JP2001326217A - Plasma processing device - Google Patents

Plasma processing device

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JP2001326217A
JP2001326217A JP2000147457A JP2000147457A JP2001326217A JP 2001326217 A JP2001326217 A JP 2001326217A JP 2000147457 A JP2000147457 A JP 2000147457A JP 2000147457 A JP2000147457 A JP 2000147457A JP 2001326217 A JP2001326217 A JP 2001326217A
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JP
Japan
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plasma
icf
power supply
distribution
plasma processing
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JP2000147457A
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Japanese (ja)
Inventor
Tasuku Yano
資 矢野
Ichiro Sasaki
一郎 佐々木
Kenji Maeda
賢治 前田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma processing device capable of controlling a plasma distribution when high-frequency electromagnetic waves of different frequencies are applied to a discharge mechanism in the plasma processing device in a case of carrying out plasma processing such as etching or CVD for manufacturing a semiconductor device. SOLUTION: An antenna 11 as a discharge mechanism is connected to a first power supply 13 and a second power supply 15, and at least either of them is turned OFF or ON so as to control a distribution of plasma.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ処理装置に
関するもので、特に直径が200mm以上である大口径の
ウエハの全面で均一な処理を行うためのプラズマ処理装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly to a plasma processing apparatus for performing uniform processing over the entire surface of a large-diameter wafer having a diameter of 200 mm or more.

【0002】[0002]

【従来の技術】高密度集積回路(LSI)などの半導体
デバイスを作成する際のプラズマエッチングをプラズマ
処理の例として説明する。はじめに、新しい薄膜を形成
し(成膜)、レジストを塗布し(レジスト塗布)、光を
利用してレジストの一部を除去する(露光・現像)。次
に、プラズマ処理によって、薄膜の一部を除去する(プ
ラズマエッチング)。この際に、レジストに覆われてい
ない部分の薄膜だけが除去される。そして、エッチング
を行った後、レジストは不要になるので取り除く(灰
化)。このような、成膜,レジスト塗布,露光・現像,
プラズマエッチング,灰化の一連の工程を繰り返すこと
によって半導体デバイスを作成する。
2. Description of the Related Art Plasma etching for producing a semiconductor device such as a high-density integrated circuit (LSI) will be described as an example of plasma processing. First, a new thin film is formed (film formation), a resist is applied (resist application), and a part of the resist is removed using light (exposure and development). Next, a part of the thin film is removed by plasma processing (plasma etching). At this time, only the portion of the thin film not covered with the resist is removed. Then, after the etching, the resist becomes unnecessary and is removed (ashed). Such film formation, resist coating, exposure and development,
A semiconductor device is produced by repeating a series of steps of plasma etching and incineration.

【0003】これら一連の工程のうち、エッチング工程
では、0.2μm 以下の溝を掘ったり、穴をあけるとい
った微細な加工を行う。しかも、ウエハ全面において同
じ速度で同じ形状の加工を行う。そのために、プラズマ
からウエハに流入するイオンをウエハ全面に渡って均一
にすることが多い。ここで、ウエハに流入するイオンの
量はイオン電流(Ion Current Flux:ICF)として計
測される。そして、ICFを均一にするためには、均一
な密度のプラズマを発生させることが重要である。ま
た、プラズマ処理の対象となるウエハは、年々、大きく
なっている。具体的に述べると、現在では直径200mm
のウエハを用いており、まもなく、直径300mmのウエ
ハを用いるようになると考えられている。
[0003] Among these series of steps, in the etching step, fine processing such as digging or drilling a groove of 0.2 µm or less is performed. Moreover, the same shape is processed on the entire surface of the wafer at the same speed. Therefore, ions flowing from the plasma to the wafer are often made uniform over the entire surface of the wafer. Here, the amount of ions flowing into the wafer is measured as an ion current (ICF). In order to make the ICF uniform, it is important to generate a plasma having a uniform density. Further, the size of a wafer to be subjected to plasma processing is increasing year by year. To be specific, at present 200mm in diameter
It is considered that a wafer having a diameter of 300 mm will be used soon.

【0004】プラズマエッチングを行う場合には、プラ
ズマ処理室にプロセスガスを流し、プラズマを発生させ
てプラズマ処理を行う。ここで、エッチングの対象とな
る薄膜には、アルミニウムや多結晶シリコンやシリコン
酸化膜等があり、薄膜の種類によってプロセスガスは異
なったものになる。ここではシリコン酸化膜(以下、酸
化膜と呼ぶ)を例として説明する。この場合、プロセス
ガスはフルオロカーボン、例えばCF4 ,CHF3 ,C
48などを含むガスとなる。
When performing plasma etching, a plasma is generated by flowing a process gas into a plasma processing chamber to perform plasma processing. Here, the thin film to be etched includes aluminum, polycrystalline silicon, a silicon oxide film, and the like, and the process gas varies depending on the type of the thin film. Here, a silicon oxide film (hereinafter, referred to as an oxide film) will be described as an example. In this case, the process gas is a fluorocarbon, for example, CF 4 , CHF 3 , C
A gas including 4 F 8.

【0005】このようなプラズマエッチングを行うため
にはプロセスガスのプラズマを発生させねばならない。
そのための一つの方法として電子サイクロトロン共鳴
(Electron Cyclotron Resonance:ECR)があげられ
る。これは、磁場を印加し、さらにアンテナ等の放電機
構に高周波を印加することによって、プラズマを発生さ
せる方法である。磁場を印加するとプラズマ中の電子は
ローレンツ力を受けて磁力線を軸として回転する。そし
て、この回転の周期と高周波の電界成分の周期が一致す
るときには、連続的に電子が加速され効率よくプラズマ
が発生する。また、磁力線を軸として電子が回転すれば
電子は磁力線から遠ざかることが困難になるので、磁場
を印加することによってプラズマの拡散を抑制しプラズ
マの密度を上がりやすくすることもできる。そのため、
電子の回転と印加する高周波の周期が一致せずECRが
起こらなくても、磁場を印加することによってプラズマ
の密度をあげることができる。ただし、ECRが起こる
場合の方がプラズマ密度をあげる効果は大きい。そし
て、プラズマからウエハに流入するイオンを用いてエッ
チングを行うため、プラズマの密度を高くすると高速な
エッチングを行うことができる。
[0005] In order to perform such plasma etching, plasma of a process gas must be generated.
One method for that is Electron Cyclotron Resonance (ECR). This is a method of generating a plasma by applying a magnetic field and further applying a high frequency to a discharge mechanism such as an antenna. When a magnetic field is applied, electrons in the plasma receive Lorentz force and rotate around magnetic lines of force. When the period of the rotation coincides with the period of the high-frequency electric field component, the electrons are continuously accelerated and plasma is generated efficiently. Also, if the electrons rotate around the lines of magnetic force, it becomes difficult for the electrons to move away from the lines of magnetic force. Therefore, by applying a magnetic field, the diffusion of the plasma can be suppressed and the density of the plasma can be easily increased. for that reason,
Even if the rotation of the electrons does not coincide with the period of the applied high frequency and ECR does not occur, the density of the plasma can be increased by applying the magnetic field. However, the effect of increasing the plasma density is greater when ECR occurs. Since etching is performed using ions flowing from the plasma into the wafer, high-speed etching can be performed by increasing the density of the plasma.

