JP2003086580A - 半導体製造装置における磁気発生装置、半導体製造装置および磁場強度制御方法 - Google Patents

半導体製造装置における磁気発生装置、半導体製造装置および磁場強度制御方法

Info

Publication number
JP2003086580A
JP2003086580A JP2001335364A JP2001335364A JP2003086580A JP 2003086580 A JP2003086580 A JP 2003086580A JP 2001335364 A JP2001335364 A JP 2001335364A JP 2001335364 A JP2001335364 A JP 2001335364A JP 2003086580 A JP2003086580 A JP 2003086580A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electromagnetic coil
magnetic field
auxiliary
main electromagnetic
main
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.)
Granted
Application number
JP2001335364A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4009087B2 (ja
Inventor
Keiji Horioka
啓治 堀岡
Chun Yan
ヤン チュン
Taeho Shin
シン テーオー
Roger Alan Lindley
アラン リンドリー ロジャー
Qi Li
リ キ
Panyin Hughes
ヒューズ ペニイン
Douglas H Burns
エイチ． バーンズ ダグラス
Evans Lee
リー エヴァンス
Bryan Pu
プー ブライアン
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.)
Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
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 Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Priority to JP2001335364A priority Critical patent/JP4009087B2/ja
Priority to US10/146,443 priority patent/US7316199B2/en
Priority to US10/205,870 priority patent/US7374636B2/en
Publication of JP2003086580A publication Critical patent/JP2003086580A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4009087B2 publication Critical patent/JP4009087B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3266—Magnetic control means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最適な磁場の強度分布を形成することができ
る半導体製造装置における磁気発生装置、半導体製造装
置および磁場強度制御方法を提供する。 【解決手段】 エッチング装置の反応容器２の周囲に
は、プラズマの形成を促進させるべく磁気を生成する磁
気発生装置６が配置されている。磁気発生装置６は、反
応容器２内の支持台の上面に対して略平行な磁場を形成
するための４つの主電磁コイル部７と、各主電磁コイル
部７と略同一の軸上に配置され、主電磁コイル部７によ
り形成される磁場とは逆向きの磁場を形成するための４
つの補助電磁コイル部８とを有している。補助電磁コイ
ル部８は、主電磁コイル部７よりも小さな高さ寸法を有
すると共に、主電磁コイル部７よりも反応容器２に近い
部位に配置されている。磁気発生装置６において、主電
磁コイル部７とは逆方向の電流を補助電磁コイル部８に
印可すると、互いに逆極性の磁界が重ね合わされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマの形成を
促進させるために反応容器内に磁気を生成する半導体製
造装置における磁気発生装置、半導体製造装置および磁
場強度制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ドライエッチング装置やＣＶＤ装置等の
半導体製造装置には、反応容器内にプラズマを形成して
半導体デバイスの製造を行うものがある。このような半
導体製造装置においては、プラズマの生成を促進させる
ために、例えば反応容器の周囲に複数の電磁石を配置す
ることにより、反応容器内に磁気を発生させる方式があ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、反応容器内に配置されたウェハの中
心付近の磁場に比べてウェハのエッジ部の磁場が強くな
る傾向にある。このため、上記の磁気生成方式をドライ
エッチング装置に適用した場合には、エッチング速度や
選択性のウェハ面内分布が不均一になり、また上記の磁
気生成方式をＣＶＤ装置に適用した場合には、成膜速度
等のウェハ面内分布が不均一になる問題があった。さら
に、プラズマ密度が不均一になるため、デバイスにチャ
ージングダメージが生じるという問題もあった。
【０００４】本発明の目的は、最適な磁場の強度分布を
形成することができる半導体製造装置における磁気発生
装置、半導体製造装置および磁場強度制御方法を提供す
ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、反応容器内に
配置され、基板を支持する支持部材と、反応容器内にプ
ラズマを形成するプラズマ形成手段とを備えた半導体製
造装置に設けられ、プラズマ形成手段によるプラズマの
形成を促進させるように反応容器内に磁気を生成する磁
気発生装置であって、支持部材の上面に対して略平行な
磁場を形成するための複数の主電磁コイル部と、各主電
磁コイル部と略同一の軸上に配置され、主電磁コイル部
により形成される磁場とは逆向きの磁場を形成するため
の複数の補助電磁コイル部とを備えることを特徴とする
ものである。
【０００６】このような本発明においては、主電磁コイ
ル部によって形成される磁場と補助電磁コイル部によっ
て形成される磁場とが逆向きとなるように、主電磁コイ
ル部および補助電磁コイル部に電流を印可することによ
り、互いに逆極性の磁気が重ね合わされ、主電磁コイル
部による磁場の強度と補助電磁コイル部による磁場の強
度との差分が取り出される。このため、主電磁コイル部
および補助電磁コイル部に印可する電流を調整すること
で、最適な磁場の強度分布を形成することが可能とな
る。例えば、補助電磁コイル部を設けない場合に比べ
て、支持部材上における磁場の強度分布の均一性を向上
させることができる。従って、磁場の強度分布を適切に
制御することで、エッチング速度や選択性、成膜速度等
のプロセス特性の均一性を向上させることが可能とな
る。また、磁場の強度分布の均一性を良好にした場合に
は、反応容器内に形成されるプラズマ密度の均一性も良
くなるため、プラズマの不均一に起因するチャージング
ダメージが低減される。さらに、補助電磁コイル部に印
可する電流値を変えるだけで、磁場の強度を変化させる
ことができるため、永久磁石を使用した場合と異なり、
プロセス状況に応じて磁場の強度分布を調整することも
可能となる。
【０００７】好ましくは、補助電磁コイル部の寸法が主
電磁コイル部の寸法よりも小さい構成とする。主電磁コ
イル部によって得られる磁場の強度分布としては、支持
部材の中心部の磁場に比べて周縁部の磁場が強くなるよ
うな勾配をもった分布となる。ここで、補助電磁コイル
部の寸法を主電磁コイル部の寸法よりも小さくすること
により、補助電磁コイル部によって得られる磁場の強度
分布が、主電磁コイル部によって得られる磁場の強度分
布よりも急峻な勾配をもつようになる。このような補助
電磁コイル部による磁界によって主電磁コイル部による
磁界が打ち消されるため、例えば磁場の強度分布の均一
性をより向上させることができる。
【０００８】また、補助電磁コイル部は、主電磁コイル
部よりも支持部材に近い部位に配置されている構成とし
てもよい。上述したように、主電磁コイル部によって得
られる磁場の強度分布としては、支持部材の中心部の磁
場に比べて周縁部の磁場が強くなるような勾配をもった
分布となる。ここで、補助電磁コイル部を主電磁コイル
部よりも支持部材に近い部位に配置することにより、補
助電磁コイル部によって得られる磁場の強度分布が、主
電磁コイル部によって得られる磁場の強度分布よりも急
峻な勾配をもつようになる。このような補助電磁コイル
部による磁界によって主電磁コイル部による磁界が打ち
消されるため、例えば磁場の強度分布の均一性をより向
上させることができる。
【０００９】また、好ましくは、主電磁コイル部および
補助電磁コイル部は、反応容器の周囲に配置されてお
り、補助電磁コイル部の高さ寸法が主電磁コイル部の高
さ寸法よりも小さい構成とする。このように補助電磁コ
イル部の高さ寸法を小さくすることにより、反応容器の
周囲といった限られたスペース内において主電磁コイル
部および補助電磁コイル部を効率良く配置することがで
きる。
【００１０】さらに、好ましくは、補助電磁コイル部の
両端部には、反応容器側に曲げられた曲げ部が設けられ
ている。これにより、補助電磁コイル部の両端部が主電
磁コイル部の両端部よりも支持部材に近い部位に配置さ
れることになる。このため、補助電磁コイル部によって
得られる磁場の強度分布が、主電磁コイル部によって得
られる磁場の強度分布よりも急峻な勾配をもつようにな
る。このような補助電磁コイル部による磁界によって主
電磁コイル部による磁界が打ち消されるため、例えば磁
場の強度分布の均一性をより向上させることができる。
【００１１】また、好ましくは、主電磁コイル部の両端
部には、反応容器側の反対側に曲げられた曲げ部が設け
られている。これにより、補助電磁コイル部の両端部が
主電磁コイル部の両端部よりも支持部材に近い部位に配
置されることになる。このため、補助電磁コイル部によ
って得られる磁場の強度分布が、主電磁コイル部によっ
て得られる磁場の強度分布よりも急峻な勾配をもつよう
になる。このような補助電磁コイル部による磁界によっ
て主電磁コイル部による磁界が打ち消されるため、例え
ば磁場の強度分布の均一性をより向上させることができ
る。
【００１２】さらに、好ましくは、主電磁コイル部に電
流を供給するための第１電流源と、補助電磁コイル部に
電流を供給するための第２電流源とを更に備える。これ
により、主電磁コイル部と補助電磁コイル部との寸法差
や、主電磁コイル部を形成するコイルの巻数と補助電磁
コイル部を形成するコイルの巻数との比率等に応じて、
補助電磁コイル部に供給する電流値を変えることができ
る。
【００１３】また、好ましくは、支持部材に支持された
基板上の複数の部位におけるプロセス特性を検出するた
めの複数の検出手段と、各検出手段の検出データに基づ
いて第１電流源および第２電流源をそれぞれ制御する制
御手段とを更に備える。これにより、基板上の複数の部
位におけるプロセス特性が均一になるように、第１電流
源および第２電流源を自動制御することができる。
【００１４】この場合、好ましくは、複数の検出手段
は、反応容器の上部における基板の中心部に対応する部
位と基板のエッジ部に対応する複数の部位とに設けられ
ている。これにより、基板の中心部とエッジ部とでプロ
セス特性を均一にすることができる。
【００１５】また、好ましくは、主電磁コイル部および
補助電磁コイル部を冷却する冷却手段を更に備える。こ
れにより、主電磁コイル部および補助電磁コイル部への
供給電流の増大による各電磁コイル部の発熱量の増大を
抑えることができる。
【００１６】この場合、好ましくは、主電磁コイル部お
よび補助電磁コイル部は枠体に設けられており、冷却手
段は、枠体に設けられ、冷却水または冷却空気が流れる
冷却用通路を有する。これにより、冷却手段を簡単な構
成で実現できる。
【００１７】さらに、好ましくは、主電磁コイル部およ
び補助電磁コイル部は４組設けられている。これによ
