JP2001338911A - Plasma processing equipment and fabrication method for semiconductor equipment - Google Patents

Plasma processing equipment and fabrication method for semiconductor equipment

Info

Publication number
JP2001338911A
JP2001338911A JP2000156534A JP2000156534A JP2001338911A JP 2001338911 A JP2001338911 A JP 2001338911A JP 2000156534 A JP2000156534 A JP 2000156534A JP 2000156534 A JP2000156534 A JP 2000156534A JP 2001338911 A JP2001338911 A JP 2001338911A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
plasma
magnetic field
frequency power
drift
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000156534A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadahiro Omi
忠弘 大見
Tatsu Kaihara
竜 海原
Kazuhide Ino
和英 伊野
Hisakazu Oohata
久和 大秦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP2000156534A priority Critical patent/JP2001338911A/en
Publication of JP2001338911A publication Critical patent/JP2001338911A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide plasma processing equipment which prevents charging damages of an object to be processed or nonuniform plasma processing speed within the surface of the object; and a method for fabricating high quality semiconductor equipment which does not cause nonuniform plasma processing or charging damages. SOLUTION: The plasma etching equipment has a processing chamber 1, a lower electrode 2 and an upper electrode 3 which are placed facing each other in the processing chamber 1, and a magnet 4 which is placed along the periphery of the processing chamber 1. The magnet 4 forms a graded magnetic field in a manner that the field strength in a direction of E1×B, which is the drift direction of electron near the electrode 2 is weaker in the downstream than that of the upstream. At the time of etching process, a high frequency electric power is applied to the upper electrode 3 as well by an upper high frequency power source.

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】この発明は、半導体基板など
の被処理物にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置、お
よびプラズマ処理を用いた半導体装置の製造方法に関す
る。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a plasma processing apparatus for performing plasma processing on an object to be processed such as a semiconductor substrate, and a method for manufacturing a semiconductor device using the plasma processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造工程においては、たと
えば、ウエハの表面に形成した絶縁膜などの薄膜を微細
パターンに加工するために、エッチング処理が行われる
場合がある。このエッチング処理のための装置として
は、従来から種々のタイプのものが提案されているが、
その中でも、マグネトロン方式のプラズマエッチング装
置が注目されている。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device manufacturing process, for example, an etching process is sometimes performed to process a thin film such as an insulating film formed on the surface of a wafer into a fine pattern. Various types of etching apparatuses have been conventionally proposed,
Among them, a magnetron-type plasma etching apparatus has attracted attention.

【0003】このマグネトロン方式のプラズマエッチン
グ装置は、たとえば、処理室内に対向配置された一対の
上部電極および下部電極を有しており、下部電極上にウ
エハを載置できるようになっている。このウエハが載置
される下部電極には、高周波電力を印加するための高周
波電力源が接続されている。処理室内にエッチングガス
が導入された後、ウエハが載置された下部電極に高周波
電力が印加されると、一対の電極間に電界が形成され、
この電界によりエッチングガスのプラズマが発生する。
また、ウエハが載置されている下部電極に負の自己バイ
アス電圧が生じ、これによって、処理室内に発生したプ
ラズマ中のイオンが下部電極に向けて引き寄せられる。
そして、その引き寄せられたイオンがウエハ表面に衝突
することにより、ウエハ表面に形成されている薄膜がエ
ッチングされていく。
[0003] This magnetron type plasma etching apparatus has, for example, a pair of upper electrode and lower electrode opposed to each other in a processing chamber so that a wafer can be mounted on the lower electrode. A high-frequency power source for applying high-frequency power is connected to the lower electrode on which the wafer is mounted. After the etching gas is introduced into the processing chamber, when high-frequency power is applied to the lower electrode on which the wafer is mounted, an electric field is formed between the pair of electrodes,
This electric field generates plasma of the etching gas.
In addition, a negative self-bias voltage is generated at the lower electrode on which the wafer is mounted, whereby ions in the plasma generated in the processing chamber are attracted toward the lower electrode.
Then, the attracted ions collide with the wafer surface, whereby the thin film formed on the wafer surface is etched.

【0004】イオンがウエハ表面(ウエハ自身の表面ま
たはその上に形成されている薄膜の表面を指す。)に衝
突すると、ウエハ表面から2次電子が放出される。この
放出された2次電子は、下部電極に負の自己バイアス電
圧が生じているために、ウエハから離間する方向に加速
されてプラズマ中を移動する。そして、プラズマ中を移
動する過程において中性原子・分子に衝突し、中性原子
や中性分子のイオン化を引き起こす。したがって、プラ
ズマ中における2次電子の移動距離が長いほど、2次電
子と中性原子・分子との衝突頻度が高くなるので、プラ
ズマの高密度化を図ることができる。
[0004] When ions collide with the wafer surface (refer to the surface of the wafer itself or the surface of a thin film formed thereon), secondary electrons are emitted from the wafer surface. The emitted secondary electrons are accelerated in a direction away from the wafer and move in the plasma because a negative self-bias voltage is generated in the lower electrode. Then, in the process of moving in the plasma, it collides with neutral atoms and molecules, causing ionization of neutral atoms and neutral molecules. Therefore, the longer the moving distance of the secondary electrons in the plasma, the higher the frequency of collision between the secondary electrons and the neutral atoms / molecules, so that the density of the plasma can be increased.

【0005】このことに着目して、マグネトロン方式の
プラズマエッチング装置では、処理室の外周に沿って、
一対の電極間に電界と直交する方向の平行磁場を形成す
るためのマグネットが配置されている。これによれば、
イオンのウエハ表面への衝突によって発生した2次電子
が、一対の電極間に形成されている電界および平行磁場
によるローレンツ力を受けて、この電界の方向および平
行磁場の方向を含む面に直交する方向(E×B方向)に
サイクロイド運動しながら移動(E×Bドリフト)す
る。その結果、プラズマ中における2次電子の移動距離
が長くなり、プラズマの高密度化が達成される。
[0005] Focusing on this, in the magnetron type plasma etching apparatus, along the outer periphery of the processing chamber,
A magnet for forming a parallel magnetic field in a direction orthogonal to the electric field is arranged between the pair of electrodes. According to this,
Secondary electrons generated by collision of ions with the wafer surface are subjected to Lorentz force by an electric field and a parallel magnetic field formed between a pair of electrodes, and are orthogonal to a plane including the direction of the electric field and the direction of the parallel magnetic field. It moves (E × B drift) while performing cycloid motion in the direction (E × B direction). As a result, the moving distance of the secondary electrons in the plasma is increased, and the density of the plasma is increased.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、2次電子が
E×Bドリフトすると、E×B方向の下流側ほど電子密
度が高くなるため、下部電極に生じる自己バイアス電圧
が面内不均一になってしまう。下部電極に生じる自己バ
イアス電圧が面内不均一になると、下部電極上に載置さ
れたウエハ表面に面内電位差が生じ、これにより、ウエ
ハ表面に電流が流れてゲート酸化膜などが破壊されると
いったチャージングダメージをウエハに与えるおそれが
ある。また、2次電子のE×Bドリフトは、ウエハ表面
に入射するイオン密度の面内不均一を招き、結果とし
て、ウエハ表面に対するエッチング処理の速度の面内不
均一を招くおそれがある。
However, when the secondary electrons drift by E × B, the electron density becomes higher toward the downstream side in the E × B direction, so that the self-bias voltage generated at the lower electrode becomes non-uniform in the plane. Would. When the self-bias voltage generated at the lower electrode becomes non-uniform in the plane, an in-plane potential difference is generated on the surface of the wafer mounted on the lower electrode, thereby causing a current to flow on the wafer surface and destroying a gate oxide film and the like. Such charging damage may be given to the wafer. In addition, the E × B drift of the secondary electrons causes in-plane non-uniformity of the ion density incident on the wafer surface, and as a result, may cause in-plane non-uniformity in the speed of the etching process on the wafer surface.

