to the material to be etched will be almost constant, so the calculation based on the previous equation and the R obtained by this calculation result will be Excellent in-plane etching rate uniformity can be obtained by simply using an electrode having a .
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細
に説明する。第１図において、１０はエツチング
室を形成する真空容器であつて接地されており、
その内部（エツチング室１１）には上下側で相対
向する平行平板形の上部電極１２および下部電極
１３が設けられており、この両電極１２，１３相
互間の距離を可変設定可能になつている。１４は
被エツチング材であり、所定の直径の半導体ウエ
ハの表面上に主として化学的反応でエツチングさ
れるアルミニウムを主成分とする合金膜が形成さ
れた上にレジストパターンが形成されたものであ
つて、前記下部電極１３上にスペーサ（図示せ
ず）を介してたとえば１枚だけ載置されている。
この下部電極１３は、真空容器１０に対して電気
的に絶縁されており、マツチングネツトワーク１
５を介して高周波（たとえば13.56MHz）電力発
生用の高周波電源１６に接続されている。これに
対して、前記上部電極１２は中空状になつてお
り、その中央部はエツチングガス導入管１７に連
通すると共に設置されており、さらに前記被エツ
チング材１４に対向する電極面には第２図に示す
ように被エツチング材１４に対向してほぼ円形に
配置された多数の小さなエツチングガス噴出孔１
８が設けられている。なお、１９は真空容器１０
のガス排気孔、２０は下部電極１３を冷却するた
めの冷却水の出入口、２１は真空容器１０を一定
温度に加熱するためのヒータコイルである。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In FIG. 1, 10 is a vacuum container forming an etching chamber and is grounded.
Inside the etching chamber 11, there are provided an upper electrode 12 and a lower electrode 13 in the form of parallel plates facing each other on the upper and lower sides, and the distance between the two electrodes 12 and 13 can be variably set. . Reference numeral 14 denotes a material to be etched, which has a resist pattern formed on the surface of a semiconductor wafer of a predetermined diameter, on which an alloy film mainly composed of aluminum is etched by a chemical reaction. For example, only one sheet is placed on the lower electrode 13 with a spacer (not shown) interposed therebetween.
This lower electrode 13 is electrically insulated with respect to the vacuum vessel 10, and is connected to the matching network 1.
5 to a high frequency power source 16 for generating high frequency (for example, 13.56 MHz) power. On the other hand, the upper electrode 12 has a hollow shape, and its central part communicates with the etching gas introduction pipe 17 and is installed therein, and a second electrode is provided on the electrode surface facing the material to be etched 14. As shown in the figure, a large number of small etching gas ejection holes 1 are arranged in a substantially circular shape facing the material to be etched 14.
8 is provided. In addition, 19 is the vacuum container 10
20 is a cooling water inlet/outlet for cooling the lower electrode 13, and 21 is a heater coil for heating the vacuum vessel 10 to a constant temperature.
上記ドライエツチング装置においては、真空容
器１０の外部からエツチングガス導入管１７を通
して導入されたエツチングガスは上部電極１２の
多数のガス噴出孔１８からエツチング室１１内部
に噴出される。そして、高周波電源１６からの高
周波電力が両電極１２，１３間に印加されること
によつて反応性イオンエツチング方式によるドラ
イエツチングが行なわれる。 In the dry etching apparatus described above, the etching gas introduced from the outside of the vacuum chamber 10 through the etching gas introduction pipe 17 is ejected into the etching chamber 11 from the numerous gas ejection holes 18 of the upper electrode 12. Then, by applying high frequency power from the high frequency power source 16 between the electrodes 12 and 13, dry etching is performed using a reactive ion etching method.
ここで、被エツチング材１４の半径をR0、上
部電極１２におけるガス噴出孔形成領域の半径
（換言すれば上部電極１２の電極面における中心
から最も外側のガス噴出孔までの距離）をＲ、電
極間距離をＧで表わすものとする。また、上記Ｇ
をたとえば70mmに固定し、被エツチング材１４と
して表面にアルミニウム膜が形成された直径が約
127mm（５インチ）の半導体ウエハ（つまり、R0
≒63.5mm）を使用し、エツチングガスとして塩素
系ガス（たとえばBCl2とCl2との混合ガス）を使
用した場合、上部電極１２のＲをいろいろと変化
させたとき（つまり、それぞれＲが異なる複数の
上部電極を順次交換して使用したとき）、第３図
に示すようにＲ≒39mmのときにエツチング速度の
面内均一性が良好であつた。このことから次の関
係式(1)が得られると共に定数Ａは約0.34であるこ
とが算出される。 Here, the radius of the material to be etched 14 is R 0 , the radius of the gas nozzle formation area in the upper electrode 12 (in other words, the distance from the center to the outermost gas nozzle on the electrode surface of the upper electrode 12 ) is R, Let G represent the distance between the electrodes. In addition, the above G
is fixed at, for example, 70 mm, and the diameter of the material to be etched 14 on which the aluminum film is formed is approximately 70 mm.
127 mm (5 inch) semiconductor wafer (i.e. R 0
≒ 63.5 mm) and a chlorine-based gas (e.g. a mixed gas of BCl 2 and Cl 2 ) is used as the etching gas, when the R of the upper electrode 12 is varied variously (in other words, each R is different). When a plurality of upper electrodes were replaced in sequence), as shown in FIG. 3, when R≈39 mm, the in-plane uniformity of the etching rate was good. From this, the following relational expression (1) is obtained, and the constant A is calculated to be approximately 0.34.
Ｒ＝−AG＋R0…… (1)
Ａ＝R0−Ｒ／Ｇ＝63.5−40／70＝23.5／70≒0.34
……
(2)
このように均一性が良いエツチング条件におい
て定数Ａを求めておくことにより、電極間距離Ｇ
とか被エツチング材１４の寸法（2R0）を変化さ
せた場合でも前式(1)の関係式をほぼ満足するＲを
算出してこのＲを有する上部電極を使用すれば、
被エツチング材上のガス流の分布を一定に保つこ
とができるのでエツチング速度の面内均一性が良
好に得られる。したがつて、非常に簡単な手数だ
けで、つまり改めてエツチング条件を探し出すた
めの面倒な手数を必要としないでエツチング速度
の面内均一性が良好に得られる。因みに、Ｇ＝
100mmにする必要が生じた場合には
Ｒ＝63.5−0.34×100＝63.5−34＝29.5mm
が求まるのでＲ≒30mmの上部電極に交換すればよ
い。また、ウエハを５インチのものから約152.4
（６インチ）のもの（つまり、R0＝76.2mm）に交
換して下部電極１３上に載置した場合には、Ｇ＝
70mmのとき
Ｒ＝76.2−0.34×70＝76.2−23.8＝5.4mm
が求まるのでＲ≒52mmの上部電極に交換すればよ
い。 R=-AG+R 0 ... (1) A=R 0 -R/G=63.5-40/70=23.5/70≒0.34
(2) By determining the constant A under such etching conditions with good uniformity, the distance between the electrodes G
Even if the dimensions (2R 0 ) of the material to be etched 14 are changed, if R is calculated that almost satisfies the relational expression (1) above, and an upper electrode having this R is used,
Since the distribution of the gas flow on the material to be etched can be kept constant, good in-plane uniformity of the etching rate can be obtained. Therefore, good in-plane uniformity of etching rate can be obtained with very simple steps, that is, without the need for troublesome steps to find etching conditions anew. By the way, G=
If it becomes necessary to set it to 100 mm, R = 63.5 - 0.34 x 100 = 63.5 - 34 = 29.5 mm, so just replace it with an upper electrode with R≒30 mm. Also, from a 5 inch wafer to approximately 152.4
(6 inches) (that is, R 0 = 76.2 mm) and placed it on the lower electrode 13, G =
When it is 70mm, R=76.2-0.34×70=76.2-23.8=5.4mm, so you can replace it with the upper electrode with R≒52mm.
なお、本発明は一度に処理する半導体ウエハの
枚数が１枚である（いわゆる枚葉状である）場合
にウエハとガス流との関係を一定に設定すること
が容易であるので特に有効であり、真空容器１０
の複数のガス排気孔１９が下部電極１３の周辺で
下部電極１３を中心に対称的な位置に設けられて
いる場合に、被エツチング材上のガス流が平均下
されるのでエツチング速度の面内均一性が一層良
好になる。 Note that the present invention is particularly effective when the number of semiconductor wafers to be processed at one time is one (so-called single wafer type), since it is easy to set the relationship between the wafer and the gas flow to be constant. Vacuum container 10
When a plurality of gas exhaust holes 19 are provided around the lower electrode 13 at symmetrical positions with the lower electrode 13 as the center, the gas flow on the material to be etched is averaged down, so that the in-plane etching rate is The uniformity is better.
上述したように本発明の平行平板形ドライエツ
チング装置によれば、電極間距離や被エツチング
材の寸法を変えても、エツチング速度の面内均一
性が良いエツチング条件を極めて容易に設定する
ことができる。
As described above, according to the parallel plate type dry etching apparatus of the present invention, etching conditions with good in-plane uniformity of etching rate can be set extremely easily even if the distance between the electrodes and the dimensions of the material to be etched are changed. can.
第１図は本発明に係る平行平板形ドライエツチ
ング装置の一実施例を示す構成説明図、第２図は
第１図中の上部電極を取り出して被エツチング材
に対向する電極面を示す平面図、第３図は第１図
の装置においてエツチングガス噴出孔形成領域の
半径Ｒが相異なる上部電極を使用した場合におけ
るエツチング速度の面内均一性の実測データを示
す特性図である。
１０……真空容器、１１……エツチング室、１
２……上部電極、１３……下部電極、１４……被
エツチング材、１７……エツチングガス導入管、
１８……エツチングガス噴出孔、１９……ガス排
気孔。
FIG. 1 is a configuration explanatory diagram showing an embodiment of a parallel plate type dry etching apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the upper electrode in FIG. 1 taken out and showing the electrode surface facing the material to be etched. , and FIG. 3 are characteristic diagrams showing actually measured data of the in-plane uniformity of the etching rate when upper electrodes having etching gas nozzle forming regions having different radii R are used in the apparatus shown in FIG. 10...Vacuum container, 11...Etching chamber, 1
2... Upper electrode, 13... Lower electrode, 14... Material to be etched, 17... Etching gas introduction pipe,
18... Etching gas ejection hole, 19... Gas exhaust hole.
Claims (1)
行平板形ドライエツチング装置において、被エツ
チング材を載置する一方の電極に対向し、前記被
エツチング材１つにつき１つ設けられる他方の電
極には前記被エツチング材に対向する領域にエツ
チングガス噴出孔が多数形成され、エツチング室
を形成する真空容器の外部から導入されるエツチ
ングガスが上記エツチングガス噴出孔を通してエ
ツチング室内に噴出する構造を有し、前記被エツ
チング材の半径をR0前記他方の電極の電極面の
中心から最も外側のエツチングガス噴出孔までの
距離をＲ、前記電極間距離をＧ、定数をＡで表し
た場合に、 Ｒ＝−AG＋R0 の関係をほぼ満足することを特徴とする平行平板
形ドライエツチング装置。 ２ 前記被エツチング材は、主として化学的反応
でエツチングされるアルミニウムを主成分とする
合金膜が表面に形成された半導体ウエハであり、
前記エツチングガスは塩素系ガスであることを特
徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の平行平
板形ドライエツチング装置。 ３ 前記エツチングガス噴出孔の形成領域はほぼ
円形であることを特徴とする前記特許請求の範囲
第２項記載の平行平板形ドライエツチング装置。 ４ 前記真空容器に設けられるガス排気孔は、前
記被エツチング材を載置する一方の電極の周辺で
この電極を中心に対称な位置に複数設けられてい
ることを特徴とする前記特許請求の範囲第１項乃
至第３項のいずれかに記載の平行平板形ドライエ
ツチング装置。 ５ 前記エツチングガス噴出孔が形成されている
他方の電極は中空状に形成されており、その中央
部にエツチングガス導入管が連通していることを
特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の平行
平板形ドライエツチング装置。 ６ 前記一方の電極は、前記被エツチング材を大
きさの異なる別の被エツチング材に交換して載置
することが可能であり、前記他方の電極はエツチ
ングガス噴出孔形成領域の大きさが相異なるもの
との交換が可能であることを特徴とする前記特許
請求の範囲第１項記載の平行平板形ドライエツチ
ング装置。[Scope of Claims] 1. In a parallel plate dry etching device having a structure in which the distance between electrodes can be variably set, one electrode is provided for each material to be etched, facing one electrode on which a material to be etched is placed. A large number of etching gas ejection holes are formed in the area facing the material to be etched on the other electrode, and the etching gas introduced from the outside of the vacuum container forming the etching chamber is ejected into the etching chamber through the etching gas ejection holes. The radius of the material to be etched is R , the distance from the center of the electrode surface of the other electrode to the outermost etching gas nozzle is R, the distance between the electrodes is G, and the constant is A. A parallel plate type dry etching apparatus characterized in that the relationship R=-AG+R 0 is substantially satisfied when: 2. The material to be etched is a semiconductor wafer on whose surface an alloy film mainly composed of aluminum is etched by a chemical reaction,
2. A parallel plate type dry etching apparatus according to claim 1, wherein said etching gas is a chlorine gas. 3. The parallel plate type dry etching apparatus according to claim 2, wherein the formation area of the etching gas injection hole is approximately circular. 4. A plurality of gas exhaust holes provided in the vacuum container are provided around one electrode on which the material to be etched is placed, and at symmetrical positions with this electrode as the center. Parallel plate type dry etching apparatus according to any one of items 1 to 3. 5. The other electrode in which the etching gas ejection hole is formed is formed in a hollow shape, and an etching gas introduction pipe is communicated with the central part thereof. Parallel plate type dry etching equipment. 6. The one electrode can be mounted by replacing the material to be etched with another material to be etched of a different size, and the other electrode can be mounted so that the etching gas nozzle formation area is compatible in size. The parallel plate type dry etching apparatus according to claim 1, wherein the dry etching apparatus can be replaced with a different one.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60016143A JPS61174721A (en) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | Parallel and flat type dry etching apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60016143A JPS61174721A (en) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | Parallel and flat type dry etching apparatus |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7710295A Division JPH0822982A (en) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | Method for setting etching conditions for dry etching equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61174721A JPS61174721A (en) | 1986-08-06 |
| JPH0455326B2 true JPH0455326B2 (en) | 1992-09-03 |
Family
ID=11908273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60016143A Granted JPS61174721A (en) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | Parallel and flat type dry etching apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61174721A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (4)
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-
1985
- 1985-01-30 JP JP60016143A patent/JPS61174721A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61174721A (en) | 1986-08-06 |
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