【0006】また、酸化膜のエッチングを行う場合に
は、レジストやシリコン窒化膜や多結晶シリコンをエッ
チングすることなく、酸化膜だけをエッチングすること
が望ましいことが多い。そのために、特開平9−321
031号公報のように、プラズマ中の解離活性種を制御
するため、プラズマの発生を目的とする高周波とは異な
る周波数の高周波を重畳してアンテナなどの放電機構に
印加することもある。これはアンテナ表面での反応を促
進して、プラズマ中の解離活性種を制御するためであ
る。
When etching an oxide film, it is often desirable to etch only the oxide film without etching a resist, a silicon nitride film, or polycrystalline silicon. For that purpose, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-321
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 031, in order to control the dissociated active species in the plasma, a high frequency having a frequency different from the high frequency for generating the plasma may be superimposed and applied to a discharge mechanism such as an antenna. This is to promote the reaction on the antenna surface and control the dissociated active species in the plasma.

【0007】このように、プロセスガスを流し、放電機
構に複数の異なる周波数の高周波を印加することによっ
てプラズマを発生させ、プラズマ中のイオンをウエハに
流入させることによって、プラズマ処理を行う。
As described above, a plasma is generated by flowing a process gas, applying a plurality of high-frequency waves having different frequencies to a discharge mechanism, and causing ions in the plasma to flow into a wafer, thereby performing plasma processing.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前記のようなプラズマ
処理を行う際に、ウエハ全面で均一な処理を行う必要が
ある。例えば、プラズマエッチングの場合、均一な速度
で均一な形状のエッチングを行う必要がある。このため
には、プラズマ処理室内で均一なプラズマを発生させ
て、プラズマの密度を均一にし、プラズマからウエハに
流れ込むイオン電流(ICF)を均一にすることが望ま
しい場合がある。また、均一なエッチングを行うため
に、均一なICF分布と少し異なるICF分布が望まし
い場合もある。つまり、均一なエッチングを行うために
は、ICF分布を均一にできるだけでなく、均一に近い
状態で制御できることが重要である。
When performing the above-described plasma processing, it is necessary to perform uniform processing over the entire surface of the wafer. For example, in the case of plasma etching, it is necessary to perform uniform etching at a uniform speed. To this end, it may be desirable to generate uniform plasma in the plasma processing chamber to make the plasma density uniform, and to make the ion current (ICF) flowing from the plasma to the wafer uniform. In addition, an ICF distribution slightly different from the uniform ICF distribution may be desirable in order to perform uniform etching. That is, in order to perform uniform etching, it is important that the ICF distribution can be controlled not only uniformly but also nearly uniformly.

【0009】また、プラズマからウエハに流入するイオ
ンを用いてエッチングを行うため、高密度のプラズマを
発生させることが望ましい。
Further, since etching is performed using ions flowing from the plasma into the wafer, it is desirable to generate high-density plasma.

【0010】そこで、本発明が解決しようとする課題
は、放電機構に複数の異なる周波数の高周波を印加する
プラズマ処理装置において、均一なICF分布のプラズ
マを発生させるだけでなく、ICF分布を制御すること
ができ、高密度プラズマを発生させることのできるプラ
ズマ処理装置を提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus which applies a plurality of high-frequency waves having different frequencies to a discharge mechanism, not only to generate plasma having a uniform ICF distribution but also to control the ICF distribution. It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus capable of generating high-density plasma.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記のように、放電機構
に複数の異なる周波数の高周波を印加するプラズマ処理
装置では、高密度プラズマが発生しており、放電機構に
印加する高周波の一つの出力を変化させることによって
ICF分布が変化する。そのため、放電機構に印加する
複数の異なる周波数の高周波のうち、その一つ以上の高
周波の出力を時間変調することによってICF分布を制
御することができる。つまり、高周波の出力を時間変調
すると、その高周波の出力が大きい状態のICF分布と
出力が小さい状態のICF分布が繰り返され、一定時間
内の平均ICF分布は二種類のICF分布が平均された
ものとなる。そして、時間変調の波形を変化させると、
時間で平均したICF分布が変化する。そのため、均一
なICF分布を発生させるだけでなく、均一に近い状態
でICF分布を制御することができる。
As described above, in a plasma processing apparatus that applies a plurality of high-frequency waves having different frequencies to a discharge mechanism, high-density plasma is generated, and one output of the high-frequency wave applied to the discharge mechanism is output. , The ICF distribution changes. Therefore, the ICF distribution can be controlled by time-modulating the output of one or more of the high frequencies of a plurality of different frequencies applied to the discharge mechanism. In other words, when the high-frequency output is time-modulated, the ICF distribution with the high-frequency output being large and the ICF distribution with the low-output being repeated are repeated, and the average ICF distribution within a certain time is obtained by averaging two types of ICF distributions. Becomes Then, when the waveform of the time modulation is changed,
The ICF distribution averaged over time changes. Therefore, not only can a uniform ICF distribution be generated, but also the ICF distribution can be controlled in a nearly uniform state.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】ECRプラズマによって酸化膜を
エッチングする装置をプラズマ処理装置の例として、本
発明の第一の実施例を述べる。本発明を適用したECR
酸化膜エッチング装置の構成を図1に示す。プラズマ処
理室1の内部はバルブ2を経て排気装置3によって排気
されている。ここで、バルブ2の開度を調節することに
よって、内部を所定の圧力に保つことができる。プラズ
マ処理室1の下部にはウエハ4を固定するための試料台
5が設けられており、この試料台5はバイアス用整合器
6を経て、バイアス用電源7に接続されている。シャワ
ープレート8と流量計9を通じてプロセスガス10は投
入される。ここで、シャワープレート8と流量計9はプ
ロセスガス導入機構の一部である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described using an apparatus for etching an oxide film by ECR plasma as an example of a plasma processing apparatus. ECR to which the present invention is applied
FIG. 1 shows the configuration of the oxide film etching apparatus. The inside of the plasma processing chamber 1 is exhausted by an exhaust device 3 via a valve 2. Here, by adjusting the opening of the valve 2, the inside can be maintained at a predetermined pressure. A sample stage 5 for fixing the wafer 4 is provided below the plasma processing chamber 1, and the sample stage 5 is connected to a bias power supply 7 via a bias matching unit 6. The process gas 10 is supplied through the shower plate 8 and the flow meter 9. Here, the shower plate 8 and the flow meter 9 are a part of the process gas introduction mechanism.