【0007】そこで、E×B方向下流側ほど磁場強度が
弱くなる勾配磁場が形成されるようにマグネットを設計
して、E×Bドリフトによる自己バイアス電圧の面内不
均一を補償するとともに、そのマグネットを回転させる
ことにより、エッチング処理速度の均一性を確保する技
術が提案されている。この技術を採用した装置は、DR
M(Dipole Ring Magnet)プラズマエッチング装置と呼ば
れている。しかしながら、このDRMプラズマエッチン
グ装置では、自己バイアス電圧が面内均一になるような
磁場強度勾配の最適値が得られるまで、マグネットの設
計を何度も変更しなければならず、装置開発のためのコ
ストが高くついてしまう。また、処理室内の気圧や下部
電極に印加される高周波電力量などのプロセス条件が変
更されると、その度にマグネットを設計し直さなければ
ならないといった問題もある。さらには、ウエハ表面に
入射するイオンの密度は必ずしも面内均一ではないの
で、エッチング処理速度の均一性を確保するためにマグ
ネットを回転させるための構成が不可欠であり、装置構
成が複雑になるといった問題もある。
Therefore, a magnet is designed so that a gradient magnetic field whose magnetic field strength becomes weaker toward the downstream side in the E × B direction is formed to compensate for the in-plane non-uniformity of the self-bias voltage due to the E × B drift. A technique has been proposed in which a magnet is rotated to ensure uniformity of an etching processing speed. Devices employing this technology are DR
This is called an M (Dipole Ring Magnet) plasma etching apparatus. However, in this DRM plasma etching apparatus, the magnet design must be changed many times until the optimum value of the magnetic field strength gradient is obtained so that the self-bias voltage becomes uniform in the plane. Cost is high. Further, when process conditions such as the atmospheric pressure in the processing chamber and the amount of high-frequency power applied to the lower electrode are changed, there is a problem that the magnet must be redesigned each time. Further, since the density of ions incident on the wafer surface is not necessarily uniform in the plane, a configuration for rotating the magnet is indispensable to ensure uniformity of the etching processing speed, which complicates the apparatus configuration. There are also problems.

【0008】また、その他の技術として、半導体ウエハ
が載置される下部電極に対向した上部電極にも一定の高
周波電力を印加し、この上部電極付近において、下部電
極付近における2次電子のE×Bドリフトの方向と逆方
向に2次電子をE×Bドリフトさせることにより、プラ
ズマ密度の面内均一化を図る技術が提案されている。こ
の技術を採用した装置は、BED(Balanced Electron D
rift)プラズマエッチング装置と呼ばれている。
As another technique, a constant high-frequency power is also applied to an upper electrode opposed to a lower electrode on which a semiconductor wafer is mounted, and near this upper electrode, E × of secondary electrons near the lower electrode is applied. A technique has been proposed in which secondary electrons are subjected to E × B drift in a direction opposite to the direction of B drift to thereby make the plasma density uniform in the plane. A device employing this technology is a BED (Balanced Electron D
rift) It is called plasma etching equipment.

【0009】このBEDプラズマエッチング装置は、D
RMプラズマエッチング装置と比較して簡単に設計で
き、マグネットを回転させるための構成も不要であると
いった利点を有している。しかし、BEDプラズマエッ
チング装置では、上部電極と下部電極との間隔を広くす
ることができない。なぜなら、上部電極と下部電極との
間隔を広くすると、下部電極付近をドリフトする2次電
子が上部電極に向けて移動(拡散)できなくなり、プラ
ズマ密度の面内均一化を図ることができないからであ
る。上部電極と下部電極との間隔を広げることができれ
ば、ウエハ表面における面内圧力差を小さくすることが
でき、エッチング処理速度の均一性をより向上させるこ
とができる。また、プラズマ電位を低くすることができ
るから、プラズマが処理室の内壁に与える損傷を少なく
することができる。
This BED plasma etching apparatus uses a D
It has an advantage that it can be designed easily as compared with the RM plasma etching apparatus, and that a configuration for rotating the magnet is not required. However, in the BED plasma etching apparatus, the distance between the upper electrode and the lower electrode cannot be increased. This is because if the distance between the upper electrode and the lower electrode is increased, secondary electrons drifting in the vicinity of the lower electrode cannot move (diffuse) toward the upper electrode, and the plasma density cannot be made uniform in the plane. is there. If the distance between the upper electrode and the lower electrode can be increased, the in-plane pressure difference on the wafer surface can be reduced, and the uniformity of the etching rate can be further improved. Further, since the plasma potential can be lowered, damage to the inner wall of the processing chamber caused by the plasma can be reduced.

【0010】そこで、この発明の第1の目的は、被処理
物にチャージングダメージを与えたり、被処理物に対す
るプラズマ処理の速度に面内不均一を生じたりすること
を防止できるプラズマ処理装置を提供することである。
また、この発明の第2の目的は、開発に要する手間およ
びコストを低減できるプラズマ処理装置を提供すること
である。さらに、この発明の第3の目的は、第1電極と
第2電極との間隔を大きく設計することができるプラズ
マ処理装置を提供することである。
Accordingly, a first object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus which can prevent charging damage to an object to be processed and prevent in-plane non-uniformity in the speed of plasma processing on the object to be processed. To provide.
A second object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of reducing labor and cost required for development. Further, a third object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of designing a large space between the first electrode and the second electrode.

【0011】さらにまた、この発明の第4の目的は、プ
ラズマ処理のむらやチャージングダメージの発生してい
ない高品質な半導体装置を製造するための方法を提供す
ることである。
A fourth object of the present invention is to provide a method for manufacturing a high-quality semiconductor device free from unevenness in plasma processing and charging damage.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項1記載の発明は、被処理物
にプラズマによる処理を施すプラズマ処理装置であっ
て、被処理物を載置するための載置面を有する第1の電
極と、この第1の電極の載置面に対向して配置された第
2の電極と、前記第1の電極に一定の高周波電力を供給
して、前記第1および第2の電極間にプラズマを発生さ
せるプラズマ発生手段と、前記第1および第2の電極間
に発生するプラズマ中の電子をE×Bドリフトさせるた
めの磁場を、前記第1の電極側のE×Bドリフト方向下
流側の磁場強度がE×Bドリフト方向上流側よりも弱く
なるような強度勾配をつけて形成する磁場形成手段と、
前記第2の電極に高周波電力を供給して、前記第1の電
極およびプラズマ間に形成される電界とは逆方向の電界
を前記第2の電極およびプラズマ間に発生させることに
より、前記載置面上におけるプラズマ密度の面内分布を
調整するプラズマ密度調整手段とを含むことを特徴とす
るプラズマ処理装置である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus for performing a plasma process on an object to be processed. A first electrode having a mounting surface for mounting, a second electrode disposed opposite to the mounting surface of the first electrode, and supplying a constant high-frequency power to the first electrode. A plasma generating means for generating plasma between the first and second electrodes, and a magnetic field for causing electrons in the plasma generated between the first and second electrodes to perform an E × B drift. A magnetic field forming means for forming an intensity gradient such that the magnetic field intensity on the downstream side in the E × B drift direction on the electrode side of the first electrode is weaker than that on the upstream side in the E × B drift direction;
The high-frequency power is supplied to the second electrode to generate an electric field between the second electrode and the plasma in a direction opposite to the electric field formed between the first electrode and the plasma. A plasma density adjusting means for adjusting an in-plane distribution of plasma density on the surface.

