JP2001077089A - マグネトロンプラズマ処理装置 - Google Patents
マグネトロンプラズマ処理装置Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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-
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- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被処理体の処理空間の所望の位置に局部的に
強磁場強度部分を形成して、処理空間のプラズマ密度を
高くすることができるマグネトロンプラズマ処理装置を
提供すること。 【解決手段】 基板30にマグネトロンプラズマ処理を施
すに際し、複数の異方性セグメント磁石22をチャンバー
1の周囲にリング状に配置してなるダイポールリング磁
石21を設け、電極間1,16の電界方向に直交する平面内に
おいて、磁場方向に直交する方向に沿って、Ｅ側からＷ
側へ向かって磁場強度が小さくなる磁場勾配を形成し、
かつ、複数の異方性セグメント磁石22を、被処理基板30
のＥ側端部の領域A近傍に領域AにＮ極を向けて配置され
る異方性セグメント磁石からなる第１部分aと、領域A近
傍に領域AにＳ極を向けて配置される異方性セグメント
磁石からなる第２部分bとを含むようにし、領域Ａの磁
場強度を局部的に高くする。
強磁場強度部分を形成して、処理空間のプラズマ密度を
高くすることができるマグネトロンプラズマ処理装置を
提供すること。 【解決手段】 基板30にマグネトロンプラズマ処理を施
すに際し、複数の異方性セグメント磁石22をチャンバー
1の周囲にリング状に配置してなるダイポールリング磁
石21を設け、電極間1,16の電界方向に直交する平面内に
おいて、磁場方向に直交する方向に沿って、Ｅ側からＷ
側へ向かって磁場強度が小さくなる磁場勾配を形成し、
かつ、複数の異方性セグメント磁石22を、被処理基板30
のＥ側端部の領域A近傍に領域AにＮ極を向けて配置され
る異方性セグメント磁石からなる第１部分aと、領域A近
傍に領域AにＳ極を向けて配置される異方性セグメント
磁石からなる第２部分bとを含むようにし、領域Ａの磁
場強度を局部的に高くする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被処理基板に対してマグネトロンプラズマによる処理を
行うマグネトロンプラズマ処理装置に関する。
被処理基板に対してマグネトロンプラズマによる処理を
行うマグネトロンプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、比較的低圧雰囲気にて高密度のプ
ラズマを生成して微細加工のエッチングを行うマグネト
ロンプラズマエッチング装置が実用化されている。この
装置は、永久磁石をチャンバーの上方に配置し、永久磁
石から漏洩した磁場を半導体ウエハに対して水平に印加
するとともに、これに直交する高周波電界を印加して、
その際に生じる電子のドリフト運動を利用して極めて高
効率でエッチングするものである。
ラズマを生成して微細加工のエッチングを行うマグネト
ロンプラズマエッチング装置が実用化されている。この
装置は、永久磁石をチャンバーの上方に配置し、永久磁
石から漏洩した磁場を半導体ウエハに対して水平に印加
するとともに、これに直交する高周波電界を印加して、
その際に生じる電子のドリフト運動を利用して極めて高
効率でエッチングするものである。
【０００３】このようなマグネトロンプラズマにおいて
は、電子のドリフト運動に寄与するのは電界に垂直な磁
場、すなわち半導体ウエハに対して水平な磁場である
が、上記装置では必ずしも均一な水平磁場が形成されて
いないことから、プラズマの均一性が十分ではなく、エ
ッチング速度の不均一や、チャージアップダメージ等が
生じるという問題がある。
は、電子のドリフト運動に寄与するのは電界に垂直な磁
場、すなわち半導体ウエハに対して水平な磁場である
が、上記装置では必ずしも均一な水平磁場が形成されて
いないことから、プラズマの均一性が十分ではなく、エ
ッチング速度の不均一や、チャージアップダメージ等が
生じるという問題がある。
【０００４】このような問題を回避するために、チャン
バー内の処理空間において半導体ウエハに対して一様な
水平磁場を形成することが要望されており、そのような
磁場を発生することができる磁石としてダイポールリン
グ磁石が知られている。図９に示すように、このダイポ
ールリング磁石１０２は、チャンバー１０１の外側に複
数の異方性セグメント柱状磁石１０３をリング状に配置
したものであり、これら複数の異方性セグメント柱状磁
石１０３の磁化の方向を少しずつずらして全体として一
様な水平磁場Ｂを形成するものである。なお、図９は装
置を上から見た図（平面図）であり、磁場方向の基端側
をＮ、先端側をＳ、これらから９０°の位置をＥおよび
Ｗで示している。また、図９において、参照符号１００
は半導体ウエハである。
バー内の処理空間において半導体ウエハに対して一様な
水平磁場を形成することが要望されており、そのような
磁場を発生することができる磁石としてダイポールリン
グ磁石が知られている。図９に示すように、このダイポ
ールリング磁石１０２は、チャンバー１０１の外側に複
数の異方性セグメント柱状磁石１０３をリング状に配置
したものであり、これら複数の異方性セグメント柱状磁
石１０３の磁化の方向を少しずつずらして全体として一
様な水平磁場Ｂを形成するものである。なお、図９は装
置を上から見た図（平面図）であり、磁場方向の基端側
をＮ、先端側をＳ、これらから９０°の位置をＥおよび
Ｗで示している。また、図９において、参照符号１００
は半導体ウエハである。
【０００５】しかしながら、このようなダイポールリン
グ磁石によって形成される水平磁場は、図９においてＮ
からＳの一方向のみを向いている水平磁場であるため、
このままでは電子はドリフト運動を行って一方向に進
み、プラズマ密度の不均一を生じる。すなわち、電子
は、電界と磁界との外積方向、つまり電界が上から下に
向かって形成されている場合には、ＥからＷに向かって
ドリフト運動を行って進むため、Ｅ側ではプラズマ密度
が低く、Ｗ側でプラズマ密度が高いという不均一が生じ
る。
グ磁石によって形成される水平磁場は、図９においてＮ
からＳの一方向のみを向いている水平磁場であるため、
このままでは電子はドリフト運動を行って一方向に進
み、プラズマ密度の不均一を生じる。すなわち、電子
は、電界と磁界との外積方向、つまり電界が上から下に
向かって形成されている場合には、ＥからＷに向かって
ドリフト運動を行って進むため、Ｅ側ではプラズマ密度
が低く、Ｗ側でプラズマ密度が高いという不均一が生じ
る。
【０００６】このため、ダイポールリング磁石をその周
方向に沿って回転させて電子のドリフト運動の向きを変
化させることが行われているが、実際にはそれだけでは
広範囲にプラズマ密度を均一にすることはできない。
方向に沿って回転させて電子のドリフト運動の向きを変
化させることが行われているが、実際にはそれだけでは