【0013】また、ウエハ4と対向するプラズマ処理室
1の上部には、放電を行うための機構、すなわち放電機
構として導体性のアンテナ11がある。そして、プラズ
マを発生させるための高周波を印加するために、アンテ
ナ11は第一の整合器12を経て第一の電源13に接続
されている。また、アンテナ11は第二の整合器14を
経て第二の電源15にも接続されている。ここで、第二
の電源15の周波数は第一の電源13とは異なる周波数
の電源である。
A conductive antenna 11 is provided above the plasma processing chamber 1 facing the wafer 4 as a discharge mechanism, that is, a discharge mechanism. The antenna 11 is connected to a first power supply 13 via a first matching unit 12 in order to apply a high frequency for generating plasma. The antenna 11 is also connected to a second power supply 15 via a second matching device 14. Here, the frequency of the second power supply 15 is a power supply having a frequency different from that of the first power supply 13.

【0014】そして、第二の電源15の出力は時間変調
することができる。例えば、図2に示すように断続的に
オン状態とオフ状態を繰り返すことができる(オン・オ
フ制御)。ここで第一の電源13と第二の電源15は一
体型のものであってもよい。また、第二の電源15の主
たる目的は、特開平9−321031号公報に記されて
いるように、プラズマ中の解離活性種を制御することで
ある。
The output of the second power supply 15 can be time-modulated. For example, the ON state and the OFF state can be intermittently repeated as shown in FIG. 2 (ON / OFF control). Here, the first power supply 13 and the second power supply 15 may be integrated. The main purpose of the second power supply 15 is to control the dissociation active species in the plasma, as described in JP-A-9-321031.

【0015】本実施例の装置では直径200mm以上、例
えば直径300mmといった大口径のウエハを処理する。
そのため、プラズマ処理室1の直径はウエハよりもやや
大きい300mmから500mm程度となる。そして、第一
の電源13の周波数は450MHzで、その波長は66
7mmで、半波長は333mmである。この半波長の長さは
プラズマ処理室の直径と同程度(2分の1倍から2倍)
である。なお、第二の電源15の周波数は13.56M
Hzである。
In the apparatus of this embodiment, a wafer having a large diameter of 200 mm or more, for example, 300 mm in diameter is processed.
Therefore, the diameter of the plasma processing chamber 1 is about 300 mm to 500 mm, which is slightly larger than the wafer. The frequency of the first power supply 13 is 450 MHz, and the wavelength is 66 MHz.
At 7 mm, the half wavelength is 333 mm. The length of this half wavelength is about the same as the diameter of the plasma processing chamber (1/2 to 2 times).
It is. The frequency of the second power supply 15 is 13.56 M
Hz.

【0016】プラズマ処理室1の外部にはコイル16と
ヨーク17があり、ECRプラズマを発生させるための
磁場を発生させることができる。また、ローレンツ力に
よる電子の回転と高周波の周期が一致せずECRが起こ
らない場合でも、磁場を印加することによってプラズマ
の拡散を防ぐことができ、高密度のプラズマを発生させ
ることができる。ただし、ECR方式によってプラズマ
を発生させる方が、より高密度のプラズマを発生させる
ことができる。
A coil 16 and a yoke 17 are provided outside the plasma processing chamber 1, and can generate a magnetic field for generating ECR plasma. Further, even when the rotation of electrons due to the Lorentz force does not coincide with the period of the high frequency and ECR does not occur, the diffusion of plasma can be prevented by applying a magnetic field, and high-density plasma can be generated. However, when plasma is generated by the ECR method, higher-density plasma can be generated.

【0017】プラズマを発生させる際には、プロセスガ
ス10を流し、コイル16に電流を流すことによって磁
場を発生させ、第一の電源13と第二の電源15からア
ンテナ11に高周波を印加することによって、プラズマ
を発生させる。
When generating plasma, a process gas 10 is supplied, a current is supplied to the coil 16 to generate a magnetic field, and a high frequency is applied to the antenna 11 from the first power supply 13 and the second power supply 15. Generates plasma.

【0018】このようにして発生させたプラズマのIC
F分布の一例を図3の(a)と(b)に示す。図3の
(a)に示すように中央部のICFが大きくなる場合
や、図3の(b)に示すように外周部のICFが大きく
なる場合がある。ここで、図3の(a)と(b)の均一
性は、それぞれ±22%と±16%である。ここで「均
一性=(最大−最小)/(最大+最小)*100」であ
る。なお、この図で示しているICF分布は、本発明を
説明するためにコイル16の電流を通常と異なる値に設
定して測定したものであり、コイル16の電流を調整す
ることによってICF分布が均一なるプラズマを発生さ
せることもできる。
IC of plasma generated in this way
One example of the F distribution is shown in FIGS. There is a case where the ICF at the center becomes large as shown in FIG. 3A and a case where the ICF at the outer periphery becomes large as shown in FIG. 3B. Here, the uniformity of FIGS. 3A and 3B is ± 22% and ± 16%, respectively. Here, “uniformity = (max−min) / (max + min) * 100”. It should be noted that the ICF distribution shown in this figure is measured by setting the current of the coil 16 to a value different from a normal value for explaining the present invention, and the ICF distribution is adjusted by adjusting the current of the coil 16. Uniform plasma can also be generated.

【0019】この例では、図3の(a)と(b)のどち
らの場合も、第一の電源13の出力は1200Wであ
る。また、第二の電源15の出力は、図3(a)では2
00Wであり、図3(b)では0Wである。このよう
に、第二の電源15の出力によってICF分布が変化す
る。
In this example, the output of the first power supply 13 is 1200 W in both cases (a) and (b) of FIG. The output of the second power supply 15 is 2 in FIG.
00W, and 0W in FIG. 3B. Thus, the ICF distribution changes according to the output of the second power supply 15.

【0020】ここで、第二の電源15の出力によってI
CF分布が変化する理由を述べる。プラズマと固体の境
界部分にはプラズマバルクに比べて電子密度が低い領域
が存在し、イオンシースと呼ばれる。このイオンシース
では電子密度が低いために、プラズマバルクに比べて高
周波が伝播し易い。そして、イオンシースが厚いほど、
高周波は伝播しやすくなる。なお、高密度プラズマ中を
高周波が伝播できない詳細な理由は、いくつかの書物に
述べられている。例えば、「プラズマ基礎工学,増補2
版」(著者:堤井信力,発行所:内田老鶴圃)225ペ
ージに記述されている。
Here, the output of the second power supply 15
The reason why the CF distribution changes will be described. At the boundary between the plasma and the solid, there is a region where the electron density is lower than that of the plasma bulk, which is called an ion sheath. Since this electron sheath has a low electron density, a high frequency is easily propagated as compared with a plasma bulk. And the thicker the ion sheath,
High frequencies are easier to propagate. The detailed reason why high frequencies cannot be propagated in high-density plasma is described in some books. For example, "Plasma Basic Engineering, Supplement 2
Edition ”(author: Nobutsu Tsutsui, publishing office: Ritsuru Uchida), page 225.

【0021】第二の電源の主たる目的はプラズマ中の解
離活性種を制御することであるが、アンテナ11とプラ
ズマの境界部分のイオンシースを厚くする効果もある。
そして、イオンシースが厚くなると高周波が伝播しやす
くなる。
The main purpose of the second power source is to control the dissociated active species in the plasma, but it also has the effect of increasing the thickness of the ion sheath at the boundary between the antenna 11 and the plasma.
And, when the ion sheath becomes thicker, the high frequency is easily propagated.