り、最適な磁場の強度分布を確実に形成することができ
る。
【００１８】本発明の半導体製造装置は、反応容器内に
配置され、基板を支持する支持部材と、反応容器内にプ
ラズマを形成するプラズマ形成手段と、プラズマ形成手
段によるプラズマの形成を促進させるように反応容器内
に磁気を生成する磁気発生手段とを備え、磁気発生手段
は、支持部材の上面に対して略平行な磁場を形成するた
めの複数の主電磁コイル部と、各主電磁コイル部と略同
一の軸上に配置され、主電磁コイル部により形成される
磁場とは逆向きの磁場を形成するための複数の補助電磁
コイル部とを有することを特徴とするものである。
【００１９】このような本発明においては、主電磁コイ
ル部によって形成される磁場と補助電磁コイル部によっ
て形成される磁場とが逆向きとなるように、主電磁コイ
ル部および補助電磁コイル部に電流を印可することによ
り、互いに逆極性の磁気が重ね合わされ、主電磁コイル
部による磁場の強度と補助電磁コイル部による磁場の強
度との差分が取り出される。このため、主電磁コイル部
および補助電磁コイル部に印可する電流を調整すること
で、最適な磁場の強度分布を形成することが可能とな
る。例えば、補助電磁コイル部を設けない場合に比べ
て、支持部材上における磁場の強度分布の均一性を向上
させることができる。従って、磁場の強度分布を適切に
制御することで、エッチング速度や選択性、成膜速度等
のプロセス特性の均一性を向上させることが可能とな
る。また、磁場の強度分布の均一性を良好にした場合に
は、反応容器内に形成されるプラズマ密度の均一性も良
くなるため、プラズマの不均一に起因するチャージング
ダメージが低減される。さらに、補助電磁コイル部に印
可する電流値を変えるだけで、磁場の強度を変化させる
ことができるため、永久磁石を使用した場合と異なり、
プロセス状況に応じて磁場の強度分布を調整することも
可能となる。
【００２０】本発明の磁場強度制御方法は、上記の磁気
発生装置を使用して、複数の主電磁コイル部および複数
の補助電磁コイル部に供給する電流をそれぞれ制御する
ことにより磁場の強度分布を制御することを特徴とする
ものである。
【００２１】このような本発明においては、各主電磁コ
イル部および各補助電磁コイル部に供給する電流を適切
に調整することで、最適な磁場の強度分布を形成するこ
とができる。
【００２２】好ましくは、支持部材の一部分において０
ガウスを有する磁場を形成するように、複数の主電磁コ
イル部および複数の補助電磁コイル部に供給する電流を
それぞれ制御する。これにより、支持部材の中心部の磁
場よりも周縁部の磁場が強い分布だけでなく、支持部材
の周縁部の磁場よりも中心部の磁場が強い分布や、支持
部材の中心部および周縁部の磁場が強い分布等といった
多様な磁場の強度分布を形成できる。従って、磁場の強
度分布を調整するだけで、基板上のプロセス特性の均一
化を図ることが可能となる。
【００２３】また、好ましくは、複数の主電磁コイル部
および複数の補助電磁コイル部に、時間に対するサイン
関数またはコサイン関数に比例した電流をそれぞれ供給
する。これにより、支持部材を中心に回転可能な磁場を
形成することができる。
【００２４】このとき、好ましくは、主電磁コイル部お
よび補助電磁コイル部として４組用い、４つの主電磁コ
イル部に供給される電流がsin(at)、cos(at)、-sin(a
t)、-cos(at)、各主電磁コイル部に対応する４つの補助
電磁コイル部に供給される電流がCF×(-sin(at))、CF×
(-cos(at))、CF×sin(at)、CF×cos(at)となる（ａは定
数、CFは補正係数）ようにする。この場合には、基板の
中心部とエッジ部とで不均一なプロセス特性の改善に効
果的である。
【００２５】また、主電磁コイル部および補助電磁コイ
ル部として４組用い、４つの主電磁コイル部に供給され
る電流がsin(at)、cos(at)、-sin(at)、-cos(at)、各主
電磁コイル部に対応する４つの補助電磁コイル部に供給
される電流が(CF1(cos(2at)2＋CF2(sin(2at)2))×(-sin
(at))、(CF1(cos(2at)2＋CF2(sin(2at)2))×(-cos(a
t))、(CF1(cos(2at)2＋CF2(sin(2at)2))×sin(at)、(CF
1(cos(2at)2＋CF2(sin(2at)2))×cos(at)となる（ａは
定数、CF1，CF2は補正係数）ようにしてもよい。この場
合には、基板の任意の方向を０度としたときに基板の０
度、９０度、１８０度、２７０度の方向と４５度、１３
５度、２２５度、３１５度の方向とで不均一なプロセス
特性の改善に効果的である。
【００２６】また、主電磁コイル部および補助電磁コイ
ル部として４組用い、４つの主電磁コイル部に供給され
る電流がsin(at) ×CF1、cos(at) ×CF2、-sin(at)×CF
3 、-cos(at)×CF4、各主電磁コイル部に対応する４つ
の補助電磁コイル部に供給される電流がCF×(-sin(at))
×CF1、CF×(-cos(at)) ×CF2、CF×sin(at)×CF3、CF
×cos(at)×CF4となる（ａは定数、CF1，CF2，CF3，C
F4，CFは補正係数）ようにしてもよい。この場合には、
基板の一部の領域と他の領域とで不均一（非対称）なプ
ロセス特性の改善に効果的である。
【００２７】さらに、好ましくは、支持部材に支持され
た基板上の複数の部位におけるプロセス特性を検出し、
各検出データに基づいて複数の主電磁コイル部および複
数の補助電磁コイル部に供給する電流をそれぞれ制御す
る。これにより、基板上の複数の部位におけるプロセス
特性が均一になるように、各主電磁コイル部および各補
助電磁コイル部に供給する電流を自動制御することがで
きる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体製造装
置における磁気発生装置、半導体製造装置および磁場強
度制御方法の好適な実施形態について図面を参照して説
明する。
【００２９】図１は、本発明に係る半導体製造装置の一
実施形態としてドライエッチング装置を概略的に示した
ものである。同図において、エッチング装置１は反応容
器２を有し、この反応容器２の内部はポンプ（図示せ
ず）により減圧排気される。反応容器２の一部である蓋
部２ａは上部電極として構成され、接地されている。こ
の蓋部２ａには、エッチングガスを反応容器２内に供給
するためのガス導入口２ｂが設けられている。反応容器
２内には、ウェハＷを支持するための支持台３が配置さ
れており、この支持台３は下部電極として構成されてい
る。支持台３には、整合器４を介して高周波電源５が接
続されており、この高周波電源５により支持台３に高周
波（例えば13.56MHz）の電力を印可することで反応容器
２内にプラズマを形成する。
【００３０】このようなエッチング装置１において、エ
ッチングプロセスを実施する場合、搬送ロボット（図示
せず）によりウェハＷを反応容器２内に搬入して、支持
台３上に載置する。そして、高周波電源５により支持台
３に高周波電力を印可すると共に、ガス導入口２ｂから
エッチングガスを反応容器２内に導入する。すると、支
持台３と蓋部２ａとの間にプラズマ放電が起こり、エッ
チングガスが活性化し、ウェハＷの表面がエッチングさ
れる。
【００３１】以上のように構成したエッチング装置１に
は、上記のプラズマの形成を促進させるべく反応容器２
内に磁気を生成する磁気発生装置６が設けられている。
磁気発生装置６は、図１〜図３に示すように、反応容器
２の周囲に配置され、支持台３の上面に対して略平行な
磁場を形成するための複数（ここでは４つ）の主電磁コ
イル部７と、各主電磁コイル部７と略同一の軸Ｊ上に配
置され、主電磁コイル部７により形成される磁場とは逆
向きの磁場を形成するための４つの補助電磁コイル部８
とを有している。
【００３２】このような主電磁コイル部７および補助電
磁コイル部８は、枠体９上にコイルを当該枠体９に沿っ
て略矩形状に巻くことにより形成されている。なお、こ
れらの電磁コイル部７，８においてはコイルが同方向に
巻かれている。
【００３３】補助電磁コイル部８は、主電磁コイル部７
よりも小さな高さ寸法を有することで、主電磁コイル部
７よりも小型になっている。ここで、補助電磁コイル部
８を主電磁コイル部７よりも小さくするには、補助電磁
コイル部８の縦寸法および横寸法を主電磁コイル部７に
対して小さくしても良い。しかし、反応容器２の周囲に
はロードロックチャンバや他のチャンバが配置されてお
り、そのような限られたスペース内に主電磁コイル部７
及び補助電磁コイル部８を配置するには、補助電磁コイ
ル部８の高さ寸法のみを小さくするのが効率的である。
【００３４】補助電磁コイル部８は、主電磁コイル部７
よりも反応容器２に近い部位に配置されている。また、
補助電磁コイル部８の両端部には、反応容器２側に曲げ
られた曲げ部８ａが設けられている。
【００３５】各主電磁コイル部７には、主電磁コイル部
７に電流を供給するための電流源１０が接続され、各補
助電磁コイル部８には、補助電磁コイル部８に電流を供
給するための電流源１１が接続されている。これによ
り、主電磁コイル部７及び補助電磁コイル部８に印可す
る電流を個別に設定できる。
【００３６】このような電磁コイル部７，８が設けられ
る枠体９には冷却用通路（図示せず）が形成され、この
冷却用通路には冷却用配管１２が接続されている。この
冷却用配管１２に冷却水を流すことで、冷却水が枠体９
の冷却用通路を通り、電磁コイル部７，８が冷却され
る。なお、冷却水の代わりに、冷却空気を使用してもよ
い。
【００３７】また、磁気発生装置６は、反応容器２の蓋
部２ａの上部に設けられた複数（ここでは５つ）の光セ
ンサ１３と、各光センサ１３と接続されたコントローラ
１４とを有している。蓋部２ａにおいて、支持台３にウ
ェハＷが支持された時にウェハＷの中心部に対応する部
位とウェハＷのエッジ部に対応する複数の部位には、窓
部１５が設けられている。そして、各窓部１５上に光セ
ンサ１３が配置されている。これらの光センサ１３は、
ウェハＷ上の中心部と複数のエッジ部におけるプロセス
特性を検出するためのセンサであり、ウェハＷの表面に
向けて光を照射し、その時の反射光を受光し、この光強
度を電気信号に変換してコントローラ１４に送出する。
コントローラ１４は、光センサ１３の検出データからウ
ェハＷ上の複数の部位におけるプロセス特性を検知し、
この検知情報に応じて各電流源１０，１１を制御するこ
とにより、反応容器２内の磁場の強度分布を制御する。
【００３８】以上のような磁気発生装置６において、支
持台３上にウェハＷが載置されている状態で、各電流源
１０，１１により４組の電磁コイル部７，８に所望の電
流を印可することによって、ウェハＷに対して略平行な
磁場が生じ、この磁場がウェハＷを中心にステップ動ま
たは回転するようになる。この時の磁場の角度方向およ
び強度は、電磁コイル部７，８に印可する電流によって
決まる。
【００３９】このとき、磁気の方向を連続的に回転させ
る手段としては、４組の電磁コイル部７，８に、それぞ
れ時間に対するサイン関数またはコサイン関数に比例し
た電流を流すことが有効である。例えば、４組の電磁コ
イル部７，８に対して、以下の様な時間とともに変化す
る電流を印可する。
【００４０】
【表１】 表１において、Ａ及びＢは定数であり、ｘは主電磁コイ
ル部に対する補助電磁コイル部の補正係数であり、必要
に応じて調整されるものである。
【００４１】また、磁気を用いたドライエッチング装置
では、磁力線と直交する方向に対して電子のドリフト現
象が生じ、プラズマ密度やウェハの電位分布に勾配が生
じることが知られている。特に、ウェハの電位分布は、
チャージングダメージの一因と考えられており、できる
限り均一にすることが望ましい。電子ドリフトの作用を
打ち消して平坦な分布を得るには、磁場に人為的な勾配
を設けることが有効である。この目的の為には、以下の
ような電流配分が有効である。
【００４２】
【表２】 表２において、ｙは磁場の勾配の制御に関するパラメー
タである。その他のパラメータの意味は、表１のものと
同じである。この場合、連続的に角度を回転することは
困難であるため、Phase 1,2,3,4の状態をそれぞれ切り
変えながらプロセスを行うことにより、均一な結果を得
ることができる。
【００４３】次に、以上のような磁気発生装置を備えた
エッチング装置において、補助電磁コイル部を用いるこ
とによって磁場の強度分布を改善するという考え方につ
いて詳述する。
【００４４】一般にエッチングプロセスにおいて、エッ
チング速度のウェハ面内の不均一を引き起こす大きな原