【0013】この発明によれば、第1および第2の電極
間に形成される磁場の強度に勾配がつけられていること
により、E×Bドリフトによって第1の電極に生じる自
己バイアス電圧の面内不均一がある程度は補償されるの
で、被処理物にチャージングダメージを与えることを抑
制できる。また、プラズマ密度調整手段によってプラズ
マ密度の面内分布を調整することにより、前記載置面上
におけるプラズマ密度を面内均一にすることができる。
その結果、第1の電極に生じる自己バイアス電圧を面内
均一にすることができ、自己バイアス電圧の面内不均一
による被処理物へのチャージングダメージを一層抑制す
ることができる。
According to the present invention, since the intensity of the magnetic field formed between the first and second electrodes has a gradient, the surface of the self-bias voltage generated at the first electrode by the E × B drift is reduced. Since the internal non-uniformity is compensated to some extent, it is possible to suppress charging damage to the workpiece. Further, by adjusting the in-plane distribution of the plasma density by the plasma density adjusting means, the plasma density on the mounting surface can be made uniform in the plane.
As a result, the self-bias voltage generated in the first electrode can be made uniform in the plane, and charging damage to the object due to non-uniform self-bias voltage in the plane can be further suppressed.

【0014】さらに、プラズマ密度を面内均一にできる
から、被処理物に対するプラズマ処理の速度を面内均一
にすることができる。ゆえに、プラズマ処理速度の均一
性を確保するためにマグネットを回転させる必要がな
く、DRMプラズマ処理装置と比較して装置構成を簡素
化することができる。さらには、上記したように磁場強
度に勾配をつけることによって自己バイアス電圧の面内
不均一を適度に補償しておけば、第2の電極への供給電
力を調整することによって自己バイアス電圧を均一にす
ることができるから、磁場形成手段を厳密に設計する必
要がない。ゆえに、DRMプラズマ処理装置と比較し
て、装置の開発に要する手間およびコストを低減でき
る。
Further, since the plasma density can be made uniform in the plane, the speed of the plasma processing for the object to be processed can be made uniform in the plane. Therefore, there is no need to rotate the magnet to ensure uniformity of the plasma processing speed, and the apparatus configuration can be simplified as compared with the DRM plasma processing apparatus. Furthermore, if the in-plane non-uniformity of the self-bias voltage is appropriately compensated by giving a gradient to the magnetic field strength as described above, the self-bias voltage can be made uniform by adjusting the power supplied to the second electrode. Therefore, there is no need to strictly design the magnetic field forming means. Therefore, as compared with the DRM plasma processing apparatus, the labor and cost required for developing the apparatus can be reduced.

【0015】しかも、E×Bドリフト方向下流側の磁場
強度がE×Bドリフト方向上流側よりも弱められている
ので、第1の電極付近をドリフトする電子は、E×Bド
リフト方向の最下流側までドリフトした後、第1の電極
付近から第2の電極に向けて良好に移動することができ
る。したがって、BEDプラズマ処理装置に比べて、第
1の電極と第2の電極との間隔を広く設計することがで
きる。ゆえに、被処理物の表面における面内圧力差を小
さくすることができ、プラズマ処理速度の均一性をより
向上させることができる。また、プラズマ電位を低くで
きるから、プラズマが第1および第2の電極を収容した
処理室の内壁などに与える損傷を少なくすることができ
る。
In addition, since the magnetic field intensity on the downstream side in the E × B drift direction is weaker than that on the upstream side in the E × B drift direction, electrons drifting near the first electrode are not most downstream in the E × B drift direction. After drifting to the side, it is possible to move favorably from the vicinity of the first electrode toward the second electrode. Therefore, the distance between the first electrode and the second electrode can be designed to be wider than that of the BED plasma processing apparatus. Therefore, the in-plane pressure difference on the surface of the processing object can be reduced, and the uniformity of the plasma processing speed can be further improved. Further, since the plasma potential can be lowered, damage to the inner wall and the like of the processing chamber accommodating the first and second electrodes can be reduced.

【0016】なお、請求項2に記載のように、前記磁場
形成手段は、互いに隣接するマグネットエレメントの磁
化方向が所定角度をなし、かつ、前記処理室の中心に関
してほぼ対称な位置にあるマグネットエレメントの磁化
方向がほぼ同方向となるように前記処理室の外周に沿っ
て配置された複数個のマグネットエレメントの中から、
所定のマグネットエレメントを除去することにより構成
されてもよい。より具体的には、請求項3に記載のよう
に、前記磁場形成手段は、当該磁場形成手段が形成する
磁場の方向をN−S方向とし、これに直交する方向をE
−W方向としたときに、複数個のマグネットエレメント
の中からNW側およびSW側に位置する所定個数のマグ
ネットエレメントを除去し、W側の所定個数のマグネッ
トエレメントを残しておくことにより構成されてもよ
い。
According to a second aspect of the present invention, in the magnetic field forming means, the magnet elements which are adjacent to each other form a predetermined angle of magnetization and are substantially symmetric with respect to the center of the processing chamber. From among a plurality of magnet elements arranged along the outer periphery of the processing chamber so that the magnetization directions of
It may be configured by removing a predetermined magnet element. More specifically, as described in claim 3, the magnetic field forming means sets the direction of the magnetic field formed by the magnetic field forming means to the NS direction, and sets the direction orthogonal to the NS direction to E-S.
In the −W direction, a predetermined number of magnet elements located on the NW side and the SW side are removed from the plurality of magnet elements, and a predetermined number of magnet elements on the W side are left. Is also good.

【0017】請求項4記載の発明は、半導体基板の表面
にプラズマによる処理を施して半導体装置を製造する方
法であって、第1の電極の基板載置面上に半導体基板を
載置する基板載置工程と、前記第1の電極に一定の高周
波電力を供給して、前記第1の電極および前記基板載置
面に対向して配置された第2の電極間にプラズマを発生
させるプラズマ発生工程と、前記第1および第2の電極
間に発生するプラズマ中の電子をE×Bドリフトさせる
ための磁場を、前記第1の電極側のE×Bドリフト方向
下流側の磁場強度がE×Bドリフト方向上流側よりも弱
くなるような強度勾配をつけて形成する磁場形成工程
と、前記第2の電極に高周波電力を供給して、前記第1
の電極およびプラズマ間に形成される電界とは逆方向の
電界を前記第2の電極およびプラズマ間に発生させるこ
とにより、前記載置面上におけるプラズマ密度の面内分
布を調整するプラズマ密度調整工程とを含むことを特徴
とする半導体装置の製造方法である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device by performing a plasma treatment on a surface of a semiconductor substrate, wherein the semiconductor substrate is mounted on a substrate mounting surface of a first electrode. A mounting step, and plasma generation for supplying a constant high-frequency power to the first electrode to generate plasma between the first electrode and a second electrode disposed opposite to the substrate mounting surface. A magnetic field for causing electrons in the plasma generated between the first and second electrodes to drift by E × B, and a magnetic field intensity on the first electrode side downstream of the E × B drift direction being E × B. A magnetic field forming step of forming an intensity gradient so as to be weaker than the upstream side in the B drift direction, and supplying high-frequency power to the second electrode,
A plasma density adjusting step of adjusting an in-plane distribution of plasma density on the mounting surface by generating an electric field between the second electrode and the plasma in a direction opposite to an electric field formed between the electrode and the plasma. And a method for manufacturing a semiconductor device.