【0022】第二の電源15の出力が小さい場合、例え
ば0Wの場合には、アンテナ11とプラズマの境界のイ
オンシースが薄い。そのため、第一の電源13からの高
周波がアンテナ11の中央部まで十分に伝播することは
なく、アンテナ11の外周部でプラズマが発生する。そ
して、ICF分布はプラズマ密度を反映するので、IC
F分布も外周高となる。また、第二の電源15の出力が
200Wの場合には、アンテナ11とプラズマの境界の
イオンシースが厚くなるため、高周波はその部分を経由
してアンテナ11の中央部まで伝播する。そして、IC
F分布は中央部分で大きくなる。このような理由で第二
の電源15の出力によってプラズマの密度分布とICF
分布を変化させることができる。
When the output of the second power supply 15 is small, for example, 0 W, the ion sheath at the boundary between the antenna 11 and the plasma is thin. Therefore, the high frequency from the first power supply 13 does not sufficiently propagate to the center of the antenna 11, and plasma is generated at the outer periphery of the antenna 11. Since the ICF distribution reflects the plasma density, the ICF
The F distribution also has a peripheral height. When the output of the second power supply 15 is 200 W, the ion sheath at the boundary between the antenna 11 and the plasma becomes thick, so that the high frequency propagates through the portion to the center of the antenna 11. And IC
The F distribution increases at the center. For this reason, the plasma density distribution and ICF
The distribution can be changed.

【0023】プラズマを発生させてプラズマ処理を行う
場合には、プラズマ処理に応じてICF分布を制御する
ことが重要である。ここでは、本発明を適用してプラズ
マとICF分布を均一化する方法を述べる。第二の電源
15が0Wすなわちオフの状態と200Wすなわちオン
の状態を繰り返す(オン・オフ制御)ことによって、一
定の時間、例えば1秒間の平均ICFを均一にすること
ができる。その一例を示す。ここでは、第二の電源13
を1秒間のうち、0.38 秒間はオンにし、0.62 秒
間はオフにしている。その結果、図3の(a)に示すI
CF分布と図3(b)に示すICF分布が繰り返され、
一秒間の平均のICF分布は、図3(c)に示すように
ICFの均一性を±5%以内にすることができる。この
ように、第二の電源15のオンとオフの状態を繰り返す
ことによって均一なICF分布が得られるようになる。
このように、第二の電源15のオンとオフを繰り返す
と、異なるICF分布のプラズマが繰り返し発生するの
で、ICF分布は異なる二種類を平均したものとなる。
そして、第二の電源がオンの時間の割合、つまり、デュ
ーティー比を調整することによって、目的のICF分布
を示すプラズマを発生させることができる。
When performing plasma processing by generating plasma, it is important to control the ICF distribution according to the plasma processing. Here, a method of making the plasma and ICF distribution uniform by applying the present invention will be described. By repeating the ON state of the second power supply 15 at 0 W, ie, off, and the state of 200 W, ie, on (on / off control), it is possible to make the average ICF uniform for a certain time, for example, one second. An example is shown below. Here, the second power supply 13
Is turned on for 0.38 seconds and turned off for 0.62 seconds. As a result, I shown in FIG.
The CF distribution and the ICF distribution shown in FIG.
The average ICF distribution for one second can make the uniformity of the ICF within ± 5% as shown in FIG. As described above, a uniform ICF distribution can be obtained by repeating the ON and OFF states of the second power supply 15.
As described above, when the second power supply 15 is repeatedly turned on and off, plasmas having different ICF distributions are repeatedly generated, so that two different types of ICF distributions are averaged.
Then, by adjusting the ratio of the time when the second power supply is on, that is, the duty ratio, it is possible to generate the plasma having the target ICF distribution.

【0024】また、第二の電源15の出力が0Wと20
0Wの場合を比較すると、ICF分布が適度に変化して
いる。しかし、第二の電源15の出力を200Wより大
きくしても、例えば400Wとしても、第一の電源13
からの高周波が伝播するために十分な厚さのイオンシー
スが発生していることには変わりなく、ICF分布が大
きく変わることはない。ところが第二の電源15がオン
の時の出力を変化させることによって、アンテナ11の
表面反応を制御することができる。つまり、第二の電源
15がオンになっている時間が占める割合(デューティ
ー比)によってICF分布を制御し、第二の電源15の
出力によってプラズマ中の解離活性種を制御することが
できる。このようにすると、ICF分布とプラズマ中の
解離活性種を独立に制御することができる。
The output of the second power supply 15 is 0W and 20W.
Comparing the case of 0 W, the ICF distribution has changed moderately. However, even if the output of the second power supply 15 is set to be larger than 200 W, for example, 400 W, the first power supply 13
In this case, an ion sheath having a sufficient thickness is generated for transmitting a high frequency wave from the ICF, and the ICF distribution does not change significantly. However, the surface reaction of the antenna 11 can be controlled by changing the output when the second power supply 15 is on. That is, the ICF distribution can be controlled by the ratio (duty ratio) of the time during which the second power supply 15 is on, and the dissociated active species in the plasma can be controlled by the output of the second power supply 15. This makes it possible to independently control the ICF distribution and the dissociated active species in the plasma.

【0025】第二の電源15の主たる目的がアンテナ1
1表面での反応によってプラズマ中の解離活性種を制御
することなので、アンテナ11のような平板型の放電機
構を用いることによって、プラズマと放電機構が接触す
る面積を大きくすると、解離活性種の制御が行いやすく
なり、ICF分布とプラズマ中の解離活性種を独立に制
御することがより容易になる。
The main purpose of the second power supply 15 is to use the antenna 1
Since the dissociation active species in the plasma is controlled by the reaction on one surface, if the area where the plasma contacts the discharge mechanism is increased by using a flat discharge mechanism such as the antenna 11, the control of the dissociation active species is performed. This makes it easier to independently control the ICF distribution and the dissociated active species in the plasma.

【0026】磁場発生機構であるコイル16とヨーク1
7を用いて磁場を発生させ、ECR方式でプラズマを発
生させる場合には、高密度のプラズマを発生させること
ができる。また、ローレンツ力による電子の回転と高周
波の周期が一致しなくても、磁場を印加することによっ
てプラズマの拡散が抑制され、高密度のプラズマを発生
させることができる。ところが、磁場を印加するとプラ
ズマの拡散が抑制されるために、ICF分布の制御が困
難となる。そのような場合に、第二の電源15をオン・
オフ制御することによってICF分布を制御すれば、制
御性のよい高密度プラズマを発生させることができる。
The coil 16 and the yoke 1 which are magnetic field generating mechanisms
In the case where a magnetic field is generated with the use of the magnetic field 7 and plasma is generated by the ECR method, high-density plasma can be generated. In addition, even if the rotation of electrons due to Lorentz force does not coincide with the period of the high frequency, diffusion of plasma is suppressed by applying a magnetic field, and high-density plasma can be generated. However, application of a magnetic field suppresses the diffusion of plasma, making it difficult to control the ICF distribution. In such a case, the second power supply 15 is turned on.
If the ICF distribution is controlled by performing the off-control, high-density plasma with good controllability can be generated.