因の一つとして、磁場の強度分布の不均一があげられ
る。図４は、１対の電磁コイルによってウェハ上に生成
された磁場の強度分布の一例を模式的に示したものであ
る。同図においては、電磁コイルの近くに位置するウェ
ハのエッジ（Ｙ＝±１６ｃｍ）の磁場強度は、ウェハの
中心の磁場強度に比べて約５０％高くなっている。磁場
の強度分布は、図５に示すようにエッチング速度の分布
と関連性をもっている。
【００４５】図５は、アスペクト比の高いレシピ、具体
的には、エッチングガスとしてＣ4Ｆ6，Ｏ2，Ａｒの混
合ガスを用い、反応容器内の圧力を４０mtorr、磁場強
度を１００Ｇ（ガウス）、支持台に印可する電力を１５
００Ｗとしたときのエッチング速度の分布を模式的に示
したものである。図４及び図５から分かるように、磁場
強度およびエッチング速度は、電磁コイルに近いＹ軸の
端部で大きくなっている。また、エッチング速度の分布
は、Ｘ軸に沿って非対称な勾配を有している。これは、
磁場の方向に対して直交する方向に生じる電子ドリフト
によるものである。通常、実際のプロセスでは、磁場を
サイン曲線で回転させるか、形を変えることができる磁
界（ＣＭＦ）でスイッチングさせている。
【００４６】エッチング速度の不均一は、上記磁場の回
転またはスイッチングによってキャンセルすることがで
きる。しかし、磁場強度の不均一は、対称的であるため
キャンセルできない。高磁場において均一なエッチング
速度の分布を達成するためには、磁場の強度分布を均一
にすることが望まれる。
【００４７】また、磁場は、自己バイアス電圧（Ｖdc）
にも影響を与える。Ｖdcは、イオンによる正電流と電子
による負電流とが互いにバランスされたウェハ電位とし
て定義される。このＶdcがウェハ表面で均一でないと、
ウェハにローカル電流が生じるおそれがある。このよう
なローカル電流は、ＭＯＳデバイスの絶縁ゲートにチャ
ージングダメージを引き起こす。
【００４８】図６（ａ）は、電磁コイルにサイン曲線の
電流を供給したときに、磁場の方向がある電磁コイルに
対して４５度となる瞬間の磁場の強度分布を模式的に示
したものである。なお、この時のＣＭＦは１．０であ
り、磁場に人為的な勾配は設けられていない。図６
（ｂ）は、図６（ａ）に示す磁場の強度分布に対応する
ΔＶ dc分布を模式的に示したものである。図６から分か
るように、磁場強度は対角線方向に対称であるが、ΔＶ
dcは図中の右側から左側に向かって高くなっている。こ
の方向は、磁場においてドリフトが起きる方向である。
このとき、リーク電流によってウェハにチャージングダ
メージが生じる。しかし、磁場をサイン曲線で回転させ
る場合には、磁場の回転は例えば２０ｒｐｍと遅すぎる
ため、ΔＶdcの不均一をキャンセルしてチャージングダ
メージを回避することができない。このため、前述のＣ
ＭＦが用いられる。
【００４９】図７（ａ）は、ＣＭＦを０．３とした磁場
構成における磁場の強度分布を模式的に示したものであ
り、図７（ｂ）は、その時のΔＶdc分布を模式的に示し
たものである。図７から分かるように、磁場強度は対称
ではないが、ΔＶdcは対称に近づいている。これは、Ｃ
ＭＦが不均一な磁場によってドリフト効果を補正するか
らである。しかし、ΔＶdc分布は、ＣＭＦによる補正後
においても、ウェハの中心とエッジとで不均一となって
いる。この原因は、磁場の強度分布が直線的ではなく曲
線的な勾配を有しているからである。
【００５０】上記のように、１つの電磁コイルによって
形成される磁場は勾配を有している。電磁コイルに近い
位置における磁場は、電磁コイルから遠い位置における
磁場よりも強い。磁場の均一性を改善するための簡単な
方法の一つとして、電磁コイルの寸法を大きくすること
がある。しかし、電磁コイルのＸ，Ｙ，Ｚ方向の全ての
寸法を２５％増加させても、磁場の不均一は５５％から
３５％に改善されるに過ぎない。このため、１つの電磁
コイルで磁場の均一性を改善することは実用的でない。
【００５１】そこで、前述したような補助電磁コイルを
用いることが考え出された。補助電磁コイルの概念を図
８に示す。同図において、補助電磁コイルの寸法は、主
電磁コイルの寸法よりも小さくなっている。また、補助
電磁コイルによって形成される磁場の方向は、主電磁コ
イルによって形成される磁場に対して逆向きとなってい
る。
【００５２】図９は、主電磁コイル及び補助電磁コイル
を用いた時に形成される磁場の強度分布の一例を示した
ものである。図９において、主電磁コイルの高さ寸法は
３２０ｍｍ、補助電磁コイルの高さ寸法は２００ｍｍと
なっている。図９の横軸は基準値からの距離を示し、図
９の縦軸は磁場の強度の相対値を示している。また、Ｐ
は主電磁コイルによる磁場の強度分布を示し、Ｑは補助
電磁コイルによる磁場の強度分布を示し、Ｒは主電磁コ
イルによる磁気と補助電磁コイルによる磁気とを重ね合
わせた時のトータル的な磁場の強度分布を示している。
【００５３】図９から分かるように、主電磁コイル及び
補助電磁コイルのいずれについても、ウェハの中心付近
の磁場に比べてウェハのエッジ部の磁場が強くなるよう
な勾配をもった磁場の強度分布が形成される。このと
き、補助電磁コイルの寸法が主電磁コイルの寸法よりも
小さいため、補助電磁コイルによる磁場の強度分布の勾
配が、主電磁コイルによる磁場の強度分布の勾配よりも
急峻になる。そして、主電磁コイルによる磁気と補助電
磁コイルによる磁気とを重ね合わせることで、補助電磁
コイルを設けない場合に比べて、磁場の強度分布が均一
になる。
【００５４】図１０は、ある瞬間におけるウェハ各部位
の磁場強度を模式的に示したモデル図と、このモデルの
ウェハ各部位において補助電磁コイルに印可する電流を
変えた時の磁場の強度変化を示したグラフである。
【００５５】図１０のモデルにおいて、Ｓ９０は、電磁
コイルにサイン曲線の電流を供給したときに、磁場の方
向がある主電磁コイルに対して垂直（９０度）となる瞬
間（サイン９０度という）の磁場強度を示したものであ
り、Ｓ４５は、磁場の方向がある主電磁コイルに対して
４５度となる瞬間（サイン４５度という）の磁場強度を
示したものである。図１０のグラフの横軸は、主電磁コ
イルに印可する電流値を１とした時の補助電磁コイルに
印可する電流の相対値を示し、グラフの縦軸は、磁場の
強度を示している。また、ウェハ各部位のＸ，Ｙ座標と
しては、ウェハ中心に対応する（０，０）、及びウェハ
のエッジ部に対応する（１２，１２）、（０，１５）、
（１２，−１２）、（１５，０）の５つのポイントを使
用した。
【００５６】図１０から分かるように、補助電磁コイル
に印可する電流の相対値が０、つまり補助電磁コイルに
電流を印可しないときは、各ポイントで磁場強度にばら
つきが見られる。一方、補助電磁コイルに印可する電流
の相対値を大きくするに従って各ポイントでの磁場強度
のばらつきが小さくなり、補助電磁コイルに印可する電
流の相対値を０．７にすると、各ポイントでの磁場強度
がほぼ一致する。
【００５７】以上のシミュレーション結果より、補助電
磁コイルに印可する電流を制御することによって、均一
な磁場の強度分布が得られることが分かる。このとき、
主電磁コイルと補助電磁コイルとの寸法差や、主電磁コ
イルを形成するコイルの巻数と補助電磁コイルを形成す
るコイルの巻数との比率等に応じて、主電磁コイルに対
する補助電磁コイルの最適な電流比を選ぶことで、磁場
の強度分布の均一性を改善できる。
【００５８】続いて、電磁コイルの原理および寸法につ
いて説明する。補助電磁コイルに印可する最適な電流
は、主電磁コイルに対する補助電磁コイルのサイズを小
さくするに従って小さくなる。しかし、反応容器のサイ
ズ、スリットバルブのスペース、近傍のチャンバ等によ
って、電磁コイルのスペースが制限される。
【００５９】図１１は、実際の反応容器に適した補助電
磁コイルの簡単なデザイン例を示したものである。矩形
状の電磁コイルによって形成される磁場については、
（Ｙ軸に沿った）バー部分と（Ｚ軸に沿った）ポール部
分とに分けて解析するのが便利である。
【００６０】図１２は、直線状の電磁コイルにより生じ
る磁場を示したものである。同図において、ある位置で
の磁場強度は、次式に示すように電磁コイルからの距離
の関数として表される。この方程式によって、補助電磁
コイルのバー部分およびポール部分による磁界分布と補
助電磁コイルの効果を評価することができる。
【００６１】
【数１】 図１３は、電磁コイルによる磁場のバー成分を示したも
のである。同図において、ＸＹＺ座標の中心はウェハの
中心である。頂部バーによる磁場と底部バーによる磁場
とは互いにキャンセルされるので、磁場のＺ成分は０で
ある。また、電流の流れる方向はＹ軸方向であるため、
磁場のＹ成分も０である。そこで、磁場のＸ成分のみに
ついて考える。電磁コイルによる磁場のバー成分は、電
磁コイルによる全磁場の２／３程度である。磁場のバー
成分は、Ｘ軸方向の磁場強度の不均一を引き起こす。
【００６２】図１４は、１つの電磁コイルを用いたとき
のＸ軸方向に沿ったウェハ上の磁場のバー成分を示した
ものである。なお、Ｘ0は２２０ｍｍ、Ｙ0は１７０ｍ
ｍ、Ｚ 0は１３５ｍｍである。図１４から分かるよう
に、磁場強度は、直線的ではなく曲線的に減少してい
る。
【００６３】図１５は、１組の主電磁コイル及び補助電
磁コイルを用いたときのウェハ上の磁場のバー成分を示
したものである。なお、主電磁コイルの寸法について
は、Ｘ 0が２２０ｍｍ、Ｙ0が１７０ｍｍ、Ｚ0が１３５
ｍｍであり、補助電磁コイルの寸法については、Ｘ0が
２００ｍｍ、Ｙ0が１７０ｍｍ、Ｚ0が７５ｍｍである。
また、図１５のボックス内のパラメータ数（０〜１．
０）は、主電磁コイルの電流に対する補助電磁コイルの
電流である。図１５から分かるように、磁場の強度分布
は、主電磁コイルに対する補助電磁コイルの電流比が
０．５の時に最も直線に近くなる。
【００６４】図１６は、２組の主電磁コイル及び補助電
磁コイルを用いたときの状態を示したものであり、図１
７は、その時に形成される磁場のバー成分を示したもの
である。図１７から分かるように、図１５における補助
電磁コイルの電流比が０．５の時の直線的な勾配がキャ
ンセルされ、磁場のバー成分がかなり均一（３ｓ／ａｖ
ｅ＝３．７％）になっている。また、ウェハ中心での磁
場強度は、補助電磁コイルを用いない場合の約半分であ
る。
【００６５】図１８（ａ）は、補助電磁コイルの寸法と
最適な電流比との関係を示すテーブルであり、図１８
（ｂ）は、補助電磁コイルの寸法と（１００ｍｍ×１０
０ｍｍのエリア内の３σ／ａｖｅでの）磁場の均一性と
の関係を示すテーブルであり、図１８（ｃ）は、補助電
磁コイルの寸法とウェハ中心の磁場強度（補助電磁コイ
ルが無い時のウェハ中心の磁場に対する相対値）との関
係を示すテーブルである。これらのテーブルは、補助電
磁コイルを設計するためのガイダンスとして使用され
る。なお、主電磁コイルの寸法については、Ｘ0が２２
０ｍｍ、Ｙ0が１７０ｍｍ、Ｚ0が１３５ｍｍと固定され
ている。また、磁場の均一性は、２００ｍｍ×２００ｍ
ｍのエリアで計算されたものである。
【００６６】上記のテーブルは、補助電磁コイルの寸法
を小さくするほど、主電磁コイルの電流に対する補助電
磁コイルの電流が小さくなり、磁場強度が高くなること
を示している。また、磁場強度は、補助電磁コイルの寸
法が増大するに従って均一になる。しかし、補助電磁コ
イルの寸法が最も小さい（Ｘ0＝２００ｍｍ、Ｚ0＝７５
ｍｍ）ときでさえ、磁場の均一性（３．７％）は、補助
電磁コイルが無いとき（５３％）に比べてはるかに良く
なっている。
【００６７】図１９は、電磁コイルによる磁場のポール
成分を示したものである。電磁コイルによる磁場のポー
ル成分は、電磁コイルによる全磁場の３３％程度であ
る。磁場のポール成分は、対角線方向、特にサイン４５
度（前述）の構成およびＣＭＦ構成における磁場強度の
不均一を引き起こす。
【００６８】図２０は、補助電磁コイルが無いときに対
角線方向に生じるポール成分の磁場強度の分布を示した
ものである。なお、同図のグラフには、Ｘ軸方向の磁場
強度ＢXとＹ軸方向の磁場強度ＢYが示されている。
【００６９】図２１は、補助電磁コイルを用いたときに
対角線方向に生じるポール成分の磁場強度の分布を示し
たものである。なお、この時の補助電磁コイルの電流比
は１．０８である。また、主電磁コイルの寸法について
は、Ｘ0が２２０ｍｍ、Ｙ0が１７０ｍｍ、Ｚ0が１３５
ｍｍであり、補助電磁コイルの寸法については、Ｘ0が
２００ｍｍ、Ｙ0が１７０ｍｍ、Ｚ0が７５ｍｍである。
図２１から分かるように、補助電磁コイルを用いること
で、磁場強度の分布がほとんど直線的な勾配となる。し
かし、この時の補助電磁コイルの電流比１．０８は、前
述したバー成分に対する補助電磁コイルの最適な電流比