広範囲にプラズマ密度を均一にすることはできない。
【０００７】そこで、電子のドリフト方向、つまり図９
のＥからＷに向かう方向に磁場勾配を形成し、電子のド
リフト運動に伴うプラズマの不均一を解消する技術が提
案されている（特開平９−２７２７８号公報）。この技
術では図１０に示すように、Ｗ側の異方性セグメント柱
状磁石を少なくしてＥからＷに向かう方向に磁場強度の
勾配を形成するものである。
のＥからＷに向かう方向に磁場勾配を形成し、電子のド
リフト運動に伴うプラズマの不均一を解消する技術が提
案されている（特開平９−２７２７８号公報）。この技
術では図１０に示すように、Ｗ側の異方性セグメント柱
状磁石を少なくしてＥからＷに向かう方向に磁場強度の
勾配を形成するものである。
【０００８】ところで、近年、益々デバイスの微細化が
要求されるようになっており、プラズマエッチング処理
ではより低圧下での処理が要求されている。低圧下にお
いて効率的なプラズマ処理を行うためにはプラズマ密度
をより上昇させることが必要となり、マグネトロンプラ
ズマ処理においては、そのために、磁場強度を上昇させ
ることが考えられる。
要求されるようになっており、プラズマエッチング処理
ではより低圧下での処理が要求されている。低圧下にお
いて効率的なプラズマ処理を行うためにはプラズマ密度
をより上昇させることが必要となり、マグネトロンプラ
ズマ処理においては、そのために、磁場強度を上昇させ
ることが考えられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、酸化膜
等の絶縁膜をエッチングする場合等には、チャージアッ
プダメージを回避するためにウエハが存在している部分
の磁場強度は２００Gauss程度が限度であるため、上述
の技術により磁場勾配を形成してプラズマの均一性を達
成することができたとしても、プラズマ密度を十分に高
めることができず、エッチングレートが不十分となるお
それがある。ウエハのＥ側端部外側部分に局部的に磁場
の強い領域が形成することができれば、ウエハにダメー
ジを与えずにプラズマ密度を上昇させることができると
考えられるが、従来は局部的に強磁場部分を形成するこ
とが困難であった。
等の絶縁膜をエッチングする場合等には、チャージアッ
プダメージを回避するためにウエハが存在している部分
の磁場強度は２００Gauss程度が限度であるため、上述
の技術により磁場勾配を形成してプラズマの均一性を達
成することができたとしても、プラズマ密度を十分に高
めることができず、エッチングレートが不十分となるお
それがある。ウエハのＥ側端部外側部分に局部的に磁場
の強い領域が形成することができれば、ウエハにダメー
ジを与えずにプラズマ密度を上昇させることができると
考えられるが、従来は局部的に強磁場部分を形成するこ
とが困難であった。
【００１０】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、被処理体の処理空間の所望の位置に局部的に
強磁場強度部分を形成して、処理空間のプラズマ密度を
高くすることができるマグネトロンプラズマ処理装置を
提供することを目的とする。
であって、被処理体の処理空間の所望の位置に局部的に
強磁場強度部分を形成して、処理空間のプラズマ密度を
高くすることができるマグネトロンプラズマ処理装置を
提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１発明は、被処理基板が装入され、真空に保持可
能なチャンバーと、前記チャンバー内に互いに対向して
設けられた一対の電極と、これら一対の電極の間に電界
を形成する電界形成手段と、チャンバー内に処理ガスを
供給する処理ガス供給手段と、前記一対の電極間の処理
空間に、電界方向と直交しかつ一方向に向かう磁場を形
成する磁場形成手段とを具備し、前記処理空間に、電極
に対して平行に被処理基板が配置された状態で該基板に
マグネトロンプラズマ処理を施すマグネトロンプラズマ
処理装置であって、前記磁場形成手段は、複数の異方性
セグメント磁石を前記チャンバーの周囲にリング状に配
置してなるダイポールリング磁石を有し、前記電極間の
電界方向に直交する平面内において、磁場方向に直交す
る方向に沿って、電子ドリフト方向上流側で磁場強度が
大きく下流側で磁場強度が小さくなる磁場勾配を形成
し、前記複数の異方性セグメント磁石は、被処理基板の
電子ドリフト方向上流側端部の外側に位置する所定領域
の近傍にその所定領域にＮ極を向けて配置される１また
は２以上の異方性セグメント磁石からなる第１部分と、
前記所定領域の近傍にその所定領域にＳ極を向けて配置
される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる
第２部分とを含み、これら第１部分および第２部分によ
り前記所定領域の磁場強度を局部的に高くすることを特
徴とするマグネトロンプラズマ処理装置被処理を提供す
る。
に、第１発明は、被処理基板が装入され、真空に保持可
能なチャンバーと、前記チャンバー内に互いに対向して
設けられた一対の電極と、これら一対の電極の間に電界
を形成する電界形成手段と、チャンバー内に処理ガスを
供給する処理ガス供給手段と、前記一対の電極間の処理
空間に、電界方向と直交しかつ一方向に向かう磁場を形
成する磁場形成手段とを具備し、前記処理空間に、電極
に対して平行に被処理基板が配置された状態で該基板に
マグネトロンプラズマ処理を施すマグネトロンプラズマ
処理装置であって、前記磁場形成手段は、複数の異方性
セグメント磁石を前記チャンバーの周囲にリング状に配
置してなるダイポールリング磁石を有し、前記電極間の
電界方向に直交する平面内において、磁場方向に直交す
る方向に沿って、電子ドリフト方向上流側で磁場強度が
大きく下流側で磁場強度が小さくなる磁場勾配を形成
し、前記複数の異方性セグメント磁石は、被処理基板の
電子ドリフト方向上流側端部の外側に位置する所定領域
の近傍にその所定領域にＮ極を向けて配置される１また
は２以上の異方性セグメント磁石からなる第１部分と、
前記所定領域の近傍にその所定領域にＳ極を向けて配置
される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる
第２部分とを含み、これら第１部分および第２部分によ
り前記所定領域の磁場強度を局部的に高くすることを特
徴とするマグネトロンプラズマ処理装置被処理を提供す
る。
【００１２】また、第２発明は、被処理基板が装入さ
れ、真空に保持可能なチャンバーと、前記チャンバー内
に互いに対向して設けられた一対の電極と、これら一対
の電極の間に電界を形成する電界形成手段と、チャンバ
ー内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、前記一
対の電極間の処理空間に、電界方向と直交しかつ一方向
に向かう磁場を形成する磁場形成手段とを具備し、前記
処理空間に、電極に対して平行に被処理基板が配置され
た状態で該基板にマグネトロンプラズマ処理を施すマグ
ネトロンプラズマ処理装置であって、前記磁場形成手段
は、複数の異方性セグメント磁石を前記チャンバーの周