【0027】第一の電源13の周波数は450MHzと
している。ここで、放電機構に印加する第一の電源13
の周波数を500MHz以下とすると、その周波数の電
磁波の波長は600mm以上、半波長は300mm以上とな
る。ところで、直径が200mmから300mmの大口径ウ
エハをプラズマ処理する場合、プラズマ処理装置の大き
さはそれよりやや大きい300mmから500mm程度とな
る。そのため、電磁波の半波長の長さは、プラズマ処理
室の直径と同程度か、それより長くなるため、プラズマ
処理室1内に高次の電界モードが発生し難くなり、プラ
ズマの密度分布とICF分布は概ね均一となる。また、
この周波数で高密度プラズマを発生させると、イオンシ
ース部分を電磁波が通過するので、第二の電源15がオ
ンの状態とオフの状態でICF分布の変化が大きくな
る。そのため、第一の電源13の周波数を500MHz
以下とし第二の電源15のオン・オフ制御すると、概ね
均一で、なおかつ、分布を変化させることができる。さ
らに、アンテナ11のように放電機構が平板型であり磁
場発生機構で磁場を印加しECRでプラズマを発生させ
れば、効果的にICF分布と解離活性種を制御できる高
密度プラズマを発生させることができる。
The frequency of the first power supply 13 is 450 MHz. Here, the first power supply 13 applied to the discharge mechanism
Is 500 MHz or less, the wavelength of the electromagnetic wave at that frequency is 600 mm or more, and the half wavelength is 300 mm or more. By the way, when a large diameter wafer having a diameter of 200 mm to 300 mm is subjected to plasma processing, the size of the plasma processing apparatus is about 300 mm to 500 mm, which is slightly larger. Therefore, the half-wave length of the electromagnetic wave is equal to or longer than the diameter of the plasma processing chamber, so that a higher-order electric field mode is hardly generated in the plasma processing chamber 1, and the plasma density distribution and ICF The distribution is generally uniform. Also,
When high-density plasma is generated at this frequency, the electromagnetic wave passes through the ion sheath portion, so that the change in the ICF distribution becomes large when the second power supply 15 is on and off. Therefore, the frequency of the first power supply 13 is set to 500 MHz
By performing on / off control of the second power supply 15 as described below, it is possible to change the distribution substantially uniformly. Furthermore, if the discharge mechanism is a flat plate type like the antenna 11 and a magnetic field is applied by a magnetic field generation mechanism to generate plasma by ECR, high-density plasma capable of effectively controlling the ICF distribution and dissociated active species can be generated. Can be.

【0028】絶縁膜、特に酸化膜を均一にエッチングす
る場合には、効果的にICF分布と解離活性種を制御で
きる高密度プラズマを発生させることが望ましい。そし
て、これらの好ましい条件は、アンテナ11のように放
電機構を平板型とし、磁場を印加して、500MHz以
下の周波数の高周波を放電部に印加し、さらに、これと
は異なる周波数の高周波を異なる周波数の高周波を放電
部に印加し、それをオン・オフ制御することによって、
達成される。
When uniformly etching an insulating film, particularly an oxide film, it is desirable to generate a high-density plasma capable of effectively controlling the ICF distribution and the dissociated active species. These preferable conditions are that the discharge mechanism is a flat plate type like the antenna 11, a magnetic field is applied, a high frequency having a frequency of 500 MHz or less is applied to the discharge portion, and a high frequency having a frequency different from this is different. By applying the high frequency of the frequency to the discharge part and controlling it on / off,
Achieved.

【0029】第一の実施例では酸化膜のエッチングを行
う例を示したが、他の絶縁膜、例えばフッ素や炭素を含
む低誘電率膜、さらに有機化合物の膜をエッチングする
場合にも、本発明を適用できる。また、アルミニウム,
タングステン,銅といった金属膜をはじめ、多結晶シリ
コン(ポリシリコン)やタングステンシリサイドなどの
導体性の膜をエッチングする場合にも本発明を適用でき
る。また、プラズマ処理の例としてエッチングを示した
が、本発明はCVDや表面改質などのプラズマ処理にも
適用できる。実施例では酸化膜をエッチングするために
プロセスガスをCF系のガスとしたが、前記プロセスガ
スは、プラズマ処理に応じて異なったものとなる。例え
ば、有機物の膜であれば窒素や水素を含むガスとなり、
金属の膜であれば塩素を含むガスとなる。これは以下も
同様である。
In the first embodiment, an example in which an oxide film is etched has been described. However, the present invention is also applicable to etching of other insulating films, for example, a low dielectric constant film containing fluorine or carbon, and a film of an organic compound. The invention can be applied. Also, aluminum,
The present invention can be applied to the etching of conductive films such as polycrystalline silicon (polysilicon) and tungsten silicide, as well as metal films such as tungsten and copper. Although etching is described as an example of plasma processing, the present invention can be applied to plasma processing such as CVD and surface modification. In the embodiment, the process gas is a CF-based gas for etching the oxide film. However, the process gas varies depending on the plasma processing. For example, if it is an organic film, it becomes a gas containing nitrogen or hydrogen,
If it is a metal film, it becomes a gas containing chlorine. This applies to the following.

【0030】第一の実施例では、第二の電源15をオン
・オフ制御しているため、高周波の振幅が瞬間的に大き
くなっている。しかし、高周波の振幅が連続的に大小変
化し、出力も連続的に変化するような変調、つまりAM
変調をしてもよい。これは以下も同様である。
In the first embodiment, since the second power supply 15 is on / off controlled, the amplitude of the high frequency is instantaneously increased. However, modulation in which the amplitude of the high frequency continuously changes in magnitude and the output also changes continuously, that is, AM
Modulation may be performed. This applies to the following.

【0031】第一の実施例では均一なICF分布を目的
としたが、中央部または外周部でICFが大きくなる分
布を目的とする場合にも本発明を適用することができ
る。その一例として、中央部でICFが大きくなり均一
性が±10%のプラズマを発生させる方法を示す。図4
の(a),(b)は図3の(a),(b)と同じもので、第一
の電源13の出力は1200Wで、第二の電源15は
(a)の場合にはオンで(b)の場合にはオフである。
ここで、第二の電源15をオン・オフ制御し、デューテ
ィー比を0.57、つまり「オンの時間:オフの時間=
0.57:0.43」とすると、ICF分布は中央高で均
一性が±10%となる。このように第二の電源をオン・
オフ制御することによって、ICF分布を均一にするだ
けでなく、制御することができる。これは以下も同様で
ある。
Although the first embodiment aims at a uniform ICF distribution, the present invention can be applied to a case where the distribution is such that the ICF becomes large at the central portion or the outer peripheral portion. As an example, a method of generating a plasma with a uniformity of ± 10% due to a large ICF at the center. FIG.
(A) and (b) are the same as (a) and (b) in FIG. 3. The output of the first power supply 13 is 1200 W, and the second power supply 15 is on in the case of (a). It is off in the case of (b).
Here, the second power supply 15 is turned on and off, and the duty ratio is set to 0.57, that is, "ON time: OFF time =
0.57: 0.43 ", the ICF distribution has a uniform height of ± 10% at the center height. In this way, turn on the second power supply
By performing the off-control, not only the ICF distribution can be made uniform, but also the control can be performed. This applies to the following.