０．５３とは一致していない。
【００７０】そこで、このような不具合を解決すべく、
補助電磁コイルの高さＺ0を最適化すると共に、図２２
に示すように補助電磁コイルの両端部に曲げ部を設ける
こととした。なお、Ｘ1は、曲げ部の先端のＸ座標値で
ある。
【００７１】図２３は、ポール成分において補助電磁コ
イルの寸法と最適な電流比、磁場の均一性、相対的な磁
場強度との関係をそれぞれ示すテーブルである。図２３
（ａ）から分かるように、最適な電流比は、補助電磁コ
イルの曲げ部を大きくする（Ｘ1を小さくする）ことや
補助電磁コイルの高さＺ0を大きくすることによって減
少する。
【００７２】上記の図１８及び図２３のテーブルは、バ
ー成分とポール成分の両方をもった補助電磁コイルの設
計に役立つ。補助電磁コイルの寸法を決定するための方
法を図２４に示す。図２４（ａ）は、補助電磁コイルの
バー成分における最適な電流比を示し、図２４（ｂ）
は、補助電磁コイルのポール成分における最適な電流比
を示している。
【００７３】Ｘ0が２２０ｍｍ、Ｚ0が９０ｍｍのとき
は、図２４（ａ）から補助電磁コイルのバー成分におけ
る最適な電流比は０．７３となる。このとき、補助電磁
コイルのポール成分において同じ電流比を得るには、図
２４（ｂ）からＸ1が１８５ｍｍとなる。これにより、
補助電磁コイルの最適な寸法の一つとしては、図２５に
示すようにＸ0が２２０ｍｍ、Ｚ0が９０ｍｍ、Ｘ1が１
８５ｍｍといったものが考えられる。
【００７４】次に、上記のように構成した主電磁コイル
及び補助電磁コイルに供給する電流を制御して、磁場の
強度分布を制御する具体的な方法について述べる。
【００７５】主電磁コイル及び補助電磁コイルへの電流
の流し方としては、主に、磁場を回転させるようにサイ
ン関数またはコサイン関数に比例した電流を流すサイン
モードと、磁場に勾配を設けて磁場をスイッチングさせ
るように電流を流すＣＭＦモードとがある。
【００７６】図２６は、主電磁コイル部７及び補助電磁
コイル部８にサインモードの電流を供給した場合におい
て磁場の方向がサイン０度の状態を示したものである。
同図において、Ｐ1はウェハＷの中心位置を示し、Ｐ2は
ウェハＷの任意のエッジ位置を示している。
【００７７】この状態においてウェハＷ上に形成される
磁場の強度を測定した結果を図２７に示す。図２７の横
軸は補助電磁コイル部８に供給される電流値であり、図
２７の縦軸は主電磁コイル部７に供給される電流値であ
る。同図において、実線がウェハＷの中心位置Ｐ1にお
ける磁場強度（０〜４０Ｇ）を示し、破線がウェハＷの
エッジ位置Ｐ2における磁場強度（０〜４０Ｇ）を示し
ている。ここで、実線と破線がクロスする（図中の黒点
位置）ように主電磁コイル部７及び補助電磁コイル部８
への供給電流を選択すると、ウェハＷの中心位置Ｐ1と
エッジ位置Ｐ2における磁場強度が等しくなる。
【００７８】図２８は、主電磁コイル部７及び補助電磁
コイル部８にＣＭＦモードの電流を供給した場合の状態
を示したものである。同図において、Ｐ1はウェハＷの
中心位置を示し、Ｐ2はウェハＷの任意のエッジ位置を
示し、Ｐ3はウェハ中心に対してＰ2と点対称なウェハＷ
のエッジ位置を示している。なお、主電磁コイル部７の
ＣＭＦ補正値と補助電磁コイル部８のＣＭＦ補正値と
は、必ずしも一致させる必要はない。
【００７９】この状態においてウェハＷ上に形成される
磁場の強度を測定した結果を図２９に示す。図２９の横
軸および縦軸は、図２７と同様である。同図において、
実線がウェハＷの中心位置Ｐ1における磁場強度（０〜
３０Ｇ）を示し、破線がウェハＷのエッジ位置Ｐ2にお
ける磁場強度（０〜４０Ｇ）を示し、１点鎖線がウェハ
Ｗのエッジ位置Ｐ3における磁場強度（０〜４０Ｇ）を
示している。ここで、ウェハＷの位置Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3に
おける磁場強度をそれぞれＢ（Ｐ1）、Ｂ（Ｐ2）、Ｂ
（Ｐ3）としたときに、 Ｂ（Ｐ1）＝（Ｂ（Ｐ2）＋Ｂ（Ｐ3））／２ となるように主電磁コイル部７及び補助電磁コイル部８
への供給電流を選択するのが望ましい。
【００８０】図３０は、上記の図２７においてウェハＷ
の中心位置Ｐ1とエッジ位置Ｐ2における磁場強度が０Ｇ
となるときの特性を示したものである。同図において、
主電磁コイル部７及び補助電磁コイル部８への供給電流
をＡ1，Ａ2のように設定した場合は、ウェハＷの中心が
０Ｇとなり、ウェハＷのエッジが０Ｇよりも強くなるよ
うな磁場の強度分布が形成される。また、主電磁コイル
部７及び補助電磁コイル部８への供給電流をＡ3，Ａ4の
ように設定した場合は、ウェハＷのエッジが０Ｇとな
り、ウェハＷの中心が０Ｇよりも強くなるような磁場の
強度分布が形成される。また、主電磁コイル部７及び補
助電磁コイル部８への供給電流を図中の斜線内のいずれ
かになるように設定すると、ウェハＷの中心およびエッ
ジ以外の部分が０ＧとなるようなＷ形の磁場の強度分布
を形成することもできる。
【００８１】ところで、磁場の強度分布とエッチング速
度分布とは必ずしも一致せず、磁場の強度分布が均一で
あっても、支持台３に供給される電力分布やエッチング
ガスの流速分布等といった他の要因によってエッチング
速度分布は不均一になることがある。本実施形態では、
上記のように０Ｇを有する磁場を形成するように各主電
磁コイル部７及び各補助電磁コイル部８に電流を供給す
ることにより、多種多様な磁場の強度分布を形成するこ
とが可能となる。従って、エッチング速度分布に応じて
磁場の強度分布を調整することによって、均一なエッチ
ング速度分布を得ることができる。
【００８２】図３１は、上記の図２７においてウェハＷ
の中心位置Ｐ1とエッジ位置Ｐ2における磁場強度が２０
Ｇとなるときの特性を示したものである。同図におい
て、主電磁コイル部７への供給電流をＢ1のように設定
し、補助電磁コイル部８に電流を供給しない場合は、ウ
ェハＷの中心が２０Ｇとなり、ウェハＷのエッジが２０
Ｇよりも強くなるような磁場の強度分布が形成される。
主電磁コイル部７及び補助電磁コイル部８への供給電流
をＢ2のように設定した場合は、ウェハＷの中心が２０
Ｇのままであり、ウェハＷのエッジがＢ1時よりも弱く
なるような磁場の強度分布が形成される。主電磁コイル
部７及び補助電磁コイル部８への供給電流をＢ3のよう
に設定した場合は、ウェハＷの中心およびエッジが共に
２０Ｇとなるような磁場の強度分布が形成される。主電
磁コイル部７及び補助電磁コイル部８への供給電流をＢ
4のように設定した場合は、ウェハＷの中心が２０Ｇと
なり、ウェハＷのエッジが２０Ｇよりも弱くなるような
磁場の強度分布が形成される。
【００８３】このように２０Ｇを有する磁場を形成する
ように各主電磁コイル部７及び各補助電磁コイル部８に
電流を供給する場合には、ウェハＷのエッジの磁場が中
心の磁場よりも高くなる磁場の強度分布だけでなく、ウ
ェハＷの中心の磁場がエッジの磁場よりも高くなる磁場
の強度分布や、ウェハＷの中心の磁場とエッジの磁場と
が等しくなる磁場の強度分布を形成することができる。
【００８４】続いて、実際に４組の主電磁コイル部７お
よび補助電磁コイル部８に供給する電流の幾つかのパタ
ーンについて述べる。第１の電流パターンとしては、各
主電磁コイル部７及び各補助電磁コイル部８に対して、
以下の様な時間とともに変化する電流を印可する。
【００８５】
【表３】 表３において、ａは定数であり、ＣＦは主電磁コイル部
７に対する補助電磁コイル部８の補正係数であり、必要
に応じて調整される。このようなパターンにおいて、１
組の主電磁コイル部７及び補助電磁コイル部８に供給さ
れる電流のみを図３２に示し、４組の主電磁コイル部７
及び補助電磁コイル部８に供給される電流を図３３に示
す。
【００８６】このようなパターンの電流を用いることに
より、ウェハＷの中心部とエッジ部とでエッチング速度
が不均一な場合であっても、補正係数ＣＦを変えること
で、エッチング速度の分布が均一になるように調整する
ことができる。
【００８７】第２の電流パターンとしては、各主電磁コ
イル部７及び各補助電磁コイル部８に対して、以下の様
な時間とともに変化する電流を印可する。
【００８８】
【表４】 表４において、ａは定数であり、ＣＦ1，ＣＦ2は主電磁
コイル部７に対する補助電磁コイル部８の補正係数であ
り、必要に応じて調整される。なお、ＣＦ1は、０度、
９０度、１８０度、２７０度の方向における補正係数で
あり、ＣＦ2は、４５度、１３５度、２２５度、３１５
度の方向における補正係数である。このようなパターン
において、１組の主電磁コイル部７及び補助電磁コイル
部８に供給される電流のみを図３４に示す。
【００８９】このようなパターンの電流を用いることに
より、ウェハＷのある方向を０度とした時のウェハＷの
０度、９０度、１８０度、２７０度の方向と４５度、１
３５度、２２５度、３１５度の方向とでエッチング速度
が不均一な場合であっても、補正係数ＣＦ1，ＣＦ2を変
えることで、エッチング速度の分布が均一になるように
調整することができる。
【００９０】第３の電流パターンとしては、各主電磁コ
イル部７及び各補助電磁コイル部８に対して、以下の様
な時間とともに変化する電流を印可する。
【００９１】
【表５】 表５において、ａは定数であり、ＣＦ1，ＣＦ2，Ｃ
Ｆ3，ＣＦ4は補正係数であり、ＣＦは主電磁コイル部７
に対する補助電磁コイル部８の補正係数である。なお、
ＣＦ1〜ＣＦ4、ＣＦは必要に応じて調整される。このよ
うなパターンにおいて、例えばＣＦ1＝ＣＦ2＝１、ＣＦ
3＝ＣＦ4≠１とした場合に、４組の主電磁コイル部７及
び補助電磁コイル部８に供給される電流を図３５に示
す。
【００９２】このようなパターンの電流を用いることに
より、ウェハＷの一部領域と他の領域とでエッチング速
度が不均一（非対称）な場合であっても、補正係数ＣＦ
1〜ＣＦ4を変えることで、エッチング速度の分布が均一
になるように調整することができる。
【００９３】ここで、実際にウェハＷ上のエッチング速
度の分布を調整する場合は、コントローラ１４におい
て、反応容器２上に設けた各光センサ１３の検出信号に
基づいてウェハＷ上のエッチング速度をその場で抽出
し、その結果から、エッチング速度の分布が均一になる
ような電流パターンを選択すると共に補正係数を決定す
る。そして、そのようにして得た電流が各主電磁コイル
部７及び各補助電磁コイル部８に供給されるように各電
流源１０，１１を制御する。これにより、ウェハＷ上の
エッチング速度の分布が均一になるように、ウェハＷ上
の磁場の強度分布が自動制御される。なお、測定はエッ
チング後のウェハに対して行い、その後のウェハにフィ
ードバックしてもよい。
【００９４】ウェハ上のエッチング速度分布の均一性に
係る測定結果の一例を図３６に示す。図３６の横軸は、
ウェハＷの中心の磁場強度とウェハＷのエッジの磁場強
度との比を示し、縦軸はエッチング速度分布の均一性を
示している。同図は、４組の主電磁コイル部および補助
電磁コイル部にサインモードの電流を供給したときの測
定結果であり、図中の黒点が実際に測定したものであ
る。この結果から、ウェハＷの中心の磁場強度とウェハ
Ｗのエッジの磁場強度との比を１．２５とすると、エッ
チング速度分布の均一性がほぼ０％になると推定され
る。
【００９５】以上のように本実施形態の磁気発生装置６
においては、主電磁コイル部７に加えて補助電磁コイル
部８を設け、主電磁コイル部７とは逆方向の電流を補助
電磁コイル部８に印可し、主電磁コイル部７によって形
成される磁場と補助電磁コイル部８によって形成される
磁場とが逆向きとなるようにする。この場合には、互い
に逆極性の磁界が重ね合わされ、主電磁コイル部７によ
る磁場の強度と補助電磁コイル部８による磁場の強度と
の差分がウェハＷ上に形成される磁場の強度となる。
【００９６】このとき、補助電磁コイル部８の寸法が主
電磁コイル部７の寸法よりも小さいため、補助電磁コイ
ル部８による磁場の強度分布の勾配が、主電磁コイル部
７による磁場の強度分布の勾配よりも急峻になる。ま
た、補助電磁コイル部８が主電磁コイル部７よりもウェ
ハＷに近い部位に配置され、しかも補助電磁コイル部８
の両端部には曲げ部８ａが設けられているため、補助電
磁コイル部８による磁場の強度分布の勾配が、主電磁コ
イル部７による磁場の強度分布の勾配よりも更に急峻に
なる。従って、このような急峻な勾配を有する補助電磁
コイル部８による磁場の強度分布によって主電磁コイル
部７による磁場の強度分布を打ち消すことにより、補助
電磁コイル部８を設けない場合に比べて、均一な強度分
布をもった磁場をウェハＷ上に形成することができる。
【００９７】このように磁場の強度分布を均一化した場