囲にリング状に配置してなるダイポールリング磁石を有
し、前記電極間の電界方向に直交する平面内において、
磁場方向に直交する方向に沿って、電子ドリフト方向上
流側で磁場強度が大きく下流側で磁場強度が小さくなる
磁場勾配を形成し、前記複数の異方性セグメント磁石
は、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に
位置する第１の領域の近傍にその第１の領域にＮ極を向
けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石
からなる第１部分と、被処理基板の電子ドリフト方向上
流側端部の外側に前記第１の領域とは離隔して位置する
第２の領域の近傍にその第２の領域にＳ極を向けて配置
される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる
第２部分とを含み、これら第１部分および第２部分によ
り前記第１および第２の領域の磁場強度を局部的に高く
することを特徴とするマグネトロンプラズマ処理装置を
提供する。
れ、真空に保持可能なチャンバーと、前記チャンバー内
に互いに対向して設けられた一対の電極と、これら一対
の電極の間に電界を形成する電界形成手段と、チャンバ
ー内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、前記一
対の電極間の処理空間に、電界方向と直交しかつ一方向
に向かう磁場を形成する磁場形成手段とを具備し、前記
処理空間に、電極に対して平行に被処理基板が配置され
た状態で該基板にマグネトロンプラズマ処理を施すマグ
ネトロンプラズマ処理装置であって、前記磁場形成手段
は、複数の異方性セグメント磁石を前記チャンバーの周
囲にリング状に配置してなるダイポールリング磁石を有
し、前記電極間の電界方向に直交する平面内において、
磁場方向に直交する方向に沿って、電子ドリフト方向上
流側で磁場強度が大きく下流側で磁場強度が小さくなる
磁場勾配を形成し、前記複数の異方性セグメント磁石
は、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に
位置する第１の領域の近傍にその第１の領域にＮ極を向
けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁石
からなる第１部分と、被処理基板の電子ドリフト方向上
流側端部の外側に前記第１の領域とは離隔して位置する
第２の領域の近傍にその第２の領域にＳ極を向けて配置
される１または２以上の異方性セグメント磁石からなる
第２部分とを含み、これら第１部分および第２部分によ
り前記第１および第２の領域の磁場強度を局部的に高く
することを特徴とするマグネトロンプラズマ処理装置を
提供する。
【００１３】上記第１発明によれば、磁場形成手段は、
複数の異方性セグメント磁石を前記チャンバーの周囲に
リング状に配置してなるダイポールリング磁石を有し、
前記電極間の電界方向に直交する平面内において、磁場
方向に直交する方向に沿って、電子ドリフト方向上流側
で磁場強度が大きく下流側で磁場強度が小さくなる磁場
勾配を形成し、かつ、複数の異方性セグメント磁石が、
被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側部分に
位置する所定領域の近傍にその所定領域にＳ極を向けて
配置される１または２以上の異方性セグメント磁石から
なる第１部分と、前記所定領域の近傍にその所定領域に
Ｎ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメ
ント磁石からなる第２部分とを含むことにより、その所
定領域において、ダイポールリング磁石によって形成さ
れたダイポール磁場に局部的に磁場ベクトルの乱れを生
じさせることができ、その所定領域の磁場を局部的に強
くすることができる。したがって、被処理基板の電子ド
リフト方向上流側端部の外側部分に位置する所定領域に
おいて局部的に強磁場部分を形成することができ、処理
空間のプラズマ密度を高くすることができる。
複数の異方性セグメント磁石を前記チャンバーの周囲に
リング状に配置してなるダイポールリング磁石を有し、
前記電極間の電界方向に直交する平面内において、磁場
方向に直交する方向に沿って、電子ドリフト方向上流側
で磁場強度が大きく下流側で磁場強度が小さくなる磁場
勾配を形成し、かつ、複数の異方性セグメント磁石が、
被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側部分に
位置する所定領域の近傍にその所定領域にＳ極を向けて
配置される１または２以上の異方性セグメント磁石から
なる第１部分と、前記所定領域の近傍にその所定領域に
Ｎ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグメ
ント磁石からなる第２部分とを含むことにより、その所
定領域において、ダイポールリング磁石によって形成さ
れたダイポール磁場に局部的に磁場ベクトルの乱れを生
じさせることができ、その所定領域の磁場を局部的に強
くすることができる。したがって、被処理基板の電子ド
リフト方向上流側端部の外側部分に位置する所定領域に
おいて局部的に強磁場部分を形成することができ、処理
空間のプラズマ密度を高くすることができる。
【００１４】上記第２発明によれば、複数の異方性セグ
メント磁石が、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端
部の外側に位置する第１の領域の近傍にその第１の領域
にＮ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグ
メント磁石からなる第１部分と、被処理基板の電子ドリ
フト方向上流側端部の外側に前記第１の領域とは離隔し
て位置する第２の領域の近傍にその第２の領域にＳ極を
向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁
石からなる第２部分とを含むことにより、その２つの領
域において、ダイポールリング磁石によって形成された
ダイポール磁場に局部的に磁場ベクトルの乱れを生じさ
せることができ、その２つの領域の磁場を局部的に強く
することができる。これにより、被処理基板の電子ドリ
フト方向上流側端部の外側部分の広い領域に亘って強磁
場の等磁場領域を形成することができ、被処理基板の端
部領域近傍の広い範囲で電子が一斉にドリフトを開始さ
せることができるので、処理空間のプラズマ密度を一層
高くすることができる。
メント磁石が、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端
部の外側に位置する第１の領域の近傍にその第１の領域
にＮ極を向けて配置される１または２以上の異方性セグ
メント磁石からなる第１部分と、被処理基板の電子ドリ
フト方向上流側端部の外側に前記第１の領域とは離隔し
て位置する第２の領域の近傍にその第２の領域にＳ極を
向けて配置される１または２以上の異方性セグメント磁
石からなる第２部分とを含むことにより、その２つの領
域において、ダイポールリング磁石によって形成された