【0032】第一の実施例では放電機構に、二つの電源
を接続し、そのうちの一つをオン・オフ制御する例を示
した。しかし、放電機構に三つ以上の電源を接続し、そ
れら電源の一つ以上(全部でもよい)をオン・オフ制御
しても、ICF分布を制御することができる。これは以
下も同様である。
In the first embodiment, an example is shown in which two power supplies are connected to the discharge mechanism and one of them is turned on / off. However, the ICF distribution can also be controlled by connecting three or more power supplies to the discharge mechanism and performing on / off control of one or more (or all) of those power supplies. This applies to the following.

【0033】第一の実施例ではECR方式でプラズマを
発生させる例を示したが、コイル16の電流値によって
はECR方式ではなく、容量結合方式でプラズマが発生
する。このような場合にも本発明を適用することができ
る。さらに、コイル16の電流値が零の場合、つまり磁
場を印加しない場合にも本発明を適用することができ
る。この場合、磁場発生機構であるコイル16とヨーク
17は不要なので、磁場発生機構を設置しなくてもよ
い。
In the first embodiment, an example in which plasma is generated by the ECR method has been described. However, depending on the current value of the coil 16, plasma is generated by the capacitive coupling method instead of the ECR method. The present invention can be applied to such a case. Further, the present invention can be applied to a case where the current value of the coil 16 is zero, that is, a case where no magnetic field is applied. In this case, since the coil 16 and the yoke 17, which are magnetic field generating mechanisms, are unnecessary, the magnetic field generating mechanism does not need to be provided.

【0034】第一の実施例では、放電方式がECR方式
で第二の電源の主たる目的がプラズマ中の解離活性種を
制御することであった。しかし、第二の電源のオンとオ
フを繰り返すことによってプラズマの分布が変化すれ
ば、本発明を適用することができる。本発明の第二の実
施例として、放電方式が誘導結合プラズマ(Inductively
Coupled Plasma:ICP)方式で第二の電源の目的もプ
ラズマの発生である場合を示す。この場合の装置構成を
図5に示す。
In the first embodiment, the discharge method is the ECR method, and the main purpose of the second power supply is to control the dissociated active species in the plasma. However, the present invention can be applied if the distribution of the plasma is changed by repeatedly turning on and off the second power supply. As a second embodiment of the present invention, a discharge method is an inductively coupled plasma (Inductively coupled plasma).
The case where the purpose of the second power supply is to generate plasma in the Coupled Plasma (ICP) method is shown. FIG. 5 shows the device configuration in this case.

【0035】この例では放電機構が2系統のコイル状ア
ンテナで、それぞれが異なる電源に接続されている。こ
の装置にはプラズマ処理室101があり、バルブ102
と排気装置103がある。そして、ウエハ104を固定
するための試料台105がある。また、ウエハ104に
バイアス電力を印加するためのバイアス用整合器106と
バイアス用電源107がある。そして、マスフローコン
トローラー109を通じてプロセスガス110が供給さ
れる。誘導結合によってプラズマを発生させるための放
電機構として、コイル状の内側アンテナ111aと外側
アンテナ111bがある。内側アンテナ111aは第一の
整合器112を経て第一の電源113に接続されてい
る。また、外側アンテナ111bは第二の整合器114
を経て第二の電源115に接続されている。この装置に
おいても第二の電源をオン・オフ制御することによって
プラズマ分布を変化させ、ICF分布を変化させること
ができる。
In this example, the discharge mechanism is a two-system coiled antenna, each of which is connected to a different power supply. The apparatus has a plasma processing chamber 101 and a valve 102.
And an exhaust device 103. Then, there is a sample stage 105 for fixing the wafer 104. Further, there are a bias matching unit 106 and a bias power supply 107 for applying bias power to the wafer 104. Then, the process gas 110 is supplied through the mass flow controller 109. As a discharge mechanism for generating plasma by inductive coupling, there are a coiled inner antenna 111a and an outer antenna 111b. The inner antenna 111a is connected to a first power supply 113 via a first matching device 112. The outer antenna 111b is connected to the second matching unit 114.
, And connected to the second power supply 115. Also in this apparatus, the plasma distribution can be changed by turning on / off the second power supply, thereby changing the ICF distribution.

【0036】プラズマ発生用の電源をオン・オフ制御す
る場合、プラズマ発生用の電源がオフの期間に負イオン
が発生し、ダメージを低減したり、選択比を向上させた
りすることができることが知られている(例えば、特開
平11−16892号公報)。つまり、プラズマ発生用
の電源をオン・オフ制御することによって、エッチング
特性を向上させることができる。そのため、第二の実施
例のように放電機構にプラズマ発生用の複数の異なる周
波数の電源を接続し、その電源をオン・オフ制御する場
合、ICF分布を制御するだけでなく、エッチング特性
を向上させることもできる。
When the power supply for plasma generation is turned on / off, it is known that negative ions are generated while the power supply for plasma generation is off, and damage can be reduced and the selectivity can be improved. (For example, JP-A-11-16892). That is, the on / off control of the power supply for plasma generation can improve the etching characteristics. Therefore, when a plurality of power supplies of different frequencies for plasma generation are connected to the discharge mechanism as in the second embodiment and the power supply is turned on / off, not only the ICF distribution is controlled but also the etching characteristics are improved. It can also be done.

【0037】第一と第二の実施例では、オン・オフ制御
のデューティー比を一定とする例を示している。しか
し、エッチングの途中でデューティー比と第二の電源1
5の出力を変化させてもよい。デューティー比を変化さ
せることによって、ダメージを低減したり、選択比を向
上させたりすることができるからである。
The first and second embodiments show an example in which the duty ratio of the on / off control is constant. However, during the etching, the duty ratio and the second power 1
5 may be changed. This is because by changing the duty ratio, damage can be reduced and the selection ratio can be improved.