合には、プラズマ密度の均一性が改善されるため、プラ
ズマの不均一に起因するチャージングダメージが低減さ
れる。その結果、エッチング装置１により製造された半
導体デバイスの歩留まりと信頼性が向上する。
【００９８】また、主電磁コイル部７に加えて補助電磁
コイル部８を設けることにより、磁場の強度分布を均一
にするだけでなく、ウェハＷのエッジ部の磁場が中心部
の磁場よりも強い分布や、ウェハＷの中心部の磁場がエ
ッジ部の磁場よりも強い分布等といった多種多様な磁場
の強度分布を形成することができる。従って、エッチン
グ速度や選択比等のプロセス特性の均一性が最良となる
ように、磁場の強度分布を調整することが可能となる。
【００９９】また、補助電磁コイル部８の両端部に曲げ
部８ａを設けたので、補助電磁コイル部８においてバー
成分（水平方向成分）による磁場とポール成分（垂直方
向成分）による磁場とのバランスをとることができる。
【０１００】さらに、補助電磁コイル部８に印可する電
流を変えるだけで、磁場の強度分布を変えることができ
るため、上記のようにエッチング速度等の均一性が最良
となるように磁場の強度分布を調整することに加え、チ
ャージングダメージが最も抑制されるように磁場の強度
分布を調整するといったことも可能となる。つまり、磁
気発生装置６を電磁コイル部（電磁石）７，８で構成す
ることにより、永久磁石を用いる場合と異なり、磁気発
生装置６の用途が広がる。
【０１０１】また、枠体９に冷却水等を供給すること
で、主電磁コイル部７及び補助電磁コイル部８を冷却す
るようにしたので、以下の作用効果が得られる。即ち、
上記のように電磁コイル部７による磁場と補助電磁コイ
ル部８による磁場は互いに打ち消し合うため、例えば電
磁コイル部７と補助電磁コイル部８に供給する電流値を
同一とした場合には、トータル的な磁場の強度は小さく
なる。このため、所望な磁場の強度を得るには、電磁コ
イル部７，８に供給する電流値を増大させる必要がある
が、これは電磁コイル部７，８での発熱や電力の消耗に
つながる。しかし、電磁コイル部７，８を冷却すること
により、そのような電磁コイル部７，８における発熱等
の増大が抑えられるため、電磁コイル部７，８の耐久性
が向上する。
【０１０２】本発明に係る磁気発生装置の他の実施形態
を図３７により説明する。図中、上述した実施形態と同
一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省
略する。
【０１０３】同図において、本実施形態の磁気発生装置
１６は、反応容器２の周囲に配置され、支持台３の上面
に対して略平行な磁場を形成するための４つの主電磁コ
イル部１７と、各主電磁コイル部１７と略同一の軸上に
配置され、主電磁コイル部１７により形成される磁場と
は逆向きの磁場を形成するための４つの補助電磁コイル
部８とを有している。各主電磁コイル部１７の両端部に
は、反応容器２側の反対側に曲げられた曲げ部１７ａが
設けられている。
【０１０４】このように主電磁コイル部１７の両端部に
曲げ部１７ａを設けることにより、支持台３と主電磁コ
イル部１７の両端部との距離と、支持台３と補助電磁コ
イル部８の両端部との距離との差が増大する。このた
め、補助電磁コイル部８による磁場の強度分布の勾配
が、主電磁コイル部１７による磁場の強度分布の勾配よ
りも更に急峻になる。従って、補助電磁コイル部８によ
る磁場の強度分布によって主電磁コイル部１７による磁
場の強度分布を更に打ち消すことにより、より均一な強
度分布をもった磁場をウェハＷ上に形成することができ
る。
【０１０５】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、上記実施形態では、補助電磁
コイル部の寸法を主電磁コイル部の寸法よりも小さくす
ると共に、補助電磁コイル部を主電磁コイル部よりも支
持台３に近くなるように配置する構成としたが、特にこ
れには限定されない。具体的には、補助電磁コイル部の
寸法を主電磁コイル部の寸法よりも小さくするだけでも
良いし、あるいは補助電磁コイル部を主電磁コイル部よ
りも支持台３に近くなるように配置するだけでも良い。
【０１０６】また、上記実施形態では、主電磁コイル部
及び補助電磁コイル部への電流の供給を別個の電流源１
０，１１で行うものとしたが、電流源を共通化して主電
磁コイル部及び補助電磁コイル部に供給する電流値を同
じとし、主電磁コイル部及び補助電磁コイル部を形成す
るコイルの巻数の比率を可変にしてもよい。この場合に
は、１組の主電磁コイル部及び補助電磁コイル部に対し
て電流源も１個で済むため、コスト的に有利である。ま
た、これ以外にも、例えば最も均一な磁場の強度分布が
得られるように、主電磁コイル部及び補助電磁コイル部
に供給する電流値の比率と、主電磁コイル部及び補助電
磁コイル部を形成するコイルの巻数の比率とを固定させ
ても良い。
【０１０７】さらに、上記実施形態では、反応容器２の
外側に主電磁コイル部及び補助電磁コイル部を配置する
ものとしたが、可能であれば、これらの電磁コイル部を
反応容器２内に配置しても良い。
【０１０８】また、上記実施形態では、主電磁コイル部
及び補助電磁コイル部を別々に形成するものとしたが、
これらの電磁コイル部を一体成形してもよい。この場合
には、磁気発生装置の組み立てやメンテナンスが容易に
行える。
【０１０９】さらに、上記実施形態の半導体製造装置は
ドライエッチング装置であるが、本発明は、電磁石を用
いてプラズマの形成を促進する他の半導体製造装置（例
えばＣＶＤ装置等）にも適用できることは言うまでもな
い。
【０１１０】
【発明の効果】本発明によれば、複数の主電磁コイル部
と略同一の軸上に、主電磁コイル部により形成される磁
場とは逆向きの磁場を形成するための補助電磁コイル部
をそれぞれ配置したので、最適な磁場の強度分布を形成
することができる。これにより、プロセス特性の均一性
の向上およびデバイスダメージの低減を図ることができ
る。
【０１１１】また、本発明によれば、そのような複数の
主電磁コイル部および複数の補助電磁コイル部に供給す
る電流をそれぞれ制御することにより、磁場の強度分布
を制御するようにしたので、最適な磁場の強度分布を形
成することができる。これにより、プロセス特性の均一
性の向上およびデバイスダメージの低減を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体製造装置の一実施形態とし
てドライエッチング装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す磁気発生装置の構成を示す図であ
る。
【図３】図２に示す主電磁コイル部および補助電磁コイ
ル部の側面図である。
【図４】１対の電磁コイルによって生成される磁場の強
度分布の一例を模式的に示す図である。
【図５】エッチング速度の分布の一例を模式的に示す図
である。
【図６】電磁コイルにサイン曲線の電流を供給した時の
ある瞬間の磁場の強度分布とΔＶdc分布とを模式的に示
す図である。
【図７】ＣＭＦ構成とした時の磁場の強度分布とΔＶdc
分布を模式的に示す図である。
【図８】主電磁コイル部および補助電磁コイル部を模式
的に示す図である。
【図９】主電磁コイル部および補助電磁コイル部を用い
た場合に形成される磁場の強度分布の一例を示す図であ
る。
【図１０】主電磁コイル部および補助電磁コイル部にサ
イン曲線の電流を供給した時のある瞬間の磁場の強度分
布を模式的に示す図と、このモデルにおいて補助電磁コ
イル部に印可する電流を変えた時の磁場の強度変化を示
す図である。
【図１１】実際の反応容器に適した補助電磁コイルの簡
単なデザイン例を示す図である。
【図１２】直線状の電磁コイルにより生じる磁場を示す
図である。
【図１３】電磁コイルによる磁場のバー成分を示す図で
ある。
【図１４】１つの電磁コイルを用いたときの磁場のバー
成分を示す図である。
【図１５】１組の主電磁コイル及び補助電磁コイルを用
いたときの磁場のバー成分を示す図である。
【図１６】２組の主電磁コイル及び補助電磁コイルを用
いたときの状態を示す図である。
【図１７】２組の主電磁コイル及び補助電磁コイルを用
いたときの磁場のバー成分を示す図である。
【図１８】補助電磁コイルの寸法と、バー成分における
最適な電流比、磁場の均一性、相対的なウェハ中心の磁
場強度との間の関係を示すテーブルである。
【図１９】電磁コイルによる磁場のポール成分を示す図
である。
【図２０】補助電磁コイルが無いときに対角線方向に生
じるポール成分の磁場強度の分布を示す図である。
【図２１】補助電磁コイルを用いたときに対角線方向に
生じるポール成分の磁場強度の分布を示す図である。
【図２２】最適な補助電磁コイルの構造を示す図であ
る。
【図２３】補助電磁コイルの寸法と、ポール成分におけ
る最適な電流比、磁場の均一性、相対的なウェハ中心の
磁場強度との間の関係を示すテーブルである。
【図２４】補助電磁コイルの寸法を決定するための方法
を示す図である。
【図２５】図２４に示す方法で決定した補助電磁コイル
の寸法の一例を示す図である。
【図２６】主電磁コイル部及び補助電磁コイル部にサイ
ンモードの電流を供給した場合のある瞬間の状態を示す
図である。
【図２７】図２６に示す状態においてウェハ上に形成さ
れる磁場の強度特性を示す図である。
【図２８】主電磁コイル部及び補助電磁コイル部にＣＭ
Ｆモードの電流を供給した場合の状態を示す図である。
【図２９】図２８に示す状態においてウェハ上に形成さ
れる磁場の強度特性を示す図である。
【図３０】図２７に示す磁場の強度特性において、ウェ
ハの中心位置とエッジ位置における磁場強度が０Ｇとな
るときの特性を示す図である。
【図３１】図２７に示す磁場強度の特性において、ウェ
ハの中心位置とエッジ位置における磁場強度が２０Ｇと
なるときの特性を示す図である。
【図３２】表３に示す電流パターンにおいて、１組の主
電磁コイル部および補助電磁コイル部に供給される電流
のみを示す図である。
【図３３】表３に示す電流パターンにおいて、４組の主
電磁コイル部および補助電磁コイル部に供給される電流
を示す図である。
【図３４】表４に示す電流パターンにおいて、１組の主
電磁コイル部および補助電磁コイル部に供給される電流
のみを示す図である。
【図３５】表５に示す電流パターンにおいて、４組の主
電磁コイル部および補助電磁コイル部に供給される電流
を示す図である。
【図３６】ウェハ上のエッチング速度分布の均一性に係
る測定結果の一例を示す図である。
【図３７】本発明に係る磁気発生装置の他の実施形態を
示す図である。
【符号の説明】
１…ドライエッチング装置（半導体製造装置）、２…反
応容器、２ａ…蓋部（プラズマ形成手段）、３…支持台
（支持部材、プラズマ形成手段）、４…整合器（プラズ
マ形成手段）、５…高周波電源（プラズマ形成手段）、
６…磁気発生装置（磁気発生手段）、７…主電磁コイル
部、８…補助電磁コイル部、８ａ…曲げ部、９…枠体、
１０…電流源（第１電流源）、１１…電流源（第２電流
源）、１２…冷却用配管（冷却手段）、１３…光センサ
（検出手段）１４…コントローラ（制御手段）、１６…
磁気発生装置（磁気発生手段）、１７…主電磁コイル
部、１７ａ…曲げ部、Ｗ…ウェハ（基板）。
フロントページの続き (72)発明者 堀岡 啓治 千葉県成田市新泉14ー３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン株 式会社内 (72)発明者 チュン ヤン アメリカ合衆国，カリフォルニア州， サ ン ノゼ， エルムブリッジ ドライヴ 6066 (72)発明者 テーオー シン アメリカ合衆国，カリフォルニア州， サ ン ノゼ， ハーザー リッジ ドライヴ 3179 (72)発明者 ロジャー アラン リンドリー アメリカ合衆国，カリフォルニア州， サ ンタ クララ， ヴェンチュラ プレイス 2140 (72)発明者 キ リ アメリカ合衆国，カリフォルニア州， サ ン ノゼ， オークトゥリー ドライヴ 1078 (72)発明者 ペニイン ヒューズ アメリカ合衆国，カリフォルニア州， サ ン レンドロ， 159ティーエイチ アヴ ェニュー 1323 ナンバー510 (72)発明者 ダグラス エイチ． バーンズ アメリカ合衆国，カリフォルニア州， サ ラトガ， レイナーク レイン 19810 (72)発明者 エヴァンス リー アメリカ合衆国，カリフォルニア州， ミ ルピタス， ファームクレスト ストリー ト 2327 (72)発明者 ブライアン プー アメリカ合衆国，カリフォルニア州， サ ン ノゼ， ロサト コート 3064 Ｆターム(参考） 5F004 AA01 AA06 BA04 BB08 BB13 BC08 CB09 DA00 DA23 DA26