ダイポール磁場に局部的に磁場ベクトルの乱れを生じさ
せることができ、その２つの領域の磁場を局部的に強く
することができる。これにより、被処理基板の電子ドリ
フト方向上流側端部の外側部分の広い領域に亘って強磁
場の等磁場領域を形成することができ、被処理基板の端
部領域近傍の広い範囲で電子が一斉にドリフトを開始さ
せることができるので、処理空間のプラズマ密度を一層
高くすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実
施形態に係るマグネトロンプラズマエッチング装置を示
す断面図である。このエッチング装置は、気密に構成さ
れ、小径の上部１ａと大径の下部１ｂとからなる段つき
円筒状をなし、壁部が例えばアルミニウム製のチャンバ
ー１を有している。このチャンバー１内には、被処理体
である半導体ウエハ３０基板を水平に支持する支持テー
ブル２が設けられている。支持テーブル２は例えばアル
ミニウムで構成されており、絶縁板３を介して導体の支
持台４に支持されている。また、支持テーブル２の上方
の外周には導電性材料、例えば単結晶シリコンで形成さ
れた導電性フォーカスリング５が設けられている。上記
支持テーブル２と支持台４は、ボールねじ７を含むボー
ルねじ機構により昇降可能となっており、支持第４の下
方の駆動部分は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製のベローズ
８で覆われている。チャンバー１は接地されており、支
持テーブル２の中に冷媒流路（図示せず）が設けられて
冷却可能となっている。また、ベローズ８の外側にはベ
ローズカバー９が設けられている。
の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実
施形態に係るマグネトロンプラズマエッチング装置を示
す断面図である。このエッチング装置は、気密に構成さ
れ、小径の上部１ａと大径の下部１ｂとからなる段つき
円筒状をなし、壁部が例えばアルミニウム製のチャンバ
ー１を有している。このチャンバー１内には、被処理体
である半導体ウエハ３０基板を水平に支持する支持テー
ブル２が設けられている。支持テーブル２は例えばアル
ミニウムで構成されており、絶縁板３を介して導体の支
持台４に支持されている。また、支持テーブル２の上方
の外周には導電性材料、例えば単結晶シリコンで形成さ
れた導電性フォーカスリング５が設けられている。上記
支持テーブル２と支持台４は、ボールねじ７を含むボー
ルねじ機構により昇降可能となっており、支持第４の下
方の駆動部分は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製のベローズ
８で覆われている。チャンバー１は接地されており、支
持テーブル２の中に冷媒流路（図示せず）が設けられて
冷却可能となっている。また、ベローズ８の外側にはベ
ローズカバー９が設けられている。
【００１６】支持テーブル２には、マッチングボックス
１１を介してＲＦ電源１０が接続されている。ＲＦ電源
１０からは例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が支持
テーブル２に供給されるようになっている。一方、支持
テーブル２に対向してその上方には後述するシャワーヘ
ッド１６が互いに平行に設けられており、このシャワー
ヘッド１６は接地されている。したがって、これらは一
対の電極として機能する。
１１を介してＲＦ電源１０が接続されている。ＲＦ電源
１０からは例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が支持
テーブル２に供給されるようになっている。一方、支持
テーブル２に対向してその上方には後述するシャワーヘ
ッド１６が互いに平行に設けられており、このシャワー
ヘッド１６は接地されている。したがって、これらは一
対の電極として機能する。
【００１７】支持テーブル２の表面上には直径が３００
ｍｍの半導体ウエハ３０を静電吸着するための静電チャ
ック６が設けられている。この静電チャック６は絶縁体
６ｂの間に電極６ａが介在されて構成されており、電極
６ａには直流電源１２が接続されている。そして電極６
ａに電源１２から電圧が印加されることにより、クーロ
ン力によって半導体ウエハ３０が吸着される。
ｍｍの半導体ウエハ３０を静電吸着するための静電チャ
ック６が設けられている。この静電チャック６は絶縁体
６ｂの間に電極６ａが介在されて構成されており、電極
６ａには直流電源１２が接続されている。そして電極６
ａに電源１２から電圧が印加されることにより、クーロ
ン力によって半導体ウエハ３０が吸着される。
【００１８】支持テーブル２の内部には、図示しない冷
媒流路が形成されており、その中に適宜の冷媒を循環さ
せることによって、半導体ウエハ３０を所定の温度に制
御可能となっている。また、フォーカスリング５の外側
にはバッフル板１３が設けられている。バッフル板１３
は支持台４、ベローズ８を通してチャンバー１と導通し
ている。
媒流路が形成されており、その中に適宜の冷媒を循環さ
せることによって、半導体ウエハ３０を所定の温度に制
御可能となっている。また、フォーカスリング５の外側
にはバッフル板１３が設けられている。バッフル板１３
は支持台４、ベローズ８を通してチャンバー１と導通し
ている。
【００１９】チャンバー１の天壁部分には、支持テーブ
ル２に対向するようにシャワーヘッド１６が設けられて
いる。シャワーヘッド１６は、その下面に多数のガス吐
出孔１８が設けられており、かつその上部にガス導入部
１６ａを有している。そして、その内部には空間１７が
形成されている。ガス導入部１６ａにはガス供給配管１
５ａが接続されており、このガス供給配管１５ａの他端
には、エッチング用の反応ガスおよび希釈ガスからなる
処理ガスを供給する処理ガス供給系１５が接続されてい
る。反応ガスとしては、ハロゲン系のガス、希釈ガスと
しては、Ａｒガス、Ｈｅガス等、通常この分野で用いら
れるガスを用いることができる。
ル２に対向するようにシャワーヘッド１６が設けられて
いる。シャワーヘッド１６は、その下面に多数のガス吐
出孔１８が設けられており、かつその上部にガス導入部
１６ａを有している。そして、その内部には空間１７が
形成されている。ガス導入部１６ａにはガス供給配管１
５ａが接続されており、このガス供給配管１５ａの他端
には、エッチング用の反応ガスおよび希釈ガスからなる
処理ガスを供給する処理ガス供給系１５が接続されてい
る。反応ガスとしては、ハロゲン系のガス、希釈ガスと
しては、Ａｒガス、Ｈｅガス等、通常この分野で用いら
れるガスを用いることができる。
【００２０】このような処理ガスが、処理ガス供給系１
５から処理ガスがガス供給配管１５ａ、ガス導入部１６
ａを介してシャワーヘッド１６の空間１７に至り、ガス
吐出孔１８から吐出され、半導体ウエハ３０に形成され
た膜がエッチングされる。
５から処理ガスがガス供給配管１５ａ、ガス導入部１６
ａを介してシャワーヘッド１６の空間１７に至り、ガス
吐出孔１８から吐出され、半導体ウエハ３０に形成され
た膜がエッチングされる。