【0018】この発明によれば、請求項1に関連して述
べた効果と同様な効果を奏することができ、半導体基板
にチャージングダメージを与えることなく、面内均一な
プラズマ処理を施すことができる。ゆえに、プラズマ処
理のむらやチャージングダメージの発生していない高品
質な半導体装置を製造することができる。
According to the present invention, the same effect as that described in relation to the first aspect can be obtained, and the in-plane uniform plasma processing can be performed without causing charging damage to the semiconductor substrate. it can. Therefore, it is possible to manufacture a high-quality semiconductor device free from unevenness in plasma processing and charging damage.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、この
発明の一実施形態に係るプラズマエッチング装置の構成
を示す図解的な断面図である。このプラズマエッチング
装置は、たとえば、被処理物としての半導体ウエハWa
の表面(半導体ウエハWa上の露出面。半導体ウエハW
a自身の表面またはその上に形成された薄膜の表面)に
エッチング処理を施して、半導体ウエハWaの表面に形
成されている絶縁膜などの薄膜を微細パターンに加工す
るために用いられるものであり、処理チャンバ1と、こ
の処理チャンバ1内で上下方向に対向して配置された下
部電極2および上部電極3と、処理チャンバ1の外周面
に沿って配置されたマグネット4とを有している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an illustrative sectional view showing a configuration of a plasma etching apparatus according to one embodiment of the present invention. This plasma etching apparatus is, for example, a semiconductor wafer Wa as an object to be processed.
(Exposed surface on semiconductor wafer Wa; semiconductor wafer W
a) The surface of the semiconductor wafer Wa or the surface of the thin film formed thereon is subjected to an etching process to process a thin film such as an insulating film formed on the surface of the semiconductor wafer Wa into a fine pattern. , A processing chamber 1, a lower electrode 2 and an upper electrode 3 which are disposed in the processing chamber 1 so as to face each other in a vertical direction, and a magnet 4 which is disposed along the outer peripheral surface of the processing chamber 1. .

【0020】下部電極2は、処理チャンバ1の底面を貫
通して設けられた電極本体部21と、この電極本体部2
1の上面に固定されたウエハ載置電極板22とで構成さ
れている。電極本体部21には、下部高周波電源5が接
続されており、この下部高周波電源5から所定周波数
(たとえば、13.56MHz)の高周波電力が印加さ
れるようになっている。また、ウエハ載置電極板22の
上面は、被処理物としての半導体ウエハWaを載置する
ための載置面となっている。
The lower electrode 2 includes an electrode body 21 provided through the bottom of the processing chamber 1 and the electrode body 2.
1 and a wafer mounting electrode plate 22 fixed to the upper surface of the wafer. A lower high-frequency power supply 5 is connected to the electrode main body 21, and high-frequency power of a predetermined frequency (for example, 13.56 MHz) is applied from the lower high-frequency power supply 5. The upper surface of the wafer mounting electrode plate 22 is a mounting surface on which a semiconductor wafer Wa as an object to be processed is mounted.

【0021】上部電極3は、たとえば、下部電極2の上
面から27mmだけ離れた位置に配置されている。上部
電極3には、処理チャンバ1の天面を貫通して設けられ
た電極中央部31と、この電極中央部31の周囲に設け
られたリング状の電極外周部32とが備えられている。
電極外周部32は、絶縁物321を介して処理チャンバ
1の天面に貫通して設けられている。電極中央部31の
下面には、複数個のガス供給口33が開口して形成され
ている。電極中央部31の内部には、ガス供給口33と
連通したガス供給路34が形成されており、このガス供
給路34には、図示しないガス供給源から処理ガスとし
てのエッチングガスが供給されるようになっている。エ
ッチングガスとしては、たとえば、Ar/C48/CO
/O2などを用いることができる。
The upper electrode 3 is arranged, for example, at a position 27 mm away from the upper surface of the lower electrode 2. The upper electrode 3 includes an electrode central portion 31 provided through the top surface of the processing chamber 1 and a ring-shaped electrode outer peripheral portion 32 provided around the electrode central portion 31.
The electrode outer peripheral portion 32 is provided so as to penetrate through the top surface of the processing chamber 1 via the insulator 321. A plurality of gas supply ports 33 are formed on the lower surface of the electrode central portion 31 so as to open. A gas supply path 34 communicating with a gas supply port 33 is formed inside the electrode central portion 31, and an etching gas as a processing gas is supplied to the gas supply path 34 from a gas supply source (not shown). It has become. As an etching gas, for example, Ar / C 4 F 8 / CO
/ O 2 or the like can be used.

【0022】電極中央部31は、アース接続されてお
り、常にグランド電位に保たれている。一方、電極外周
部32は、上記したように絶縁物321を介して処理チ
ャンバ1の天面に取り付けられていることによって電極
中央部31(アース)から絶縁されている、また、電極
外周部32には、上部高周波電源6が接続されており、
この上部高周波電源6から所定周波数(たとえば、10
0MHz)の高周波電力が印加されるようになってい
る。
The electrode central portion 31 is connected to the ground and is always kept at the ground potential. On the other hand, the electrode outer peripheral portion 32 is insulated from the electrode central portion 31 (earth) by being attached to the top surface of the processing chamber 1 via the insulator 321 as described above. Is connected to the upper high-frequency power supply 6,
A predetermined frequency (for example, 10
(0 MHz).

【0023】マグネット4は、下部電極2と上部電極3
との間に、下部電極2(ウエハ載置電極板22)の上面
とほぼ平行な一方向の磁場Bを形成するためのものであ
る。このマグネット4は、図2に示すように、たとえば
28個のマグネットエレメント41で構成されており、
磁場Bの方向をN−S方向としたときに、W(ウエス
ト)側の磁場強度がE(イースト)側の磁場強度よりも
弱くなった勾配磁場を形成している。このようなマグネ
ット4は、たとえば、磁場強度分布がほぼ面内均一であ
るN−S方向の平行磁場が形成されるように処理チャン
バ1の中心を通る軸線Oを中心とする円周上にほぼ等間
隔に配置された32個のマグネットエレメントの中か
ら、W側に配置された4個のマグネットエレメント(図
2に破線で示す。)を除去することにより構成すること
ができる。なお、軸線Oに関して対称な位置にあるマグ
ネットエレメント41は、互いに同じ方向の磁界を形成
するように着磁されている。
The magnet 4 comprises a lower electrode 2 and an upper electrode 3
And a magnetic field B in one direction substantially parallel to the upper surface of the lower electrode 2 (wafer mounting electrode plate 22). As shown in FIG. 2, the magnet 4 includes, for example, 28 magnet elements 41.
When the direction of the magnetic field B is the NS direction, a gradient magnetic field is formed in which the magnetic field strength on the W (waist) side is weaker than the magnetic field strength on the E (east) side. Such a magnet 4 is, for example, substantially on a circumference centered on an axis O passing through the center of the processing chamber 1 so as to form a parallel magnetic field in the NS direction in which the magnetic field intensity distribution is substantially in-plane uniform. It can be configured by removing four magnet elements (shown by broken lines in FIG. 2) arranged on the W side from 32 magnet elements arranged at equal intervals. The magnet elements 41 located at positions symmetrical with respect to the axis O are magnetized so as to form magnetic fields in the same direction.

【0024】なお、磁場Bを形成する磁場形成手段とし
てのマグネットは、図2に示す構成に限らず、W(ウエ
スト)側の磁場強度がE(イースト)側の磁場強度より
も弱くなった勾配磁場を形成することができる他の構成
であってもよい。半導体ウエハWaの表面にエッチング
処理を施す際には、まず、半導体ウエハWaが、その表
面を上方に向けた状態で、下部電極2のウエハ載置電極
板22上に載置される。次いで、図示しない排気機構に
よって処理チャンバ1内の雰囲気が排気され、処理チャ
ンバ1内がほぼ真空状態にされた後、この処理チャンバ
1内にガス供給路34およびガス供給口33からエッチ
ングガスが導入される。その後、処理チャンバ1内に処
理ガスが充満した状態で、たとえば、下部高周波電源5
から下部電極2に約1500Wの高周波電力が印加され
るとともに、上部高周波電源6から上部電極3に約30
0Wの高周波電力が印加される。これにより、処理チャ
ンバ1内にエッチングガスのプラズマが発生する。
The magnet as the magnetic field forming means for forming the magnetic field B is not limited to the configuration shown in FIG. 2, but a gradient in which the magnetic field intensity on the W (waist) side is weaker than the magnetic field intensity on the E (east) side. Other configurations capable of forming a magnetic field may be used. When performing an etching process on the surface of the semiconductor wafer Wa, first, the semiconductor wafer Wa is mounted on the wafer mounting electrode plate 22 of the lower electrode 2 with the surface thereof facing upward. Next, the atmosphere in the processing chamber 1 is evacuated by an exhaust mechanism (not shown), and after the inside of the processing chamber 1 is almost evacuated, an etching gas is introduced into the processing chamber 1 from the gas supply path 34 and the gas supply port 33. Is done. Then, in a state where the processing gas is filled in the processing chamber 1, for example, the lower high-frequency power source 5
From the upper high frequency power supply 6 to the upper electrode 3.
0 W high frequency power is applied. Thereby, plasma of the etching gas is generated in the processing chamber 1.

【0025】こうして発生したプラズマ中の電子は、下
部電極2および上部電極3に引き寄せられて、それぞれ
下部電極2上の半導体ウエハWaおよび上部電極3に入
射することにより、下部電極2および上部電極3に負の
自己バイアス電圧を生じさせる。その結果、半導体ウエ
ハWaとプラズマとの間に電位差が生じ、この電位差に
よる電界(下部自己バイアス電界)E1が半導体ウエハ
Waの表面付近に生じる。この下部自己バイアス電界E
1によって、プラズマ中のイオンが半導体ウエハWaに
向けて加速され、半導体ウエハWaの表面に衝突するこ
とにより、半導体ウエハWaの表面に形成されている薄
膜がエッチングされていく。
The electrons in the plasma thus generated are attracted to the lower electrode 2 and the upper electrode 3, and are incident on the semiconductor wafer Wa and the upper electrode 3 on the lower electrode 2, respectively. Causes a negative self-bias voltage. As a result, a potential difference is generated between the semiconductor wafer Wa and the plasma, and an electric field (lower self-biasing electric field) E1 due to the potential difference is generated near the surface of the semiconductor wafer Wa. This lower self-bias electric field E
Due to 1, the ions in the plasma are accelerated toward the semiconductor wafer Wa and collide with the surface of the semiconductor wafer Wa, whereby the thin film formed on the surface of the semiconductor wafer Wa is etched.

【0026】イオンが半導体ウエハWaの表面に衝突す
ると、半導体ウエハWaの表面から2次電子が放出され
る。この放出された2次電子は、下部自己バイアス電界
E1およびマグネット4によって形成されている磁場B
によるローレンツ力を受け、この下部自己バイアス電界
E1の方向および磁場Bの方向を含む面に直交する方向
(E1×B方向)にサイクロイド運動しながらドリフト
する。これにより、2次電子をプラズマ中で長い距離を
ドリフトさせることができるから、2次電子と中性原子
・分子との衝突頻度を高めることができ、プラズマの高
密度化を図ることができる。
When the ions collide with the surface of the semiconductor wafer Wa, secondary electrons are emitted from the surface of the semiconductor wafer Wa. The emitted secondary electrons are applied to the lower self-biasing electric field E1 and the magnetic field B formed by the magnet 4.
Of the lower self-bias electric field E1 and the direction perpendicular to the plane including the direction of the magnetic field B (E1 × B direction) while drifting. This allows secondary electrons to drift a long distance in the plasma, so that the frequency of collision between the secondary electrons and neutral atoms / molecules can be increased, and the density of the plasma can be increased.

【0027】また、この実施形態では、マグネット4に
よって形成される磁場Bに、下部電極2付近における電
子のドリフト方向であるE1×B方向の下流側(図2に
示すW側)ほど磁場強度が弱くなるような勾配がつけら
れている。これにより、電子のドリフトによって下部電
極2に生じる自己バイアス電圧の面内不均一がある程度
は補償されるので、この自己バイアス電圧の面内不均一
によるチャージングダメージを半導体ウエハWaに与え
ることを抑制できる。
Further, in this embodiment, the magnetic field intensity formed in the magnetic field B formed by the magnet 4 becomes lower toward the downstream of the E1 × B direction (the W side shown in FIG. 2) which is the electron drift direction near the lower electrode 2. The slope is weakened. As a result, the in-plane non-uniformity of the self-bias voltage generated in the lower electrode 2 due to the drift of electrons is compensated to some extent, so that charging damage due to the in-plane non-uniformity of the self-bias voltage is suppressed from being applied to the semiconductor wafer Wa. it can.

【0028】一方、上部電極3に負の自己バイアス電圧
が生じることにより、上部電極3とプラズマとの間にも
電位差が生じ、この電位差による電界(上部自己バイア
ス電界)E2が上部電極3の下面付近に生じる。そのた
め、上部電極3の下面付近においては、プラズマ中の電
子が上部自己バイアス電界E2およびマグネット4によ
って形成されている磁場Bによるローレンツ力を受け、
この上部自己バイアス電界E2の方向および磁場Bの方
向を含む面に直交する方向(E2×B方向)にサイクロ
イド運動しながらドリフトする。この電子のドリフト方
向(E2×B方向)は、半導体ウエハWaの表面付近に
おける2次電子のドリフト方向(E1×B方向)と逆方
向となる。したがって、適当な強さの上部自己バイアス
電界E2が生じるように、上部電極3に印加する高周波
電力の大きさを設定しておけば、プラズマ中の電子をほ
ぼ均一に分散させることができ、半導体ウエハWa上に
おけるプラズマの密度分布を面内均一にすることができ
る。ゆえに、半導体ウエハWaに均一なプラズマエッチ
ング処理を施すことができる。
On the other hand, when a negative self-bias voltage is generated in the upper electrode 3, a potential difference is also generated between the upper electrode 3 and the plasma, and an electric field (upper self-bias electric field) E2 due to this potential difference is generated on the lower surface of the upper electrode 3. It occurs near. Therefore, near the lower surface of the upper electrode 3, electrons in the plasma receive Lorentz force due to the upper self-biasing electric field E2 and the magnetic field B formed by the magnet 4,
It drifts while cycloidally moving in a direction (E2 × B direction) perpendicular to the plane including the direction of the upper self-bias electric field E2 and the direction of the magnetic field B. The electron drift direction (E2 × B direction) is opposite to the secondary electron drift direction (E1 × B direction) near the surface of the semiconductor wafer Wa. Therefore, if the magnitude of the high-frequency power applied to the upper electrode 3 is set so that the upper self-bias electric field E2 of an appropriate strength is generated, the electrons in the plasma can be dispersed almost uniformly. The plasma density distribution on the wafer Wa can be made uniform in the plane. Therefore, a uniform plasma etching process can be performed on the semiconductor wafer Wa.

【0029】図3は、この実施形態に係るプラズマエッ
チング装置において下部電極2に生じる自己バイアス電
圧Vdcの面内分布を示す図であり、図4は、従来のBE
Dプラズマエッチング装置において下部電極に生じる自
己バイアス電圧Vdcの面内分布を示す図である。従来の
BEDプラズマエッチング装置は、「発明が解決しよう
とする課題」の項で説明したような装置であり、一様な
磁場強度分布を有する平行磁場を下部電極および上部電
極間に形成するためのマグネットを備えたものである。
また、下部電極と上部電極との間隔は、この実施形態に
係る装置と同様に27mmに設定されている。
FIG. 3 is a view showing the in-plane distribution of the self-bias voltage Vdc generated in the lower electrode 2 in the plasma etching apparatus according to this embodiment, and FIG.
FIG. 4 is a diagram showing an in-plane distribution of a self-bias voltage Vdc generated at a lower electrode in a D plasma etching apparatus. The conventional BED plasma etching apparatus is an apparatus as described in the section of “Problems to be Solved by the Invention”, and is for forming a parallel magnetic field having a uniform magnetic field intensity distribution between the lower electrode and the upper electrode. It has a magnet.
The distance between the lower electrode and the upper electrode is set to 27 mm as in the device according to this embodiment.

【0030】図3および図4には、下部電極に13.5
6MHz、800Wの高周波電力を供給し、上部電極に
は高周波電力を供給しない場合に下部電極に生じる自己
バイアス電圧Vdcの面内分布を表す曲線C1と、下部電
極に13.56MHz、800Wの高周波電力を供給
し、上部電極に100MHz、100Wの高周波電力を
供給した場合に下部電極に生じる自己バイアス電圧Vdc
の面内分布を表す曲線C2とが描かれている。なお、図
3および図4において、横軸には下部電極上におけるW
−E方向の位置をとり、縦軸には下部電極に生じる自己
バイアス電圧Vdcの絶対値をとっている。
FIGS. 3 and 4 show that 13.5 is applied to the lower electrode.
A high-frequency power of 6 MHz and 800 W is supplied, and a high-frequency power of 13.56 MHz and 800 W is applied to the lower electrode. And the self-bias voltage Vdc generated at the lower electrode when 100 MHz, 100 W high frequency power is supplied to the upper electrode.
And a curve C2 representing the in-plane distribution of the graph. In FIGS. 3 and 4, the horizontal axis represents W on the lower electrode.
The position in the −E direction is taken, and the vertical axis represents the absolute value of the self-bias voltage Vdc generated at the lower electrode.

【0031】図3および図4の比較から、従来のBED
プラズマエッチング装置では、上部電極に高周波電力を
印加しないと、下部電極に生じる自己バイアス電圧Vdc
が大きくばらつくのに対して、マグネット4によって形
成される磁場Bに勾配がつけられている本実施形態によ
れば、上部電極3に高周波電力を印加しなくても、下部
電極2に生じる自己バイアス電圧Vdcのばらつきが小さ
いことが理解される。また、図3の曲線C1と曲線C2
との比較から、上部電極3に高周波電力を印加した場合
には、下部電極2に生じる自己バイアス電圧Vdcのばら
つきが一層抑制されることが理解される。ゆえに、この
実施形態によれば、下部電極2に生じる自己バイアス電
圧Vdcをほぼ面内均一にすることができ、自己バイアス
電圧Vdcの面内不均一による被処理物へのチャージング
ダメージを一層抑制することができる。また、磁場強度
に勾配をつけることによって自己バイアス電圧Vdcの面
内不均一が適度に補償されていれば、上部電極3に高周
波電力を印加することにより自己バイアス電圧Vdcをほ
ぼ均一にすることができるから、マグネット4を厳密に
設計する必要がなく、装置の開発に要する手間およびコ
ストを低減することができる。
3 and 4 show that the conventional BED
In a plasma etching apparatus, if no high-frequency power is applied to the upper electrode, the self-bias voltage Vdc generated at the lower electrode
According to the present embodiment in which the magnetic field B formed by the magnet 4 has a gradient, the self-bias generated in the lower electrode 2 can be achieved without applying high frequency power to the upper electrode 3. It is understood that the variation of the voltage Vdc is small. Also, curves C1 and C2 in FIG.
It is understood from the comparison with the above that when the high-frequency power is applied to the upper electrode 3, the variation of the self-bias voltage Vdc generated in the lower electrode 2 is further suppressed. Therefore, according to this embodiment, the self-bias voltage Vdc generated in the lower electrode 2 can be made substantially uniform in the plane, and the charging damage to the processing object due to the non-uniform self-bias voltage Vdc in the plane can be further suppressed. can do. If the in-plane non-uniformity of the self-bias voltage Vdc is moderately compensated by giving a gradient to the magnetic field intensity, the self-bias voltage Vdc can be made substantially uniform by applying high-frequency power to the upper electrode 3. Therefore, it is not necessary to strictly design the magnet 4, and the labor and cost required for developing the device can be reduced.

【0032】図5は、この実施形態に係るプラズマエッ
チング装置における下部電極2上でのイオン電流密度J
ionの面内分布を示す図であり、図6は、従来のBED
プラズマエッチング装置における下部電極上でのイオン
電流密度Jionの面内分布を示す図である。図5および
図6には、下部電極に13.56MHz、1500Wの
高周波電力を供給し、上部電極には高周波電力を供給し
ない場合のイオン電流密度Jionの面内分布を表す曲線
C3と、下部電極に13.56MHz、800Wの高周
波電力を供給し、上部電極に100MHz、100Wの
高周波電力を供給した場合のイオン電流密度Jionの面
内分布を表す曲線C4とが描かれている。なお、図5お
よび図6において、横軸には下部電極上におけるW−E
方向の位置をとり、縦軸にはイオン電流密度Jionの値
をとっている。
FIG. 5 shows an ion current density J on the lower electrode 2 in the plasma etching apparatus according to this embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing an in-plane distribution of ions, and FIG.
FIG. 4 is a diagram showing an in-plane distribution of an ion current density Jion on a lower electrode in a plasma etching apparatus. FIGS. 5 and 6 show a curve C3 representing the in-plane distribution of the ion current density Jion when a high frequency power of 13.56 MHz and 1500 W is supplied to the lower electrode and no high frequency power is supplied to the upper electrode. And a curve C4 representing the in-plane distribution of the ion current density Jion when a high frequency power of 13.56 MHz and 800 W is supplied to the upper electrode and a high frequency power of 100 MHz and 100 W is supplied to the upper electrode. In FIGS. 5 and 6, the horizontal axis represents the WE on the lower electrode.
The vertical axis indicates the value of the ion current density Jion.

【0033】図5および図6の比較から、従来のBED
プラズマエッチング装置では、下部電極と上部電極との
間隔が27mmに設定されていると、上部電極への高周
波電力の供給の有無にかかわらず、下部電極上でのイオ
ン電流密度Jionの面内分布にばらつきが生じているの
に対して、本実施形態に係るプラズマエッチング装置で
は、上部電極3に高周波電力を印加した場合には、下部
電極2上でのイオン電流密度Jionの面内分布のばらつ
きが小さいことが理解される。このように下部電極2と
上部電極3との間隔を比較的大きく設定しても、イオン
電流密度Jionの面内分布をほぼ均一にすることができ
るのは、下部電極2付近における電子のドリフト方向で
あるE1×B方向の下流側の磁場強度が上流側よりも弱
められていることにより、下部電極2付近をドリフトす
る電子が第1の電極付近から第2の電極に向けて良好に
移動できるからである。
From the comparison between FIG. 5 and FIG.
In a plasma etching apparatus, when the distance between the lower electrode and the upper electrode is set to 27 mm, the in-plane distribution of the ion current density Jion on the lower electrode regardless of whether high frequency power is supplied to the upper electrode. In contrast, in the plasma etching apparatus according to the present embodiment, when high-frequency power is applied to the upper electrode 3, the in-plane distribution of the ion current density Jion on the lower electrode 2 varies. It is understood that it is small. Even if the distance between the lower electrode 2 and the upper electrode 3 is set relatively large, the in-plane distribution of the ion current density Jion can be made substantially uniform because the electron drift direction near the lower electrode 2 Since the magnetic field strength on the downstream side in the E1 × B direction is weaker than that on the upstream side, electrons drifting in the vicinity of the lower electrode 2 can move favorably from the vicinity of the first electrode toward the second electrode. Because.

【0034】この実施形態によれば、従来のBEDプラ
ズマ処理装置に比べて、下部電極2と上部電極3との間
隔を広く設計することができるから、被処理物の表面に
おける面内圧力差を小さくすることができ、プラズマ処
理速度の均一性をより向上させることができる。また、
プラズマ電位を低くできるから、プラズマが処理チャン
バ1の内壁などに与える損傷を少なくすることができ
る。図7は、この実施形態に係るプラズマエッチング装
置において、半導体ウエハWaの表面に形成されたSi
2のエッチング処理を行った場合のエッチング処理速
度の面内分布を示す図であり、図8は、従来のBEDプ
ラズマエッチング装置において、半導体ウエハWaの表
面に形成されたSiO2のエッチング処理を行った場合
のエッチング処理速度の面内分布を示す図である。
According to this embodiment, the distance between the lower electrode 2 and the upper electrode 3 can be designed to be wider than that of the conventional BED plasma processing apparatus, so that the in-plane pressure difference on the surface of the workpiece can be reduced. The size can be reduced, and the uniformity of the plasma processing speed can be further improved. Also,
Since the plasma potential can be lowered, damage to the inner wall of the processing chamber 1 caused by the plasma can be reduced. FIG. 7 shows a plasma etching apparatus according to this embodiment, in which a Si wafer formed on a surface of a semiconductor wafer Wa is formed.
FIG. 8 is a diagram showing the in-plane distribution of the etching rate when the O 2 etching processing is performed. FIG. 8 shows the etching processing of the SiO 2 formed on the surface of the semiconductor wafer Wa in the conventional BED plasma etching apparatus. It is a figure which shows the in-plane distribution of the etching processing speed at the time of performing.

【0035】図7および図8には、W−E方向のエッチ
ング処理速度の面内分布を示す曲線C5と、N−S方向
のエッチング処理速度の面内分布を示す曲線C6とが描
かれている。なお、図7および図8において、横軸には
半導体ウエハWaの表面上における位置をとり、縦軸に
はエッチング処理速度(Etch Rate)の値をとってい
る。図7および図8の比較から、従来のBEDプラズマ
エッチング装置では、エッチング処理速度のばらつきが
大きいのに対して、本実施形態に係るプラズマエッチン
グ装置では、エッチング処理速度がほぼ面内均一である
ことが理解できる。ゆえに、この実施形態に係るプラズ
マエッチング装置では、エッチング処理速度の均一性を
確保するためにマグネット4を回転させる必要がなく、
DRMプラズマ処理装置と比較して装置構成を簡素化す
ることができる。
FIGS. 7 and 8 show a curve C5 showing the in-plane distribution of the etching rate in the WE direction and a curve C6 showing the in-plane distribution of the etching rate in the NS direction. I have. 7 and 8, the horizontal axis indicates the position on the surface of the semiconductor wafer Wa, and the vertical axis indicates the value of the etching rate (Etch Rate). 7 and 8, it can be seen from the comparison of the conventional BED plasma etching apparatus that the etching processing speed varies greatly in the conventional BED plasma etching apparatus, whereas the plasma etching apparatus according to the present embodiment shows that the etching processing speed is substantially uniform in the plane. Can understand. Therefore, in the plasma etching apparatus according to this embodiment, it is not necessary to rotate the magnet 4 in order to secure uniformity of the etching processing speed,
The apparatus configuration can be simplified as compared with the DRM plasma processing apparatus.

【0036】なお、この実施形態では、マグネット4の
回転については触れていないが、マグネット4は、処理
チャンバ1の中心を通る軸線Oを中心として回転させて
もよいし、回転しないように固定配置されていてもよ
い。ただし、マグネット4を回転させることにより、エ
ッチング処理速度の面内分布をより均一化することがで
きる。また、この発明は他の形態で実施することもでき
る。たとえば、上述の実施形態では、プラズマエッチン
グ装置を例にとって説明したが、このプラズマエッチン
グ装置に限定されず、たとえばプラズマアッシング装置
やプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)装置
など、被処理物にプラズマによる処理を施す装置に本発
明を広く適用することができる。
Although the rotation of the magnet 4 is not described in this embodiment, the magnet 4 may be rotated about an axis O passing through the center of the processing chamber 1 or may be fixedly arranged so as not to rotate. It may be. However, by rotating the magnet 4, the in-plane distribution of the etching processing speed can be made more uniform. Further, the present invention can be embodied in other forms. For example, in the above-described embodiment, a plasma etching apparatus has been described as an example. However, the present invention is not limited to this plasma etching apparatus. For example, plasma processing is performed on an object to be processed by a plasma ashing apparatus or a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus. The present invention can be widely applied to a coating apparatus.

【0037】その他、特許請求の範囲に記載された事項
の範囲で種々の変更を施すことが可能である。
In addition, various changes can be made within the scope of the matters described in the claims.

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

【図1】この発明の一実施形態に係るプラズマエッチン
グ装置の構成を示す図解的な断面図である。
FIG. 1 is an illustrative sectional view showing a configuration of a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】マグネットの構成を説明するための図解的な平
面図である。
FIG. 2 is an illustrative plan view for describing a configuration of a magnet.

【図3】この実施形態に係るプラズマエッチング装置に
おいて下部電極に生じる自己バイアス電圧の面内分布を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an in-plane distribution of a self-bias voltage generated in a lower electrode in the plasma etching apparatus according to the embodiment.

【図4】従来のBEDプラズマエッチング装置において
下部電極に生じる自己バイアス電圧の面内分布を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram showing an in-plane distribution of a self-bias voltage generated in a lower electrode in a conventional BED plasma etching apparatus.

【図5】この実施形態に係るプラズマエッチング装置に
おける下部電極上でのイオン電流密度の面内分布を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing an in-plane distribution of ion current density on a lower electrode in the plasma etching apparatus according to the embodiment.

【図6】従来のBEDプラズマエッチング装置における
下部電極上でのイオン電流密度の面内分布を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing an in-plane distribution of ion current density on a lower electrode in a conventional BED plasma etching apparatus.

【図7】この実施形態に係るプラズマエッチング装置に
おいて、半導体ウエハの表面に形成されたSiO2のエ
ッチング処理を行った場合のエッチング処理速度の面内
分布を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an in-plane distribution of an etching processing speed when etching is performed on SiO 2 formed on the surface of a semiconductor wafer in the plasma etching apparatus according to this embodiment.

【図8】従来のBEDプラズマエッチング装置におい
て、半導体ウエハの表面に形成されたSiO2のエッチ
ング処理を行った場合のエッチング処理速度の面内分布
を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an in-plane distribution of an etching processing speed when etching is performed on SiO 2 formed on the surface of a semiconductor wafer in a conventional BED plasma etching apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 処理チャンバ 2 下部電極(第1の電極) 3 上部電極(第2の電極) 4 マグネット(磁場形成手段) 41 マグネットエレメント 5 下部高周波電源(プラズマ発生手段) 6 上部高周波電源(プラズマ密度調整手段) B 磁場 E1×B ドリフト方向(E×Bドリフト方向) E1 下部自己バイアス電界(第1の電極およびプラズ
マ間に形成される電界) E2 上部自己バイアス電界(第2の電極およびプラズ
マ間に形成される電界) Wa 半導体ウエハ(被処理物)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing chamber 2 Lower electrode (1st electrode) 3 Upper electrode (2nd electrode) 4 Magnet (magnetic-field formation means) 41 Magnet element 5 Lower high-frequency power supply (plasma generation means) 6 Upper high-frequency power supply (plasma density adjustment means) B Magnetic field E1 × B drift direction (E × B drift direction) E1 Lower self-bias electric field (electric field formed between first electrode and plasma) E2 Upper self-bias electric field (formed between second electrode and plasma) Electric field) Wa Semiconductor wafer (workpiece)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 海原 竜 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉05 東北大 学工学部電子工学科内 (72)発明者 伊野 和英 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム株 式会社内 (72)発明者 大秦 久和 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム株 式会社内 Fターム(参考) 4K030 CA04 FA03 HA06 JA07 KA30 KA32 KA34 LA15 4K057 DA16 DB06 DD01 DE06 DE14 DE20 DM03 DM16 DM24 DN01 5F004 AA01 AA06 BA08 BA09 BB07 BB13 BD01 BD04 CA03 CA06 DA00 DA23 DA26 DB03  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Ryu Umihara 05 Aoba, Aramaki, Aoba-ku, Sendai-shi, Miyagi Pref. (72) Inventor Hisaka Ohmasa 21 F. Term, Rohm Co., Ltd., 21 Mizozaki-cho, Ukyo-ku, Kyoto City (Reference) 4K030 CA04 FA03 HA06 JA07 KA30 KA32 KA34 LA15 4K057 DA16 DB06 DD01 DE06 DE14 DE20 DM03 DM16 DM24 DN01 5F004 AA01 AA06 BA08 BA09 BB07 BB13 BD01 BD04 CA03 CA06 DA00 DA23 DA26 DB03