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 反応容器内に配置され、基板を支持する
    支持部材と、前記反応容器内にプラズマを形成するプラ
    ズマ形成手段とを備えた半導体製造装置に設けられ、前
    記プラズマ形成手段による前記プラズマの形成を促進さ
    せるように前記反応容器内に磁気を生成する磁気発生装
    置であって、 前記支持部材の上面に対して略平行な磁場を形成するた
    めの複数の主電磁コイル部と、 前記各主電磁コイル部と略同一の軸上に配置され、前記
    主電磁コイル部により形成される磁場とは逆向きの磁場
    を形成するための複数の補助電磁コイル部とを備える半
    導体製造装置における磁気発生装置。
  2. 【請求項２】 前記補助電磁コイル部の寸法が前記主電
    磁コイル部の寸法よりも小さい請求項１記載の半導体製
    造装置における磁気発生装置。
  3. 【請求項３】 前記補助電磁コイル部は、前記主電磁コ
    イル部よりも前記支持部材に近い部位に配置されている
    請求項１または２記載の半導体製造装置における磁気発
    生装置。
  4. 【請求項４】 前記主電磁コイル部および前記補助電磁
    コイル部は、前記反応容器の周囲に配置されており、前
    記補助電磁コイル部の高さ寸法が前記主電磁コイル部の
    高さ寸法よりも小さい請求項２または３記載の半導体製
    造装置における磁気発生装置。
  5. 【請求項５】 前記補助電磁コイル部の両端部には、前
    記反応容器側に曲げられた曲げ部が設けられている請求
    項１〜４のいずれか一項記載の半導体製造装置における
    磁気発生装置。
  6. 【請求項６】 前記主電磁コイル部の両端部には、前記
    反応容器側の反対側に曲げられた曲げ部が設けられてい
    る請求項１〜５のいずれか一項記載の半導体製造装置に
    おける磁気発生装置。
  7. 【請求項７】 前記主電磁コイル部に電流を供給するた
    めの第１電流源と、前記補助電磁コイル部に電流を供給
    するための第２電流源とを更に備える請求項１〜６のい
    ずれか一項記載の半導体製造装置における磁気発生装
    置。
  8. 【請求項８】 前記支持部材に支持された基板上の複数
    の部位におけるプロセス特性を検出するための複数の検
    出手段と、 前記各検出手段の検出データに基づいて前記第１電流源
    および前記第２電流源をそれぞれ制御する制御手段とを
    更に備える請求項７記載の半導体製造装置における磁気
    発生装置。
  9. 【請求項９】 前記複数の検出手段は、前記反応容器の
    上部における前記基板の中心部に対応する部位と前記基
    板のエッジ部に対応する複数の部位とに設けられている
    請求項８記載の半導体製造装置における磁気発生装置。
  10. 【請求項１０】 前記主電磁コイル部および前記補助電
    磁コイル部を冷却する冷却手段を更に備える請求項１〜
    ９のいずれか一項記載の半導体製造装置における磁気発
    生装置。
  11. 【請求項１１】 前記主電磁コイル部および前記補助電
    磁コイル部は枠体に設けられており、 前記冷却手段は、前記枠体に設けられ、冷却水または冷
    却空気が流れる冷却用通路を有する請求項１０記載の半
    導体製造装置における磁気発生装置。
  12. 【請求項１２】 前記主電磁コイル部および前記補助電
    磁コイル部は４組設けられている請求項１〜１１のいず
    れか一項記載の半導体製造装置における磁気発生装置。
  13. 【請求項１３】 反応容器内に配置され、基板を支持す
    る支持部材と、 前記反応容器内にプラズマを形成するプラズマ形成手段
    と、 前記プラズマ形成手段による前記プラズマの形成を促進
    させるように前記反応容器内に磁気を生成する磁気発生
    手段とを備え、 前記磁気発生手段は、前記支持部材の上面に対して略平
    行な磁場を形成するための複数の主電磁コイル部と、前
    記各主電磁コイル部と略同一の軸上に配置され、前記主
    電磁コイル部により形成される磁場とは逆向きの磁場を
    形成するための複数の補助電磁コイル部とを有する半導
    体製造装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１〜１２のいずれか一項記載の
    磁気発生装置を使用して、前記複数の主電磁コイル部お
    よび前記複数の補助電磁コイル部に供給する電流をそれ
    ぞれ制御することにより磁場の強度分布を制御する磁場
    強度制御方法。
  15. 【請求項１５】 ０ガウスを有する磁場を形成するよう
    に、前記複数の主電磁コイル部および前記複数の補助電
    磁コイル部に供給する電流をそれぞれ制御する請求項１
    ４記載の磁場強度制御方法。
  16. 【請求項１６】 前記複数の主電磁コイル部および前記
    複数の補助電磁コイル部に、時間に対するサイン関数ま
    たはコサイン関数に比例した電流をそれぞれ供給する請
    求項１４または１５記載の磁場強度制御方法。
  17. 【請求項１７】 前記主電磁コイル部および前記補助電
    磁コイル部として４組用い、 前記４つの主電磁コイル部に供給される電流がsin(a
    t)、cos(at)、-sin(at)、-cos(at)、前記各主電磁コイ
    ル部に対応する前記４つの補助電磁コイル部に供給され
    る電流がCF×(-sin(at))、CF×(-cos(at))、CF×sin(a
    t)、CF×cos(at)となる（ａは定数、CＦは補正係数）よ
    うにする請求項１６記載の磁場強度制御方法。
  18. 【請求項１８】 前記主電磁コイル部および前記補助電
    磁コイル部として４組用い、 前記４つの主電磁コイル部に供給される電流がsin(a
    t)、cos(at)、-sin(at)、-cos(at)、前記各主電磁コイ
    ル部に対応する前記４つの補助電磁コイル部に供給され
    る電流が(CF1(cos(2at)2＋CF2(sin(2at)2))×(-sin(a
    t))、(CF1(cos(2at)2＋CF2(sin(2at)2))×(-cos(at))、
    (CF1(cos(2at)2＋CF2(sin(2at)2))×sin(at)、(CF1(cos
    (2at)2＋CF2(sin(2at)2))×cos(at)となる（ａは定数、
    CF1，CF2は補正係数）ようにする請求項１６記載の磁場
    強度制御方法。
  19. 【請求項１９】 前記主電磁コイル部および前記補助電
    磁コイル部として４組用い、 前記４つの主電磁コイル部に供給される電流がsin(at)
    ×CF1、cos(at) ×CF2、-sin(at)×CF3 、-cos(at)×CF
    4、前記各主電磁コイル部に対応する前記４つの補助電
    磁コイル部に供給される電流がCF×(-sin(at)) ×CF1、
    CF×(-cos(at))×CF2、CF×sin(at)×CF3、CF×cos(at)
    ×CF4となる（ａは定数、CF1，CF2，CF 3，CF4，CFは補
    正係数）ようにする請求項１６記載の磁場強度制御方
    法。
  20. 【請求項２０】 前記支持部材に支持された基板上の複
    数の部位におけるプロセス特性を検出し、各検出データ
    に基づいて前記複数の主電磁コイル部および前記複数の
    補助電磁コイル部に供給する電流をそれぞれ制御する請
    求項１４〜１９のいずれか一項記載の磁場強度制御方
    法。
JP2001335364A 2001-07-06 2001-10-31 半導体製造装置における磁気発生装置、半導体製造装置および磁場強度制御方法 Expired - Fee Related JP4009087B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001335364A JP4009087B2 (ja) 2001-07-06 2001-10-31 半導体製造装置における磁気発生装置、半導体製造装置および磁場強度制御方法
US10/146,443 US7316199B2 (en) 2001-07-06 2002-05-14 Method and apparatus for controlling the magnetic field intensity in a plasma enhanced semiconductor wafer processing chamber
US10/205,870 US7374636B2 (en) 2001-07-06 2002-07-26 Method and apparatus for providing uniform plasma in a magnetic field enhanced plasma reactor