【００２１】処理室１の下部１ｂの側壁には、排気ポー
ト１９が形成されており、この排気ポート１９には排気
系２０が接続されている。そして排気系２０に設けられ
た真空ポンプを作動させることによりチャンバー１内を
所定の真空度まで減圧することができるようになってい
る。一方、処理室１の下部１ｂの側壁上側には、半導体
ウエハ３０の搬入出口を開閉するゲートバルブ２４が設
けられている。
ト１９が形成されており、この排気ポート１９には排気
系２０が接続されている。そして排気系２０に設けられ
た真空ポンプを作動させることによりチャンバー１内を
所定の真空度まで減圧することができるようになってい
る。一方、処理室１の下部１ｂの側壁上側には、半導体
ウエハ３０の搬入出口を開閉するゲートバルブ２４が設
けられている。
【００２２】一方、チャンバー１の上部１ａの周囲に
は、同心状に、ダイポールリング磁石２１が配置されて
おり、支持テーブル２とシャワーヘッド１６との間の空
間に磁界を及ぼすようになっている。このダイポールリ
ング磁石２１は、図示しないモータ等の回転手段により
回転可能となっている。
は、同心状に、ダイポールリング磁石２１が配置されて
おり、支持テーブル２とシャワーヘッド１６との間の空
間に磁界を及ぼすようになっている。このダイポールリ
ング磁石２１は、図示しないモータ等の回転手段により
回転可能となっている。
【００２３】このように構成されるマグネトロンプラズ
マエッチング装置においては、まず、ゲートバルブ２４
を開にして半導体ウエハ３０がチャンバー１内に搬入さ
れ、支持テーブル２に載置された後、支持テーブル２が
図示の位置まで上昇され、排気系２０の真空ポンプによ
り排気ポート１９を介してチャンバー１内が排気され
る。
マエッチング装置においては、まず、ゲートバルブ２４
を開にして半導体ウエハ３０がチャンバー１内に搬入さ
れ、支持テーブル２に載置された後、支持テーブル２が
図示の位置まで上昇され、排気系２０の真空ポンプによ
り排気ポート１９を介してチャンバー１内が排気され
る。
【００２４】チャンバー１内が所定の真空度になった
後、チャンバー１内には処理ガス供給系１５から所定の
処理ガスが導入され、チャンバー１内が所定の圧力、例
えば５０mTorrに保持され、この状態でＲＦ電源１０か
ら支持テーブル２に、周波数が例えば１３．５６ＭＨ
ｚ、パワーが例えば１０００〜５０００Ｗの高周波電力
が供給される。このとき、直流電源１１から静電チャッ
ク６の電極６ａに所定の電圧が印加され、半導体ウエハ
３０はクーロン力により吸着される。
後、チャンバー１内には処理ガス供給系１５から所定の
処理ガスが導入され、チャンバー１内が所定の圧力、例
えば５０mTorrに保持され、この状態でＲＦ電源１０か
ら支持テーブル２に、周波数が例えば１３．５６ＭＨ
ｚ、パワーが例えば１０００〜５０００Ｗの高周波電力
が供給される。このとき、直流電源１１から静電チャッ
ク６の電極６ａに所定の電圧が印加され、半導体ウエハ
３０はクーロン力により吸着される。
【００２５】この場合に、上述のようにして下部電極で
ある支持テーブル２に高周波電力が印加されることによ
り、上部電極であるシャワーヘッド１６と下部電極であ
る支持テーブル２との間には電界が形成される。一方、
処理室１の上部１ａにはダイポールリング磁石２１によ
り水平磁界が形成されているから、半導体ウエハ３０が
存在する処理空間には電子のドリフトによりマグネトロ
ン放電が生じ、それによって形成された処理ガスのプラ
ズマにより、半導体ウエハ３０上に形成された所定の膜
がエッチング処理される。
ある支持テーブル２に高周波電力が印加されることによ
り、上部電極であるシャワーヘッド１６と下部電極であ
る支持テーブル２との間には電界が形成される。一方、
処理室１の上部１ａにはダイポールリング磁石２１によ
り水平磁界が形成されているから、半導体ウエハ３０が
存在する処理空間には電子のドリフトによりマグネトロ
ン放電が生じ、それによって形成された処理ガスのプラ
ズマにより、半導体ウエハ３０上に形成された所定の膜
がエッチング処理される。
【００２６】次に、ダイポールリング磁石について説明
する。図２はチャンバー１の周囲に配置された状態のダ
イポールリング磁石の水平断面図である。
する。図２はチャンバー１の周囲に配置された状態のダ
イポールリング磁石の水平断面図である。
【００２７】これらの図に示すように、ダイポールリン
グ磁石２１は、複数の異方性セグメント柱状磁石２２が
リング状の磁性体のケーシング２３に取り付けられて構
成されている。この例では、円柱状をなす３０個の異方
性セグメント柱状磁石２２がリング状に配置されてい
る。しかし、異方性セグメント柱状磁石の数はこの例に
限定されるものではなく、その断面形状もこの例のよう
に円に限らず、正方形、長方形、台形等、任意の形状を
採用することができる。異方性セグメント柱状磁石２２
を構成する磁石材料も特に限定されるものではなく、例
えば、希土類系磁石、フェライト系磁石、アルニコ磁石
等、公知の磁石材料を適用することができる。
グ磁石２１は、複数の異方性セグメント柱状磁石２２が
リング状の磁性体のケーシング２３に取り付けられて構
成されている。この例では、円柱状をなす３０個の異方
性セグメント柱状磁石２２がリング状に配置されてい
る。しかし、異方性セグメント柱状磁石の数はこの例に
限定されるものではなく、その断面形状もこの例のよう
に円に限らず、正方形、長方形、台形等、任意の形状を
採用することができる。異方性セグメント柱状磁石２２
を構成する磁石材料も特に限定されるものではなく、例
えば、希土類系磁石、フェライト系磁石、アルニコ磁石
等、公知の磁石材料を適用することができる。
【００２８】ダイポールリング磁石２１は、基本的には
従来と同様に、複数の異方性セグメント磁石２２の磁化
の方向を少しずつずらして、図２に示すように全体とし
て一方向に向かう水平磁場Ｂを形成する。なお、図２に
おいて、磁場方向の基端側をＮ、先端側をＳ、これらか
ら９０°の位置をＥおよびＷで示している。
従来と同様に、複数の異方性セグメント磁石２２の磁化
の方向を少しずつずらして、図２に示すように全体とし
て一方向に向かう水平磁場Ｂを形成する。なお、図２に
おいて、磁場方向の基端側をＮ、先端側をＳ、これらか
ら９０°の位置をＥおよびＷで示している。
【００２９】図３に示すように、処理空間においては、
プラズマと半導体ウエハ３０の上面との間には電界ＥＬ
が形成されており、一方、磁場Ｂはチャンバー１内でほ
ぼＮからＳに向かって一方向に形成されているため、発
生した電子は、ＥからＷ側に向かってドリフト運動を行
って進む。このため、このままではＷ側の電子密度が高
くなって、プラズマ密度の不均一を生じる。プラズマ密
度は磁場強度が高くなるほど上昇するので、Ｅ側の磁場
強度が高く、Ｗ側の磁場強度が低くなるような磁場強度
の勾配を形成することにより上記問題を解決することが
できる。
プラズマと半導体ウエハ３０の上面との間には電界ＥＬ
が形成されており、一方、磁場Ｂはチャンバー１内でほ
ぼＮからＳに向かって一方向に形成されているため、発
生した電子は、ＥからＷ側に向かってドリフト運動を行
って進む。このため、このままではＷ側の電子密度が高