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被処理物にプラズマによる処理を施すプラ
ズマ処理装置であって、 被処理物を載置するための載置面を有する第1の電極
と、 この第1の電極の載置面に対向して配置された第2の電
極と、 前記第1の電極に一定の高周波電力を供給して、前記第
1および第2の電極間にプラズマを発生させるプラズマ
発生手段と、 前記第1および第2の電極間に発生するプラズマ中の電
子をE×Bドリフトさせるための磁場を、前記第1の電
極側のE×Bドリフト方向下流側の磁場強度がE×Bド
リフト方向上流側よりも弱くなるような強度勾配をつけ
て形成する磁場形成手段と、 前記第2の電極に高周波電力を供給して、前記第1の電
極およびプラズマ間に形成される電界とは逆方向の電界
を前記第2の電極およびプラズマ間に発生させることに
より、前記載置面上におけるプラズマ密度の面内分布を
調整するプラズマ密度調整手段とを含むことを特徴とす
るプラズマ処理装置。
1. A plasma processing apparatus for performing plasma processing on an object to be processed, comprising: a first electrode having a mounting surface on which the object is mounted; and a mounting surface of the first electrode. A second electrode disposed opposite to the first electrode; a plasma generating means for supplying a constant high-frequency power to the first electrode to generate plasma between the first and second electrodes; And a magnetic field for causing the electrons in the plasma generated between the second electrodes to perform an E × B drift, such that the magnetic field strength on the first electrode side on the downstream side in the E × B drift direction is higher than that on the upstream side in the E × B drift direction. Magnetic field forming means for forming an intensity gradient so as to be weaker, and supplying high frequency power to the second electrode to generate an electric field in a direction opposite to an electric field formed between the first electrode and plasma. What is generated between the second electrode and the plasma The plasma processing apparatus which comprises a plasma density adjusting means for adjusting the in-plane distribution of the plasma density on the placing surface.
【請求項2】前記磁場形成手段は、互いに隣接するマグ
ネットエレメントの磁化方向が所定角度をなし、かつ、
前記処理室の中心に関してほぼ対称な位置にあるマグネ
ットエレメントの磁化方向がほぼ同方向となるように前
記処理室の外周に沿って配置された複数個のマグネット
エレメントの中から、所定のマグネットエレメントを除
去することにより構成されたものであることを特徴とす
る請求項1記載のプラズマ処理装置。
2. The magnetic field forming means, wherein magnetization directions of magnet elements adjacent to each other form a predetermined angle, and
From a plurality of magnet elements arranged along the outer periphery of the processing chamber such that the magnetization directions of the magnet elements at positions substantially symmetric with respect to the center of the processing chamber are substantially the same, a predetermined magnet element is formed. 2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus is configured by removing.
【請求項3】前記磁場形成手段は、当該磁場形成手段が
形成する磁場の方向をN−S方向とし、これに直交する
方向をE−W方向としたときに、複数個のマグネットエ
レメントの中からNW側およびSW側に位置する所定個
数のマグネットエレメントを除去し、W側の所定個数の
マグネットエレメントを残しておくことにより構成され
たものであることを特徴とする請求項2記載のプラズマ
処理装置。
3. The magnetic field forming means according to claim 1, wherein a direction of a magnetic field formed by said magnetic field forming means is an NS direction, and a direction orthogonal to said direction is an EW direction. 3. A plasma processing method according to claim 2, wherein a predetermined number of magnet elements located on the NW side and the SW side are removed from the above, and a predetermined number of magnet elements on the W side are left. apparatus.
【請求項4】半導体基板の表面にプラズマによる処理を
施して半導体装置を製造する方法であって、 第1の電極の基板載置面上に半導体基板を載置する基板
載置工程と、 前記第1の電極に一定の高周波電力を供給して、前記第
1の電極および前記基板載置面に対向して配置された第
2の電極間にプラズマを発生させるプラズマ発生工程
と、 前記第1および第2の電極間に発生するプラズマ中の電
子をE×Bドリフトさせるための磁場を、前記第1の電
極側のE×Bドリフト方向下流側の磁場強度がE×Bド
リフト方向上流側よりも弱くなるような強度勾配をつけ
て形成する磁場形成工程と、 前記第2の電極に高周波電力を供給して、前記第1の電
極およびプラズマ間に形成される電界とは逆方向の電界
を前記第2の電極およびプラズマ間に発生させることに
より、前記載置面上におけるプラズマ密度の面内分布を
調整するプラズマ密度調整工程とを含むことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
4. A method for manufacturing a semiconductor device by performing a plasma process on a surface of a semiconductor substrate, the method comprising: mounting a semiconductor substrate on a substrate mounting surface of a first electrode; A plasma generation step of supplying a constant high-frequency power to a first electrode to generate plasma between a second electrode disposed opposite to the first electrode and the substrate mounting surface; And a magnetic field for causing the electrons in the plasma generated between the second electrodes to perform an E × B drift by changing the magnetic field strength on the first electrode side downstream of the E × B drift direction from the upstream side of the E × B drift direction. A magnetic field forming step of forming an intensity gradient so as to be weaker, and supplying high-frequency power to the second electrode to generate an electric field in a direction opposite to an electric field formed between the first electrode and plasma. Between the second electrode and the plasma And a plasma density adjusting step of adjusting the in-plane distribution of the plasma density on the mounting surface by producing the semiconductor device.
JP2000156534A 2000-05-26 2000-05-26 Plasma processing equipment and fabrication method for semiconductor equipment Pending JP2001338911A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000156534A JP2001338911A (en) 2000-05-26 2000-05-26 Plasma processing equipment and fabrication method for semiconductor equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000156534A JP2001338911A (en) 2000-05-26 2000-05-26 Plasma processing equipment and fabrication method for semiconductor equipment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001338911A true JP2001338911A (en) 2001-12-07

Family

ID=18661317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000156534A Pending JP2001338911A (en) 2000-05-26 2000-05-26 Plasma processing equipment and fabrication method for semiconductor equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001338911A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100768374B1 (en) 2004-03-22 2007-10-18 샤프 가부시키가이샤 Plasma Processing Apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100768374B1 (en) 2004-03-22 2007-10-18 샤프 가부시키가이샤 Plasma Processing Apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6204869B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP5380464B2 (en) Plasma processing apparatus, plasma processing method, and method of manufacturing element including substrate to be processed
JP3124204B2 (en) Plasma processing equipment
US7757633B2 (en) Method, apparatus and magnet assembly for enhancing and localizing a capacitively coupled plasma
JP2001257199A (en) Plasma processing method and device thereof
KR20020081156A (en) Magnetron plasma etching apparatus
JPH06267903A (en) Plasma device
WO2019078149A1 (en) Apparatus for treating object to be treated
JP2001338911A (en) Plasma processing equipment and fabrication method for semiconductor equipment
JP2003077904A (en) Apparatus and method for plasma processing
JP3037848B2 (en) Plasma generating apparatus and plasma generating method
KR920008123B1 (en) Plasma etching apparatus
JP6595335B2 (en) Plasma processing equipment
JP6462072B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP3686563B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and plasma processing apparatus
JP3205542B2 (en) Plasma equipment
JP4223143B2 (en) Plasma processing equipment
JP3354343B2 (en) Etching equipment
JPH06342698A (en) Two-cycle wave excitation plasma device using rotating magnetic field
JP2004165644A (en) Apparatus and method for plasma processing
JPS62229946A (en) Dry etching device
JPH05129094A (en) Plasma treatment method and device
JPH04136180A (en) Microwave absorption plasma treating device having magnetic field
JPH04290226A (en) Method and apparatus for generation of plasma
JPS6321833A (en) Dry etching apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070522

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090108

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100218