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001-206905 2001-07-06
JP2001206905 2001-07-06
JP2001335364A JP4009087B2 (ja) 2001-07-06 2001-10-31 半導体製造装置における磁気発生装置、半導体製造装置および磁場強度制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003086580A true JP2003086580A (ja) 2003-03-20
JP4009087B2 JP4009087B2 (ja) 2007-11-14

Family

ID=26618315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001335364A Expired - Fee Related JP4009087B2 (ja) 2001-07-06 2001-10-31 半導体製造装置における磁気発生装置、半導体製造装置および磁場強度制御方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7316199B2 (ja)
JP (1) JP4009087B2 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007220501A (ja) * 2006-02-17 2007-08-30 Noritsu Koki Co Ltd プラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置
JP2010043357A (ja) * 2003-04-28 2010-02-25 Air Products & Chemicals Inc 電子付着及び遠隔イオン発生を伴うフラックスレス技術によって表面酸化物を除去するための装置及び方法
US7921804B2 (en) 2008-12-08 2011-04-12 Amarante Technologies, Inc. Plasma generating nozzle having impedance control mechanism
US7976672B2 (en) 2006-02-17 2011-07-12 Saian Corporation Plasma generation apparatus and work processing apparatus
US8035057B2 (en) 2004-07-07 2011-10-11 Amarante Technologies, Inc. Microwave plasma nozzle with enhanced plume stability and heating efficiency
KR20120100815A (ko) 2011-03-03 2012-09-12 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치
US8747609B2 (en) 2009-09-24 2014-06-10 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and shower head

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8617351B2 (en) * 2002-07-09 2013-12-31 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with minimal D.C. coils for cusp, solenoid and mirror fields for plasma uniformity and device damage reduction
US8048806B2 (en) 2000-03-17 2011-11-01 Applied Materials, Inc. Methods to avoid unstable plasma states during a process transition
TWI283899B (en) * 2002-07-09 2007-07-11 Applied Materials Inc Capacitively coupled plasma reactor with magnetic plasma control
US7458335B1 (en) * 2002-10-10 2008-12-02 Applied Materials, Inc. Uniform magnetically enhanced reactive ion etching using nested electromagnetic coils
US7422654B2 (en) 2003-02-14 2008-09-09 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for shaping a magnetic field in a magnetic field-enhanced plasma reactor
US8048328B2 (en) * 2003-02-14 2011-11-01 Applied Materials, Inc. Method for shaping a magnetic field in a magnetic field-enhanced plasma reactor
US7883633B2 (en) * 2003-02-14 2011-02-08 Applied Materials, Inc. Method for shaping a magnetic field in a magnetic field-enhanced plasma reactor
US7400096B1 (en) * 2004-07-19 2008-07-15 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Large area plasma source
US20060052883A1 (en) * 2004-09-08 2006-03-09 Lee Sang H System and method for optimizing data acquisition of plasma using a feedback control module
TW200816881A (en) * 2006-08-30 2008-04-01 Noritsu Koki Co Ltd Plasma generation apparatus and workpiece processing apparatus using the same
KR100941070B1 (ko) * 2007-05-10 2010-02-09 세메스 주식회사 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치
US8968536B2 (en) 2007-06-18 2015-03-03 Applied Materials, Inc. Sputtering target having increased life and sputtering uniformity
JP4896861B2 (ja) * 2007-12-10 2012-03-14 株式会社東芝 半導体製造方法および半導体製造装置
US20100074810A1 (en) * 2008-09-23 2010-03-25 Sang Hun Lee Plasma generating system having tunable plasma nozzle
US20100201272A1 (en) * 2009-02-09 2010-08-12 Sang Hun Lee Plasma generating system having nozzle with electrical biasing
US20100254853A1 (en) * 2009-04-06 2010-10-07 Sang Hun Lee Method of sterilization using plasma generated sterilant gas
US8773020B2 (en) 2010-10-22 2014-07-08 Applied Materials, Inc. Apparatus for forming a magnetic field and methods of use thereof
US9269546B2 (en) * 2010-10-22 2016-02-23 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with electron beam plasma source having a uniform magnetic field
WO2013096517A1 (en) * 2011-12-20 2013-06-27 Muons, Inc. Method and apparatus for radio frequency (rf) discharge with control of plasma potential distribution
US11345991B2 (en) * 2018-09-27 2022-05-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device, method and machine of manufacture
CN115386952B (zh) * 2022-08-26 2024-03-26 北京北方华创微电子装备有限公司 风冷组件