くなって、プラズマ密度の不均一を生じる。プラズマ密
度は磁場強度が高くなるほど上昇するので、Ｅ側の磁場
強度が高く、Ｗ側の磁場強度が低くなるような磁場強度
の勾配を形成することにより上記問題を解決することが
できる。
【００３０】従来は、そのためにＷ側の部分の異方性セ
グメント柱状磁石を削除するとともに、Ｅ側の異方性セ
グメント柱状磁石の強度を高くして、処理空間のＥ側端
部の磁場強度が最も強く、かつドリフト電子がＷ側で拡
散するような磁力線が形成されるように磁石を設計して
いる。
グメント柱状磁石を削除するとともに、Ｅ側の異方性セ
グメント柱状磁石の強度を高くして、処理空間のＥ側端
部の磁場強度が最も強く、かつドリフト電子がＷ側で拡
散するような磁力線が形成されるように磁石を設計して
いる。
【００３１】ところで、半導体ウエハ３０上の絶縁膜
（酸化膜、窒化膜等）をエッチングする場合は、チャー
ジアップダメージが懸念されることから、半導体ウエハ
３０上では最も磁場強度が強いＥ側端部でも２００Gaus
s以下にする必要があり、従来の磁場勾配では、ウエハ
のＥ側端部外側の磁場強度が十分とはいえず、プラズマ
の生成量が少なくなってエッチングレートが不十分にな
るおそれがある。つまり、近年のデバイスの微細化に従
って、プラズマエッチング処理では、より低圧下での処
理が要求されており、低圧下において効率的なプラズマ
処理を行うためにはプラズマ密度をより上昇させること
が必要であるが、従来の磁場勾配では十分なプラズマの
生成量を得ることができない。
（酸化膜、窒化膜等）をエッチングする場合は、チャー
ジアップダメージが懸念されることから、半導体ウエハ
３０上では最も磁場強度が強いＥ側端部でも２００Gaus
s以下にする必要があり、従来の磁場勾配では、ウエハ
のＥ側端部外側の磁場強度が十分とはいえず、プラズマ
の生成量が少なくなってエッチングレートが不十分にな
るおそれがある。つまり、近年のデバイスの微細化に従
って、プラズマエッチング処理では、より低圧下での処
理が要求されており、低圧下において効率的なプラズマ
処理を行うためにはプラズマ密度をより上昇させること
が必要であるが、従来の磁場勾配では十分なプラズマの
生成量を得ることができない。
【００３２】このような問題を解決するため、上記ダイ
ポールリング磁石２１では、図２に示すように、Ｗ側の
部分の異方性セグメント柱状磁石を削除してＷ側の磁場
強度を低下させるとともに、図２の符号ａ，ｂで示した
領域Ａの近傍の部分の異方性セグメント柱状磁石の磁極
を領域Ａに向けている。具体的には符号ａの部分の異方
性セグメント柱状磁石ではＮ極を、符号ｂの部分の異方
性セグメント柱状磁石ではＳ極を領域Ａに向けている。
このようにして異方性セグメント柱状磁石のＮ極および
Ｓ極を領域Ａに向けることにより、領域Ａにおいて、ダ
イポールリング磁石によって形成された磁場に局部的に
磁場ベクトルの乱れを生じさせることができ、領域Ａの
磁場を局部的に強くすることができる。そして、このよ
うに半導体ウエハ３０のＥ側端部の外側領域の磁場強度
が高くなることにより、その領域でのプラズマ生成量を
上昇させることができ、プラズマ密度を高めることがで
きる。
ポールリング磁石２１では、図２に示すように、Ｗ側の
部分の異方性セグメント柱状磁石を削除してＷ側の磁場
強度を低下させるとともに、図２の符号ａ，ｂで示した
領域Ａの近傍の部分の異方性セグメント柱状磁石の磁極
を領域Ａに向けている。具体的には符号ａの部分の異方
性セグメント柱状磁石ではＮ極を、符号ｂの部分の異方
性セグメント柱状磁石ではＳ極を領域Ａに向けている。
このようにして異方性セグメント柱状磁石のＮ極および
Ｓ極を領域Ａに向けることにより、領域Ａにおいて、ダ
イポールリング磁石によって形成された磁場に局部的に
磁場ベクトルの乱れを生じさせることができ、領域Ａの
磁場を局部的に強くすることができる。そして、このよ
うに半導体ウエハ３０のＥ側端部の外側領域の磁場強度
が高くなることにより、その領域でのプラズマ生成量を
上昇させることができ、プラズマ密度を高めることがで
きる。
【００３３】つまり、半導体ウエハ３０のＥ側の外側の
領域の磁場強度を上昇させることにより、図４に示すよ
うに、半導体ウエハ３０のＥ側外側のフォーカスリング
５の表面において電子の生成量が増加するため、ドリフ
トによってＷ側へ供給される電子の量も増加し、結果的
にプラズマ密度が上昇する。
領域の磁場強度を上昇させることにより、図４に示すよ
うに、半導体ウエハ３０のＥ側外側のフォーカスリング
５の表面において電子の生成量が増加するため、ドリフ
トによってＷ側へ供給される電子の量も増加し、結果的
にプラズマ密度が上昇する。
【００３４】本発明に従って図２に示すようにａ，ｂで
示した部分の異方性セグメント柱状磁石の磁極を領域Ａ
に向けた場合の磁場強度分布と、磁極の向きを変えない
従来の場合の磁場強度とを、それぞれ図５および図６に
示す。なお、これらの図の等磁場強度線は１０Gauss間
隔である。これらの図を比較すると、図５では、領域Ａ
に相当する部分の等磁場強度線の間隔が密であり、磁場
強度の勾配が急でその部分の磁場強度が高くなっている
のに対し、図６では領域Ａに相当する部分の等磁場強度
線の間隔があまり密ではなく、磁場強度の勾配が緩やか
でその部分の磁場強度はあまり高くなっていないことが
わかる。実際にＥ−Ｗ断面での磁場強度勾配は図７に示
すようになっており、本発明では半導体ウエハ３０のＥ
側端部の外側領域において、磁場強度の勾配が急峻であ
り、従来よりも著しく高い磁場強度が得られていること
が確認される。
示した部分の異方性セグメント柱状磁石の磁極を領域Ａ
に向けた場合の磁場強度分布と、磁極の向きを変えない
従来の場合の磁場強度とを、それぞれ図５および図６に
示す。なお、これらの図の等磁場強度線は１０Gauss間
隔である。これらの図を比較すると、図５では、領域Ａ
に相当する部分の等磁場強度線の間隔が密であり、磁場
強度の勾配が急でその部分の磁場強度が高くなっている
のに対し、図６では領域Ａに相当する部分の等磁場強度
線の間隔があまり密ではなく、磁場強度の勾配が緩やか
でその部分の磁場強度はあまり高くなっていないことが
わかる。実際にＥ−Ｗ断面での磁場強度勾配は図７に示
すようになっており、本発明では半導体ウエハ３０のＥ
側端部の外側領域において、磁場強度の勾配が急峻であ
り、従来よりも著しく高い磁場強度が得られていること
が確認される。
【００３５】以上のような磁場強度の強い部分を、半導
体ウエハ３０のＥ側外側の広い領域に亘って形成し、半
導体ウエハ３０のＥ側端部およびその外側部分に沿った
広い領域に亘って等磁場強度となるようにすることが好
ましい。これにより、半導体ウエハ３０の端部領域近傍
の広い範囲で電子が一斉にドリフトを開始するため、プ
ラズマ密度を上昇させやすい。
体ウエハ３０のＥ側外側の広い領域に亘って形成し、半
導体ウエハ３０のＥ側端部およびその外側部分に沿った
広い領域に亘って等磁場強度となるようにすることが好
ましい。これにより、半導体ウエハ３０の端部領域近傍
の広い範囲で電子が一斉にドリフトを開始するため、プ
ラズマ密度を上昇させやすい。
【００３６】このような観点からは、図８に示すよう
に、半導体ウエハ３０のＥ側端部外側でＥ−Ｗラインの
両側の領域Ｃ，Ｄの磁場を強くすることも有効である。
この場合には、この図に示すように、領域Ｃ，Ｄ近傍の
符号ｃ，ｄの部分の各３つの異方性セグメント柱状磁石
の磁極をそれぞれ領域Ｃ，Ｄに向けることにより、所望
の磁場強度分布を得ることができる。具体的には符号ｃ
の部分の３つの異方性セグメント柱状磁石のＮ極を領域
Ｃに向け、符号ｄの部分の３つの異方性セグメント柱状
磁石のＳ極を領域Ｄに向ける。このようにして異方性セ
グメント柱状磁石のＮ極およびＳ極をそれぞれ領域Ｃお
よびＤに向けることにより、これらの領域において、ダ
イポールリング磁石によって形成された磁場に局部的に
磁場ベクトルの乱れを生じさせることができ、領域Ｃ，
Ｄの磁場を局部的に強くすることができる。
に、半導体ウエハ３０のＥ側端部外側でＥ−Ｗラインの
両側の領域Ｃ，Ｄの磁場を強くすることも有効である。
この場合には、この図に示すように、領域Ｃ，Ｄ近傍の
符号ｃ，ｄの部分の各３つの異方性セグメント柱状磁石
の磁極をそれぞれ領域Ｃ，Ｄに向けることにより、所望
の磁場強度分布を得ることができる。具体的には符号ｃ
の部分の３つの異方性セグメント柱状磁石のＮ極を領域
Ｃに向け、符号ｄの部分の３つの異方性セグメント柱状
磁石のＳ極を領域Ｄに向ける。このようにして異方性セ
グメント柱状磁石のＮ極およびＳ極をそれぞれ領域Ｃお
よびＤに向けることにより、これらの領域において、ダ
イポールリング磁石によって形成された磁場に局部的に
磁場ベクトルの乱れを生じさせることができ、領域Ｃ，
Ｄの磁場を局部的に強くすることができる。
【００３７】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ることなく種々変更可能である。例えば、上記実施の形
態では被処理基板として半導体ウエハの場合について示
したが、これに限るものではない。また、上記実施の形
態では、本発明をマグネトロンプラズマエッチング装置
に適用した例について示したが、これに限らず他のプラ
ズマ処理にも適用することができる。
ることなく種々変更可能である。例えば、上記実施の形
態では被処理基板として半導体ウエハの場合について示
したが、これに限るものではない。また、上記実施の形
態では、本発明をマグネトロンプラズマエッチング装置
に適用した例について示したが、これに限らず他のプラ
ズマ処理にも適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁場形成手段は、複数の異方性セグメント磁石を前記チ
ャンバーの周囲にリング状に配置してなるダイポールリ
ング磁石を有し、前記電極間の電界方向に直交する平面
内において、磁場方向に直交する方向に沿って、電子ド
リフト方向上流側で磁場強度が大きく下流側で磁場強度
が小さくなる磁場勾配を形成し、かつ、複数の異方性セ
グメント磁石が、被処理基板の電子ドリフト方向上流側
端部の外側部分に位置する所定領域の近傍にその所定領
域にＳ極を向けて配置される１または２以上の異方性セ
グメント磁石からなる第１部分と、前記所定領域の近傍
にその所定領域にＮ極を向けて配置される１または２以
上の異方性セグメント磁石からなる第２部分とを含むこ
とにより、その所定領域において、ダイポールリング磁
石によって形成されたダイポール磁場に局部的に磁場ベ
クトルの乱れを生じさせることができ、その所定領域の
磁場を局部的に強くすることができる。したがって、被
処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側部分に位
置する所定領域において局部的に強磁場部分を形成する
ことができ、処理空間のプラズマ密度を高くすることが
できる。
磁場形成手段は、複数の異方性セグメント磁石を前記チ
ャンバーの周囲にリング状に配置してなるダイポールリ
ング磁石を有し、前記電極間の電界方向に直交する平面
内において、磁場方向に直交する方向に沿って、電子ド
リフト方向上流側で磁場強度が大きく下流側で磁場強度
が小さくなる磁場勾配を形成し、かつ、複数の異方性セ
グメント磁石が、被処理基板の電子ドリフト方向上流側
端部の外側部分に位置する所定領域の近傍にその所定領
域にＳ極を向けて配置される１または２以上の異方性セ
グメント磁石からなる第１部分と、前記所定領域の近傍
にその所定領域にＮ極を向けて配置される１または２以
上の異方性セグメント磁石からなる第２部分とを含むこ
とにより、その所定領域において、ダイポールリング磁
石によって形成されたダイポール磁場に局部的に磁場ベ
クトルの乱れを生じさせることができ、その所定領域の
磁場を局部的に強くすることができる。したがって、被
処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側部分に位
置する所定領域において局部的に強磁場部分を形成する
ことができ、処理空間のプラズマ密度を高くすることが
できる。
【００３９】また、複数の異方性セグメント磁石が、被
処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に位置す
る第１の領域の近傍にその第１の領域にＮ極を向けて配
置される１または２以上の異方性セグメント磁石からな
る第１部分と、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端
部の外側に前記第１の領域とは離隔して位置する第２の
領域の近傍にその第２の領域にＳ極を向けて配置される
１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第２部
分とを含むことにより、その２つの領域において、ダイ
ポールリング磁石によって形成されたダイポール磁場に
局部的に磁場ベクトルの乱れを生じさせることができ、
その２つの領域の磁場を局部的に強くすることができ
る。これにより、被処理基板の電子ドリフト方向上流側
端部の外側部分の広い領域に亘って強磁場の等磁場領域
を形成することができ、被処理基板の端部領域近傍の広
い範囲で電子が一斉にドリフトを開始させることができ
るので、処理空間のプラズマ密度を一層高くすることが
できる。
処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に位置す
る第１の領域の近傍にその第１の領域にＮ極を向けて配
置される１または２以上の異方性セグメント磁石からな
る第１部分と、被処理基板の電子ドリフト方向上流側端
部の外側に前記第１の領域とは離隔して位置する第２の
領域の近傍にその第２の領域にＳ極を向けて配置される
１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第２部
分とを含むことにより、その２つの領域において、ダイ
ポールリング磁石によって形成されたダイポール磁場に
局部的に磁場ベクトルの乱れを生じさせることができ、
その２つの領域の磁場を局部的に強くすることができ
る。これにより、被処理基板の電子ドリフト方向上流側
端部の外側部分の広い領域に亘って強磁場の等磁場領域
を形成することができ、被処理基板の端部領域近傍の広
い範囲で電子が一斉にドリフトを開始させることができ
るので、処理空間のプラズマ密度を一層高くすることが
できる。
【図１】本発明の一実施形態に係るマグネトロンプラズ
マエッチング装置を示す断面図。
マエッチング装置を示す断面図。
【図２】図１の装置のチャンバーの周囲に配置された状
態のダイポールリング磁石の水平断面図。
態のダイポールリング磁石の水平断面図。
【図３】図１のマグネトロンプラズマエッチング装置に
おけるダイポールリング磁石とチャンバー内部の状態を
模式的に示す図。
おけるダイポールリング磁石とチャンバー内部の状態を
模式的に示す図。
【図４】本発明の一実施形態に係るマグネトロンプラズ
マエッチング装置におけるフォーカスリングで発生した
電子のドリフト状態を示す模式図。
マエッチング装置におけるフォーカスリングで発生した
電子のドリフト状態を示す模式図。
【図５】図２のダイポールリング磁石で形成された磁場
の磁場強度分布を示す図。
の磁場強度分布を示す図。
【図６】従来のダイポールリング磁石で形成された磁場
の磁場強度分布を示す図。
の磁場強度分布を示す図。
【図７】本発明および従来のマグネトロンプラズマエッ
チング装置の処理空間のＥ−Ｗ断面における磁場強度勾
配を示すグラフ。
チング装置の処理空間のＥ−Ｗ断面における磁場強度勾
配を示すグラフ。
【図８】本発明の他の実施形態に係るマグネトロンプラ
ズマエッチング装置のチャンバー周囲に配置されたダイ
ポールリング磁石の水平断面図。
ズマエッチング装置のチャンバー周囲に配置されたダイ
ポールリング磁石の水平断面図。
【図９】従来のダイポールリング磁石を示す模式図。
【図１０】従来のダイポールリング磁石を示す模式図。
１；チャンバー ２；支持テーブル（下部電極） １０；ＲＦ電源 １５；処理ガス供給系 １６；シャワーヘッド（上部電極） ２０；排気系 ２１；ダイポールリングマグネット ２２；異方性セグメント柱状磁石 ２３；ケーシング ３０；半導体ウエハ（被処理基板） Ａ，Ｃ，Ｄ；磁場強度が強い領域
フロントページの続き (72)発明者 木村 英利 山梨県韮崎市穂坂町三ツ沢650 東京エレ クトロン株式会社総合研究所内 (72)発明者 荒見 淳一 東京都府中市住吉町２−30−７ 東京エレ クトロン株式会社府中テクノロジーセンタ ー内 (72)発明者 小野 博夫 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１ 東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者 輿石 公 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１ 東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者 宮田 浩二 福井県武生市北府２丁目１番５号 信越化 学工業株式会社磁性材料研究所内 Ｆターム(参考） 4K057 DA20 DB20 DD01 DD08 DE14 DE20 DM03 DM18 DM24 DM33 DN01 5F004 AA01 AA06 BA08 BB07 BB13 BB18 BB22 BD07 DA22 DA23 DB03 DB07
Claims (4)
- 【請求項１】 被処理基板が装入され、真空に保持可能
なチャンバーと、 前記チャンバー内に互いに対向して設けられた一対の電
極と、 これら一対の電極の間に電界を形成する電界形成手段
と、 チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段
と、 前記一対の電極間の処理空間に、電界方向と直交しかつ
一方向に向かう磁場を形成する磁場形成手段とを具備
し、前記処理空間に、電極に対して平行に被処理基板が
配置された状態で該基板にマグネトロンプラズマ処理を
施すマグネトロンプラズマ処理装置であって、 前記磁場形成手段は、複数の異方性セグメント磁石を前
記チャンバーの周囲にリング状に配置してなるダイポー
ルリング磁石を有し、前記電極間の電界方向に直交する
平面内において、磁場方向に直交する方向に沿って、電
子ドリフト方向上流側で磁場強度が大きく下流側で磁場
強度が小さくなる磁場勾配を形成し、 前記複数の異方性セグメント磁石は、被処理基板の電子
ドリフト方向上流側端部の外側に位置する所定領域の近
傍にその所定領域にＮ極を向けて配置される１または２
以上の異方性セグメント磁石からなる第１部分と、前記
所定領域の近傍にその所定領域にＳ極を向けて配置され
る１または２以上の異方性セグメント磁石からなる第２
部分とを含み、これら第１部分および第２部分により前
記所定領域の磁場強度を局部的に高くすることを特徴と
するマグネトロンプラズマ処理装置。 - 【請求項２】 前記第１部分と前記第２部分とは連続し
て配置されていることを特徴とする請求項１に記載のマ
グネトロンプラズマ処理装置。 - 【請求項３】 被処理基板が装入され、真空に保持可能
なチャンバーと、 前記チャンバー内に互いに対向して設けられた一対の電
極と、 これら一対の電極の間に電界を形成する電界形成手段
と、 チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段
と、 前記一対の電極間の処理空間に、電界方向と直交しかつ
一方向に向かう磁場を形成する磁場形成手段とを具備
し、前記処理空間に、電極に対して平行に被処理基板が
配置された状態で該基板にマグネトロンプラズマ処理を
施すマグネトロンプラズマ処理装置であって、 前記磁場形成手段は、複数の異方性セグメント磁石を前
記チャンバーの周囲にリング状に配置してなるダイポー
ルリング磁石を有し、前記電極間の電界方向に直交する
平面内において、磁場方向に直交する方向に沿って、電
子ドリフト方向上流側で磁場強度が大きく下流側で磁場
強度が小さくなる磁場勾配を形成し、 前記複数の異方性セグメント磁石は、被処理基板の電子
ドリフト方向上流側端部の外側に位置する第１の領域の
近傍にその第１の領域にＮ極を向けて配置される１また
は２以上の異方性セグメント磁石からなる第１部分と、
被処理基板の電子ドリフト方向上流側端部の外側に前記
第１の領域とは離隔して位置する第２の領域の近傍にそ
の第２の領域にＳ極を向けて配置される１または２以上
の異方性セグメント磁石からなる第２部分とを含み、こ
れら第１部分および第２部分により前記第１および第２
の領域の磁場強度を局部的に高くすることを特徴とする
マグネトロンプラズマ処理装置。 - 【請求項４】 前記第１部分と前記第２部分とは離間し
て配置されていることを特徴とする請求項３に記載のマ
グネトロンプラズマ処理装置。
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| KR1020027002700A KR100600177B1 (ko) | 1999-09-02 | 2000-08-28 | 마그네트론 플라즈마 처리 장치 |
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2000
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