【0038】第二の実施例の装置では、プラズマ処理室
の上部と側壁が一体になっている。しかし、プラズマ処
理室の形状が第一と第二の実施例と異なるものであって
も、本発明を適用できる。例えば、図6に示すように、
誘導結合方式でプラズマを発生させる場合に、プラズマ
処理室上部が準絶縁体板208であってもよい。ここ
で、準絶縁体板208とは、誘電体や抵抗率が大きいも
の(例えば、抵抗率が1Ωcm以上のもの)で板状のもの
である。そして、準絶縁体板208の形状は図6に示す
ように平板であってもよいし、図7に示すように半球状
であってもよい。さらに、その他の曲面状であってもよ
い。そして、準絶縁体板208の材料としては、石英,
サファイア,ガラス,炭素化合物などの誘電体や、抵抗
率の高いシリコンなどを用いることができる。
In the apparatus of the second embodiment, the upper part and the side wall of the plasma processing chamber are integrated. However, the present invention can be applied even if the shape of the plasma processing chamber is different from those of the first and second embodiments. For example, as shown in FIG.
When plasma is generated by the inductive coupling method, the upper part of the plasma processing chamber may be the quasi-insulator plate 208. Here, the quasi-insulator plate 208 is a plate having a dielectric or a large resistivity (for example, having a resistivity of 1 Ωcm or more). The shape of the quasi-insulator plate 208 may be a flat plate as shown in FIG. 6 or a hemispherical shape as shown in FIG. Further, it may have another curved shape. The material of the quasi-insulator plate 208 is quartz,
A dielectric such as sapphire, glass, or a carbon compound, or silicon having a high resistivity can be used.

【0039】さらに、図5に示すように、放電機構が2
系統のコイル状アンテナで、それぞれが異なる電源に接
続されている場合、内側アンテナ111aと外側アンテ
ナ111bに印加した高周波が誘導結合してしまい、干
渉しあってしまうことがある。そのような場合に、内側
アンテナ111aに接続する第一の電源113の周波数
と、外側アンテナ111bに接続する第二の電源115
の周波数を異なるものにすれば、二つの高周波が干渉す
ることを防ぎ、効果的にICF分布とエッチング特性を
独立に制御することができる。これは、図6と図7に示
すような構成のエッチング装置でも同様である。
Further, as shown in FIG.
If the coiled antennas of the system are connected to different power supplies, the high frequencies applied to the inner antenna 111a and the outer antenna 111b may be inductively coupled and interfere with each other. In such a case, the frequency of the first power supply 113 connected to the inner antenna 111a and the second power supply 115 connected to the outer antenna 111b
If the frequencies are different, it is possible to prevent interference between the two high frequencies and effectively control the ICF distribution and the etching characteristics independently. This is the same in the etching apparatus having the configuration shown in FIGS.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、プラズ
マを発生させるための放電機構に複数の異なる周波数の
高周波を印加し、第二の電源の出力によってICF分布
が大きく変化することがある。このような場合に、第二
の電源の出力を時間変調すると、異なるICF分布のプ
ラズマが繰り返し発生する。そのため、時間変調の周期
より長い時間で平均したICF分布は異なるICF分布
を平均したものとなる。さらに、時間変調の波形を変化
させるとICF分布が変化するので、ICF分布を制御
することができ、目的のICF分布を示すプラズマを発
生させることができる。
As described above, according to the present invention, a high frequency of a plurality of different frequencies is applied to the discharge mechanism for generating plasma, and the ICF distribution is greatly changed by the output of the second power supply. is there. In such a case, when the output of the second power supply is time-modulated, plasmas having different ICF distributions are repeatedly generated. Therefore, the ICF distribution averaged over a longer time than the time modulation period is an average of different ICF distributions. Further, when the waveform of the time modulation is changed, the ICF distribution changes. Therefore, the ICF distribution can be controlled, and plasma having the target ICF distribution can be generated.

【0041】第二の電源の主たる目的がアンテナ表面で
の反応によってプラズマ中の解離活性種を制御すること
である場合に放電機構を平板とすると、プラズマと放電
機構が接触する面積が大きくなるため、解離活性種の制
御が行いやすくなる。そのため、第二の電源の出力を時
間変調することによって、ICF分布とプラズマ中の解
離活性種を独立に行うこと容易になる。また、この場合
に第一の電源と第二の電源の周波数を異なるものとする
と、二つの高周波の干渉を防ぐことができる。
When the main purpose of the second power supply is to control the dissociated active species in the plasma by the reaction on the antenna surface, if the discharge mechanism is made flat, the area where the plasma and the discharge mechanism come into contact with each other becomes large. This makes it easier to control the dissociation active species. Therefore, by time-modulating the output of the second power supply, it becomes easy to independently perform the ICF distribution and the dissociation active species in the plasma. In this case, if the frequencies of the first power supply and the second power supply are different, interference between the two high frequencies can be prevented.

【0042】磁場発生機構を有し、電子サイクロトロン
共鳴方式でプラズマを発生させる場合には、高密度のプ
ラズマを発生させることができる。また、ローレンツ力
による電子の回転と高周波の周期が一致しなくても、磁
場を印加することによってプラズマの拡散が抑制され、
高密度のプラズマを発生させることができる。ところ
が、磁場を印加するとプラズマの拡散が抑制されるため
に、均一に近く、なおかつ、制御性のよいICF分布と
することが困難になる。そのような場合に、第二の電源
の出力を時間変調することによって、ICF分布の制御
性のよい高密度プラズマを発生させることができ、均一
なプラズマを発生させることもできる。
When a plasma is generated by an electron cyclotron resonance system having a magnetic field generating mechanism, high-density plasma can be generated. Also, even if the rotation of electrons due to Lorentz force does not coincide with the period of the high frequency, the diffusion of plasma is suppressed by applying a magnetic field,
High-density plasma can be generated. However, when a magnetic field is applied, plasma diffusion is suppressed, so that it is difficult to obtain an ICF distribution that is close to uniform and has good controllability. In such a case, by time-modulating the output of the second power supply, high-density plasma with good controllability of the ICF distribution can be generated, and uniform plasma can also be generated.

【0043】放電機構に印加する第一の高周波の周波数
を500MHz以下とすると、その周波数の電磁波の波
長は600mm以上となる。この時の半波長は300mm以
上となる。この半波長の長さは直径が200mmから30
0mmのウエハを処理するプラズマ処理装置の直径と同程
度か、それより長くなるため、均一性を低下させる原因
となる高次の電界モードの成分が少なくなり均一性が向
上する。ところで、この周波数で高密度プラズマを発生
させると、主にイオンシース部分を電磁波が通過する。
そのため、第二の高周波の出力によってICF分布が大
きく変化する。このため、第二の高周波の出力を時間変
調することによって、ICF分布を広い範囲で制御する
ことができる。
If the frequency of the first high frequency applied to the discharge mechanism is 500 MHz or less, the wavelength of the electromagnetic wave at that frequency is 600 mm or more. The half wavelength at this time is 300 mm or more. The length of this half wavelength is from 200 mm to 30 mm in diameter.
Since the diameter is about the same as or longer than the diameter of a plasma processing apparatus for processing a wafer of 0 mm, the component of a higher-order electric field mode which causes a decrease in uniformity is reduced, and the uniformity is improved. By the way, when high-density plasma is generated at this frequency, an electromagnetic wave mainly passes through the ion sheath portion.
Therefore, the ICF distribution changes greatly depending on the output of the second high frequency. Therefore, the ICF distribution can be controlled in a wide range by time-modulating the second high-frequency output.

【0044】絶縁膜、特に酸化膜を均一にエッチングす
る場合には、プラズマ中の解離活性種を制御するために
アンテナ表面の化学反応を促進することが重要である。
そのためアンテナを平板にすることが望ましい。また、
高密度プラズマを発生させるので、磁場を印加してプラ
ズマの拡散を抑制することが望ましい。さらに、電子サ
イクロトロン共鳴方式でプラズマを発生させる方が望ま
しい。また、直径200mm以上の大口径ウエハを処理する
場合に、プラズマ処理室の直径と同程度かそれより長い
波長となる500MHz以下の高周波を用いると、主に
イオンシース部分を電磁波が通過する。このような場合
に、第二の電源の出力を時間変調すると、ICF分布が
概ね均一で、ICF分布が制御しやすく、さらに、プラ
ズマ中の解離活性種を制御できる高密度プラズマを発生
させることができる。
When the insulating film, particularly the oxide film, is uniformly etched, it is important to promote the chemical reaction on the antenna surface in order to control the dissociation active species in the plasma.
Therefore, it is desirable to make the antenna flat. Also,
Since high-density plasma is generated, it is desirable to apply a magnetic field to suppress plasma diffusion. Further, it is desirable to generate plasma by an electron cyclotron resonance method. When a large-diameter wafer having a diameter of 200 mm or more is processed, if a high frequency of 500 MHz or less, which has a wavelength equal to or longer than the diameter of the plasma processing chamber, is used, an electromagnetic wave mainly passes through the ion sheath portion. In such a case, when the output of the second power supply is time-modulated, it is possible to generate a high-density plasma in which the ICF distribution is substantially uniform, the ICF distribution is easily controlled, and the dissociated active species in the plasma can be controlled. it can.

【0045】放電機構がコイル状の2系統以上のアンテ
ナを用いて誘導結合方式でプラズマを発生させる場合に
おいても、放電機構に印加する複数の高周波の少なくと
も一つに対してその出力を時間変調することによってプ
ラズマ中の解離活性種とICF分布がともに変化するの
で、それらを一度に制御することができる。
Even when the discharge mechanism generates plasma by an inductive coupling method using two or more coiled antennas, the output is time-modulated with respect to at least one of a plurality of high frequencies applied to the discharge mechanism. As a result, both the dissociated active species and the ICF distribution in the plasma change, so that they can be controlled at once.

【0046】さらに、放電機構に印加する複数の高周波
の少なくとも一つを他の高周波と異なる周波数とする
と、複数の高周波が互いに干渉することを防ぐことがで
きるので、プラズマ中の解離活性種とICF分布の制御
が容易になる。
Further, if at least one of the plurality of high frequencies applied to the discharge mechanism is different from the other high frequencies, it is possible to prevent the plurality of high frequencies from interfering with each other. Control of distribution becomes easy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用したECR方式プラズマエッチン
グ装置の構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an ECR type plasma etching apparatus to which the present invention is applied.

【図2】オン・オフ制御した第二の電源の出力波形を示
す特性図。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing an output waveform of a second power supply that is turned on and off.

【図3】ICF分布の例を示す特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of an ICF distribution.

【図4】ICF分布の例を示す特性図。FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example of an ICF distribution.

【図5】本発明を適用したICP方式プラズマエッチン
グの構成例1を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example 1 of ICP plasma etching to which the present invention is applied.

【図6】本発明を適用したICP方式プラズマエッチン
グの構成例2を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example 2 of the ICP type plasma etching to which the present invention is applied.

【図7】本発明を適用したICP方式プラズマ処理装置
の構成例3を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example 3 of the ICP type plasma processing apparatus to which the present invention is applied.

【符号の説明】 1,101,201…プラズマ処理室、2,102,2
02…バルブ、3,103,203…排気装置、4,1
04,204…ウエハ、5,105,205…試料台、
6,106,206…バイアス用整合器、7,107,
207…バイアス用電源、8…シャワープレート、9,
109,209…マスフローコントローラー、10,1
10,210…プロセスガス、11…アンテナ、12,
112,212…第一の整合器、13,113,213
…第一の電源、14,114,214…第二の整合器、
15,115,215…第二の電源、16…コイル、1
7…ヨーク、111a,211a…内側アンテナ、11
1b,211b…外側アンテナ、208…準絶縁体板。
[Description of References] 1, 101, 201: Plasma processing chamber, 2, 102, 2
02 ... Valve, 3,103,203 ... Exhaust device, 4,1
04, 204: wafer, 5, 105, 205: sample stage,
6, 106, 206 ... bias matching device, 7, 107,
207: power supply for bias, 8: shower plate, 9,
109,209 ... Mass flow controller, 10,1
10, 210 ... process gas, 11 ... antenna, 12,
112, 212... First matching devices, 13, 113, 213
... first power supply, 14, 114, 214 ... second matching device,
15, 115, 215: second power supply, 16: coil, 1
7 ... Yoke, 111a, 211a ... Inner antenna, 11
1b, 211b: outer antenna, 208: quasi-insulator plate.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05H 1/46 H01L 21/302 B (72)発明者 前田 賢治 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 Fターム(参考) 4K030 FA02 FA03 JA18 KA02 KA14 KA41 4K057 DA11 DA16 DB04 DB05 DB06 DB08 DB17 DB20 DD03 DD08 DG15 DM17 DM18 DM20 DM28 DM35 DM37 DN01 5F004 AA01 BA14 BA20 BB11 BB13 DA24 DA25 DB03 5F045 AA08 AA10 BB02 EF05 EH02 EH06 EH11 EH14 EH17 EH20──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H05H 1/46 H01L 21/302 B (72) Inventor Kenji Maeda 502 Kandamachi, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. 4K030 FA02 FA03 JA18 KA02 KA14 KA41 4K057 DA11 DA16 DB04 DB05 DB06 DB08 DB17 DB20 DD03 DD08 DG15 DM17 DM18 DM20 DM28 DM35 DM37 DN01 5F004 AA01 BA14 BA20 BB11 BB13 DA0 DA25 AB03A5E EH02 EH06 EH11 EH14 EH17 EH20

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】プラズマ処理を行うために、被処理基板を
載置する試料台を内部に有し内部を真空にすることがで
きるプラズマ処理室と、前記プラズマ処理室内に所定の
流量でプラズマ処理を行うプロセスガスを導入するプロ
セスガス導入機構と、プラズマを発生させる放電機構と
を有し、前記放電機構は前記被処理基板と対向する位置
に設置され、前記放電機構に複数の高周波を印加するプ
ラズマ処理装置において、前記高周波の少なくとも一つ
の出力を時間変調することを特徴とするプラズマ処理装
置。
A plasma processing chamber having a sample stage on which a substrate to be processed is mounted and capable of evacuating the inside, and a plasma processing chamber having a predetermined flow rate therein. And a discharge mechanism for generating plasma, wherein the discharge mechanism is provided at a position facing the substrate to be processed, and applies a plurality of high frequencies to the discharge mechanism. In the plasma processing apparatus, at least one output of the high frequency is time-modulated.
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