Family Cites Families (82)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59175125A (ja) 1983-03-24 1984-10-03 Toshiba Corp ドライエツチング装置
US4552639A (en) 1984-07-20 1985-11-12 Varian Associates, Inc. Magnetron sputter etching system
JPS6134177A (ja) 1984-07-25 1986-02-18 Tokuda Seisakusho Ltd マグネツト駆動装置
EP0173583B1 (en) 1984-08-31 1990-12-19 Anelva Corporation Discharge apparatus
KR900005347B1 (ko) 1984-09-19 1990-07-27 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼 플라즈마 처리장치
US4668365A (en) 1984-10-25 1987-05-26 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for magnetron-enhanced plasma-assisted chemical vapor deposition
US4668338A (en) 1985-12-30 1987-05-26 Applied Materials, Inc. Magnetron-enhanced plasma etching process
GB8622820D0 (en) * 1986-09-23 1986-10-29 Nordiko Ltd Electrode assembly & apparatus
JPS6393881A (ja) 1986-10-08 1988-04-25 Anelva Corp プラズマ処理装置
JP2631650B2 (ja) 1986-12-05 1997-07-16 アネルバ株式会社 真空装置
US4842683A (en) 1986-12-19 1989-06-27 Applied Materials, Inc. Magnetic field-enhanced plasma etch reactor
US5215619A (en) * 1986-12-19 1993-06-01 Applied Materials, Inc. Magnetic field-enhanced plasma etch reactor
US4740268A (en) 1987-05-04 1988-04-26 Motorola Inc. Magnetically enhanced plasma system
EP0343500B1 (en) 1988-05-23 1994-01-19 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Plasma etching apparatus
US5225024A (en) 1989-05-08 1993-07-06 Applied Materials, Inc. Magnetically enhanced plasma reactor system for semiconductor processing
US5122251A (en) 1989-06-13 1992-06-16 Plasma & Materials Technologies, Inc. High density plasma deposition and etching apparatus
US5061838A (en) 1989-06-23 1991-10-29 Massachusetts Institute Of Technology Toroidal electron cyclotron resonance reactor
US5032202A (en) 1989-10-03 1991-07-16 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Plasma generating apparatus for large area plasma processing
US5081398A (en) 1989-10-20 1992-01-14 Board Of Trustees Operating Michigan State University Resonant radio frequency wave coupler apparatus using higher modes
US5252194A (en) 1990-01-26 1993-10-12 Varian Associates, Inc. Rotating sputtering apparatus for selected erosion
KR930004713B1 (ko) 1990-06-18 1993-06-03 삼성전자 주식회사 변조방식을 이용한 플라즈마 발생장치 및 방법
US5079481A (en) 1990-08-02 1992-01-07 Texas Instruments Incorporated Plasma-assisted processing magneton with magnetic field adjustment
US5304279A (en) 1990-08-10 1994-04-19 International Business Machines Corporation Radio frequency induction/multipole plasma processing tool
JP2598336B2 (ja) 1990-09-21 1997-04-09 株式会社日立製作所 プラズマ処理装置
US5208512A (en) 1990-10-16 1993-05-04 International Business Machines Corporation Scanned electron cyclotron resonance plasma source
US5147520A (en) * 1991-02-15 1992-09-15 Mcnc Apparatus and method for controlling processing uniformity in a magnetron
US6488807B1 (en) 1991-06-27 2002-12-03 Applied Materials, Inc. Magnetic confinement in a plasma reactor having an RF bias electrode
US5308417A (en) 1991-09-12 1994-05-03 Applied Materials, Inc. Uniformity for magnetically enhanced plasma chambers
US5444207A (en) 1992-03-26 1995-08-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Plasma generating device and surface processing device and method for processing wafers in a uniform magnetic field
KR0127663B1 (ko) 1992-04-17 1998-04-01 모리시타 요이찌 플라즈마발생장치 및 플라즈마발생방법
US5534108A (en) 1993-05-28 1996-07-09 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for altering magnetic coil current to produce etch uniformity in a magnetic field-enhanced plasma reactor
KR0170456B1 (ko) 1993-07-16 1999-03-30 세끼사와 다까시 반도체 장치 및 그 제조방법
EP0661728B1 (en) 1993-12-28 1997-06-11 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Dipole ring magnet for use in magnetron sputtering or magnetron etching
JP3124204B2 (ja) * 1994-02-28 2001-01-15 株式会社東芝 プラズマ処理装置
US5798029A (en) 1994-04-22 1998-08-25 Applied Materials, Inc. Target for sputtering equipment
US5945008A (en) 1994-09-29 1999-08-31 Sony Corporation Method and apparatus for plasma control
US5674321A (en) 1995-04-28 1997-10-07 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for producing plasma uniformity in a magnetic field-enhanced plasma reactor
JP3595608B2 (ja) 1995-05-30 2004-12-02 アネルバ株式会社 真空処理装置、真空処理装置における真空容器内面堆積膜除去方法及び真空処理装置における真空容器内面膜堆積均一化方法
US5659276A (en) 1995-07-12 1997-08-19 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Magnetic field generator for magnetron plasma
JPH0936198A (ja) * 1995-07-19 1997-02-07 Hitachi Ltd 真空処理装置およびそれを用いた半導体製造ライン
JP3585591B2 (ja) * 1995-07-29 2004-11-04 株式会社半導体エネルギー研究所 エッチング装置及びエッチング方法
US5718795A (en) 1995-08-21 1998-02-17 Applied Materials, Inc. Radial magnetic field enhancement for plasma processing
TW303480B (en) 1996-01-24 1997-04-21 Applied Materials Inc Magnetically confined plasma reactor for processing a semiconductor wafer
US5783102A (en) 1996-02-05 1998-07-21 International Business Machines Corporation Negative ion deductive source for etching high aspect ratio structures
US5907220A (en) 1996-03-13 1999-05-25 Applied Materials, Inc. Magnetron for low pressure full face erosion
JPH09283300A (ja) * 1996-04-18 1997-10-31 Sony Corp プラズマ処理装置
TW351825B (en) 1996-09-12 1999-02-01 Tokyo Electron Ltd Plasma process device
US6113731A (en) 1997-01-02 2000-09-05 Applied Materials, Inc. Magnetically-enhanced plasma chamber with non-uniform magnetic field
JP3612399B2 (ja) * 1996-12-25 2005-01-19 株式会社ボッシュオートモーティブシステム マスタシリンダ
JPH10217112A (ja) * 1997-02-06 1998-08-18 Speedfam Co Ltd Ｃｍｐ装置
US6599399B2 (en) 1997-03-07 2003-07-29 Applied Materials, Inc. Sputtering method to generate ionized metal plasma using electron beams and magnetic field
US5902461A (en) 1997-09-03 1999-05-11 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for enhancing uniformity of a metal film formed on a substrate with the aid of an inductively coupled plasma
US5876576A (en) 1997-10-27 1999-03-02 Applied Materials, Inc. Apparatus for sputtering magnetic target materials
US6051151A (en) 1997-11-12 2000-04-18 International Business Machines Corporation Apparatus and method of producing a negative ion plasma
US6015476A (en) * 1998-02-05 2000-01-18 Applied Materials, Inc. Plasma reactor magnet with independently controllable parallel axial current-carrying elements
US6164240A (en) 1998-03-24 2000-12-26 Applied Materials, Inc. Semiconductor wafer processor, plasma generating apparatus, magnetic field generator, and method of generating a magnetic field
US6085688A (en) 1998-03-27 2000-07-11 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for improving processing and reducing charge damage in an inductively coupled plasma reactor
JP3375302B2 (ja) 1998-07-29 2003-02-10 東京エレクトロン株式会社 マグネトロンプラズマ処理装置および処理方法
US6545580B2 (en) 1998-09-09 2003-04-08 Veeco Instruments, Inc. Electromagnetic field generator and method of operation
US6300227B1 (en) 1998-12-01 2001-10-09 Silicon Genesis Corporation Enhanced plasma mode and system for plasma immersion ion implantation
US6579421B1 (en) 1999-01-07 2003-06-17 Applied Materials, Inc. Transverse magnetic field for ionized sputter deposition
US6143140A (en) 1999-08-16 2000-11-07 Applied Materials, Inc. Method and apparatus to improve the side wall and bottom coverage in IMP process by using magnetic field
JP3892996B2 (ja) 1999-09-02 2007-03-14 東京エレクトロン株式会社 マグネトロンプラズマ処理装置
US6610184B2 (en) 2001-11-14 2003-08-26 Applied Materials, Inc. Magnet array in conjunction with rotating magnetron for plasma sputtering
JP2001156044A (ja) 1999-11-26 2001-06-08 Tokyo Electron Ltd 処理装置及び処理方法
US6251242B1 (en) 2000-01-21 2001-06-26 Applied Materials, Inc. Magnetron and target producing an extended plasma region in a sputter reactor
US6451177B1 (en) 2000-01-21 2002-09-17 Applied Materials, Inc. Vault shaped target and magnetron operable in two sputtering modes
US6277249B1 (en) 2000-01-21 2001-08-21 Applied Materials Inc. Integrated process for copper via filling using a magnetron and target producing highly energetic ions
US6451703B1 (en) 2000-03-10 2002-09-17 Applied Materials, Inc. Magnetically enhanced plasma etch process using a heavy fluorocarbon etching gas
US8617351B2 (en) 2002-07-09 2013-12-31 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with minimal D.C. coils for cusp, solenoid and mirror fields for plasma uniformity and device damage reduction
US6528751B1 (en) 2000-03-17 2003-03-04 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with overhead RF electrode tuned to the plasma
US6296747B1 (en) 2000-06-22 2001-10-02 Applied Materials, Inc. Baffled perforated shield in a plasma sputtering reactor
US6627050B2 (en) 2000-07-28 2003-09-30 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for depositing a tantalum-containing layer on a substrate
US6716302B2 (en) 2000-11-01 2004-04-06 Applied Materials Inc. Dielectric etch chamber with expanded process window
US6673199B1 (en) 2001-03-07 2004-01-06 Applied Materials, Inc. Shaping a plasma with a magnetic field to control etch rate uniformity
US6663754B2 (en) 2001-04-13 2003-12-16 Applied Materials, Inc. Tubular magnet as center pole in unbalanced sputtering magnetron
US6491801B1 (en) 2001-08-07 2002-12-10 Applied Materials, Inc. Auxiliary vertical magnet outside a nested unbalanced magnetron
US6495009B1 (en) 2001-08-07 2002-12-17 Applied Materials, Inc. Auxiliary in-plane magnet inside a nested unbalanced magnetron
US6613889B2 (en) * 2001-08-23 2003-09-02 Biosource Pharm, Inc. Method for preparing salts of polyene macrolide esters
US6805770B1 (en) 2001-08-30 2004-10-19 Oster Magnetics, Inc. Technique for improving uniformity of magnetic fields that rotate or oscillate about an axis
US6761804B2 (en) 2002-02-11 2004-07-13 Applied Materials, Inc. Inverted magnetron
US6521082B1 (en) 2002-04-16 2003-02-18 Applied Materials Inc. Magnetically enhanced plasma apparatus and method with enhanced plasma uniformity and enhanced ion energy control

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010043357A (ja) * 2003-04-28 2010-02-25 Air Products & Chemicals Inc 電子付着及び遠隔イオン発生を伴うフラックスレス技術によって表面酸化物を除去するための装置及び方法
US8593778B2 (en) 2003-04-28 2013-11-26 Air Products And Chemicals, Inc. Apparatus for removal of surface oxides via fluxless technique involving electron attachment and remote ion generation
US8035057B2 (en) 2004-07-07 2011-10-11 Amarante Technologies, Inc. Microwave plasma nozzle with enhanced plume stability and heating efficiency
JP2007220501A (ja) * 2006-02-17 2007-08-30 Noritsu Koki Co Ltd プラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置
US7976672B2 (en) 2006-02-17 2011-07-12 Saian Corporation Plasma generation apparatus and work processing apparatus
US7921804B2 (en) 2008-12-08 2011-04-12 Amarante Technologies, Inc. Plasma generating nozzle having impedance control mechanism
US8747609B2 (en) 2009-09-24 2014-06-10 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and shower head
KR20120100815A (ko) 2011-03-03 2012-09-12 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치
US9589771B2 (en) 2011-03-03 2017-03-07 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US20030085000A1 (en) 2003-05-08
JP4009087B2 (ja) 2007-11-14
US7316199B2 (en) 2008-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2003086580A (ja) 半導体製造装置における磁気発生装置、半導体製造装置および磁場強度制御方法
TWI824768B (zh) 電漿處理裝置、處理器、控制方法、非暫時性電腦可讀記錄媒體及電腦程式
JP4769586B2 (ja) プラズマ反応器及びプラズマイオン濃度分布の均一性を改善する方法
CN100532637C (zh) 具有均匀轴向分布的等离子体的电容耦合等离子体反应器
US20040168771A1 (en) Plasma reactor coil magnet
US10115566B2 (en) Method and apparatus for controlling a magnetic field in a plasma chamber
CN106104769A (zh) 等离子体处理装置和等离子体处理方法
US7422654B2 (en) Method and apparatus for shaping a magnetic field in a magnetic field-enhanced plasma reactor
US10297428B2 (en) Plasma processing apparatus
KR20080048417A (ko) 플라스마의 자기적 한정
US7883633B2 (en) Method for shaping a magnetic field in a magnetic field-enhanced plasma reactor
US8048328B2 (en) Method for shaping a magnetic field in a magnetic field-enhanced plasma reactor
JP2003323997A (ja) プラズマ安定化方法およびプラズマ装置
CN109504944A (zh) 成膜方法以及成膜装置
JP3790291B2 (ja) プラズマ処理装置
KR100844150B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 방법
KR100797385B1 (ko) 유도 결합 플라즈마를 이용한 기판의 에칭 장치 및 방법
JPH05291155A (ja) プラズマ処理装置
WO2024018960A1 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JPH02237117A (ja) 半導体処理装置
US20230386800A1 (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
JP3655966B2 (ja) プラズマ発生装置
JP3479580B2 (ja) プラズマ発生装置
TW202412562A (zh) 基板處理方法及基板處理裝置
JPH0456774A (ja) プラズマ反応装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041021

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050825

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050906

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20051206

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20051209

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060306

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070508

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070808

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070828

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070831

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100907

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100907

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110907

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110907

Year of fee payment: 4

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110907

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120907

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees