JP2003318165A - Magnet arrangement making point-cusp magnetic field for plasma generation and plasma processing system - Google Patents

Magnet arrangement making point-cusp magnetic field for plasma generation and plasma processing system

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JP2003318165A
JP2003318165A JP2002125588A JP2002125588A JP2003318165A JP 2003318165 A JP2003318165 A JP 2003318165A JP 2002125588 A JP2002125588 A JP 2002125588A JP 2002125588 A JP2002125588 A JP 2002125588A JP 2003318165 A JP2003318165 A JP 2003318165A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide magnet arrangement making point-cusp magnetic field for plasma generation that can produce uniform plasma distribution over the whole surface of a wafer so that a uniform processing speed may be realized, and to provide a plasma processing system. <P>SOLUTION: The magnet arrangement is used in the plasma processing system having a top electrode 1 placed above a surface of the wafer 23 and an outer insulating member 3 for supporting the electrode 1. The magnet arrangement is composed of a plurality of magnets 6 separately arranged on the outer surface of the electrode 1 and a plurality of magnets 6 separately arranged on the region corresponding to the outer surface of the insulating member 3. The magnets connected with the electrode 1 and the magnets connected with the insulating member 3 are arranged to satisfy a positional and magnetic relationship creating the predetermined magnet arrangement. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はプラズマ生成用ポイント
カスプ磁界を作るマグネット配列に関する。当該マグネ
ット配列はシリコン基板あるいは他の基板の上に半導体
デバイスの製造するプラズマ処理装置において用いられ
る。ポイントカスプ磁界のマグネット配列は、処理され
るべき基板またはウェハーの表面におけるプロセスの均
一性を改善できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnet array for producing a point cusp magnetic field for plasma generation. The magnet array is used in a plasma processing apparatus for manufacturing a semiconductor device on a silicon substrate or another substrate. The point cusp field magnet arrangement can improve process uniformity at the surface of the substrate or wafer to be processed.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラズマ支援ウェハー処理は、通常、集
積回路と呼ばれる半導体デバイスの製造において、十分
に確立したプロセスである。従来、例えば、エッチン
グ、スパッタ堆積、化学的気相堆積など多くの異なるプ
ラズマ支援プロセスがある。これらのプロセスのすべて
はエッチング速度あるいはウェハー表面上の堆積速度の
ごように均一な処理速度を作るように実行されなければ
ならない。もしウェハー表面上で不均一な処理速度が生
じたとすると、多くの欠陥のある半導体デバイスが作ら
れる。
Plasma assisted wafer processing is a well established process in the manufacture of semiconductor devices, commonly referred to as integrated circuits. Conventionally, there are many different plasma-assisted processes such as etching, sputter deposition, chemical vapor deposition, for example. All of these processes must be performed to create a uniform processing rate such as the etch rate or the deposition rate on the wafer surface. If uneven processing rates occur on the wafer surface, many defective semiconductor devices are created.

【0003】磁気強化された容量結合型プラズマは、そ
れらのより高いrf電力(高周波電力)の利用効率のた
め、ウェハー製造プロセスにおいて広く応用されてい
る。しかしながら、磁気的強化された容量結合型プラズ
マの大部分は、ウェハーの全表面に渡って不均一なプラ
ズマを作り出す。これは、プラズマ中の電子とイオンが
E×Bドリフトを受けるからであり、ここでEとBはそ
れぞれrf電極表面上のDC(直流)の電界と磁界の強
さである。このE×Bドリフトのために、プラズマは反
応容器の一方の側に向かって移動する。さらに、磁気的
強化プラズマの大部分においてrf電極に与えられた磁
界はウェハー表面に至るまで延びる。このことは、磁界
がウェハーホルダに与えられる他のrf電極の応用を禁
じるので、他の重大な問題となる。この理由は、再び、
プラズマがE×Bドリフトによって反応容器の一方の側
に移動されるということである。プラズマの一方の側へ
の移動はウェハーの表面上全体に渡って不均一なプラズ
マを作り出す。従って磁気的強化プラズマの大部分の応
用は制限を受けることになる。
Magnetically enhanced capacitively coupled plasmas have found wide application in wafer manufacturing processes due to their higher utilization efficiency of rf power (high frequency power). However, the majority of magnetically enhanced capacitively coupled plasmas create a non-uniform plasma over the entire surface of the wafer. This is because the electrons and ions in the plasma undergo an E × B drift, where E and B are the strength of the DC (direct current) electric field and magnetic field on the rf electrode surface, respectively. Due to this E × B drift, the plasma moves toward one side of the reaction vessel. Moreover, the magnetic field applied to the rf electrode in most of the magnetically enhanced plasma extends to the wafer surface. This presents another serious problem as the magnetic field prohibits the application of other rf electrodes applied to the wafer holder. The reason for this is again
That is, the plasma is moved to one side of the reaction vessel by the E × B drift. The movement of the plasma to one side creates a non-uniform plasma over the surface of the wafer. Therefore, most applications of magnetically enhanced plasmas are limited.

【0004】前述した問題に関する解決として上記電極
の下側にポイントカスプ磁界を作り出す複数のマグネッ
トを備えたrf電極が提案された。ポイントカスプ磁界
はrf電極の近傍に制限される。マグネットの構成すな
わち配列はrf電極の表面上に強い磁界を作り、ウェハ
ーの表面上に磁界のない環境を作り出す。この磁界は電
子およびイオンのE×Bドリフトによって反応容器の一
方の側に向かってプラズマの移動を起こされることはな
い。その理由は、E×Bドリフトは局地的な領域に制限
され、隣のドリフトのどれも反対の方向に向いていると
いうことである。それ故に、E×Bドリフトはrf電極
の表面の大きな面積領域に渡って広がらない。
As a solution to the above-mentioned problems, an rf electrode having a plurality of magnets for producing a point cusp magnetic field under the electrode has been proposed. The point cusp magnetic field is limited near the rf electrode. The configuration or arrangement of magnets creates a strong magnetic field on the surface of the rf electrode and creates a magnetic field free environment on the surface of the wafer. This magnetic field does not cause the movement of plasma toward one side of the reaction vessel due to the E × B drift of electrons and ions. The reason is that the E × B drift is confined to a localized area and any of the neighboring drifts are in the opposite direction. Therefore, the E × B drift does not spread over a large area of the surface of the rf electrode.

【0005】しかしながら、所定のマグネット配列に基
づくポイントカスプ磁界を有する前述のrf電極は、同
様にまた、或る環境の下でウェハーの表面に渡って不均
一なプラズマを作ることができる。この状態は、図8〜
図10を参照して詳細に説明される。
However, the aforementioned rf electrode having a point-cusp magnetic field based on a given magnet arrangement can also create a non-uniform plasma across the surface of the wafer under some circumstances. This state is shown in FIG.
This will be described in detail with reference to FIG.

【0006】図8は従来のプラズマ処理装置の断面図を
示す。この装置は反応容器100とその中にあるウェハ
ーホルダ201を有している。ウェハーホルダ201は
底壁115の上に配置されている。ウェハーホルダ21
0はrf下部電極102と絶縁体104から成る。rf
下部電極102は絶縁体104の上面に配置されてい
る。下部電極102は電気的に反応容器100から絶縁
されている。ウェハー130は下部電極102の上に搭
載されている。
FIG. 8 shows a sectional view of a conventional plasma processing apparatus. The apparatus has a reaction vessel 100 and a wafer holder 201 inside it. The wafer holder 201 is arranged on the bottom wall 115. Wafer holder 21
0 is composed of an rf lower electrode 102 and an insulator 104. rf
The lower electrode 102 is arranged on the upper surface of the insulator 104. The lower electrode 102 is electrically insulated from the reaction container 100. The wafer 130 is mounted on the lower electrode 102.

【0007】さらに、反応容器100はウェハーホルダ
201の上方に上部電極101を有する。上部電極10
1は円板状の形状を有し、さらに反応容器100の内面
に固定されたリング形状の絶縁体103によって支持さ
れている。この構造は上部電極101を反応容器100
の残りの部分から電気的に絶縁させる。複数のマグネッ
ト106は上部電極101の上面の上に配置されてい
る。多くのマグネット106は当該上面の上の円形領域
の中に配置されてる。マグネット106は上面に垂直な
線に沿って直交する形態にて配置され、そのため、反応
容器100の内部に向かうマグネット106の各々の極
性は直線(辺の部分)上で隣り合うマグネット106の
それと反対であり、そして対角線上で隣り合うマグネッ
トのそれと同じである。これらのマグネットは上部電極
101の内側面の近くに閉じた磁束107を有する磁界
を生成する。上部電極101の上面側および下面側には
閉じた磁束107が多く存在する。
Further, the reaction container 100 has an upper electrode 101 above the wafer holder 201. Upper electrode 10
1 has a disk shape, and is further supported by a ring-shaped insulator 103 fixed to the inner surface of the reaction container 100. In this structure, the upper electrode 101 is connected to the reaction vessel 100.
Electrically isolated from the rest of the. The plurality of magnets 106 are arranged on the upper surface of the upper electrode 101. Many magnets 106 are located in a circular area on the top surface. The magnets 106 are arranged in a form orthogonal to each other along a line perpendicular to the upper surface, so that the polarities of the magnets 106 facing the inside of the reaction vessel 100 are opposite to those of the adjacent magnets 106 on a straight line (side portion). And is the same as the diagonally adjacent magnets. These magnets generate a magnetic field having a closed magnetic flux 107 near the inner surface of the upper electrode 101. There are many closed magnetic fluxes 107 on the upper surface side and the lower surface side of the upper electrode 101.

【0008】上部電極101はrf電力源113から整
合回路108を経由してrf電流を与えられる。このr
f電流の周波数は通常10〜150MHzの範囲の中に
ある。さらに下部電極102はrf電力源112から整
合回路111を経由してrf電流を与えられてもよい
し、与えられなくてもよい。もしrf電流が下部電極1
02に与えられるという場合には、rf電流の周波数は
通常20MHz以下にある。
The upper electrode 101 is supplied with an rf current from an rf power source 113 via a matching circuit 108. This r
The frequency of the f-current is typically in the range 10-150 MHz. Further, the lower electrode 102 may or may not be supplied with the rf current from the rf power source 112 via the matching circuit 111. If rf current is lower electrode 1
02, the frequency of the rf current is usually below 20 MHz.

【0009】プロセスガスが複数の導入口109を通し
て反応容器100内に供給され、反応容器100はガス
導出口110を介して排気されている。適当な低い圧
力、例えば1〜20Paの低圧力の下でrf電流が上部
電極101に与えられるとき、容量結合機構によってプ
ラズマが生成される。この生成されたプラズマは、その
とき、閉じた磁束107によって閉じ込められることを
余儀なくされる。
Process gas is supplied into the reaction vessel 100 through a plurality of inlets 109, and the reaction vessel 100 is exhausted through a gas outlet 110. When an rf current is applied to the upper electrode 101 under an appropriately low pressure, for example, a low pressure of 1 to 20 Pa, plasma is generated by the capacitive coupling mechanism. This generated plasma is then forced to be confined by the closed magnetic flux 107.

【0010】さらに、反応容器100は天井壁114と
円筒形の側壁105を備えている。反応容器は気密な構
造を有するように作られている。
Further, the reaction vessel 100 has a ceiling wall 114 and a cylindrical side wall 105. The reaction vessel is made to have an airtight structure.

【0011】[0011]

【発明が解決しようする課題】前述した反応容器100
の構成に関連する問題を次に説明する。上で説明したマ
グネット配列は上部電極101の下面上に多くの数のポ
イントカスプ磁界107を作り出す。磁気的な配列は、
その縁の部分を除いて、上部電極101の上面上で均一
である。各マグネット106は、反対の極性の4つのマ
グネットと同じ極性の4つのマグネットとによって囲ま
れている。それ故に、上部電極101の中での磁界の分
布パターンはその縁の近傍における部分を除いて均一で
ある。さらに、各マグネットに関して反対の極性を有す
る4つのマグネットが存在するので、磁束107は反応
容器100の中に深く侵入せず、その代わりに、短い距
離内で曲がり、異なる極性を有する磁極の方向に向か
う。従って、上部電極101の下面で強い磁界が存在
し、下部電極102に向う磁界の強さは急速に減衰す
る。このような条件は、ウェハー130の表面の近くの
領域において磁界のない環境を作り出す。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
The problems associated with the configuration of are described below. The magnet arrangement described above produces a large number of point cusp magnetic fields 107 on the lower surface of the upper electrode 101. The magnetic arrangement is
It is uniform on the upper surface of the upper electrode 101 except for the edge portion. Each magnet 106 is surrounded by four magnets of opposite polarity and four magnets of the same polarity. Therefore, the distribution pattern of the magnetic field in the upper electrode 101 is uniform except for the portion near the edge. Furthermore, because of the presence of four magnets with opposite polarities for each magnet, the magnetic flux 107 does not penetrate deeply into the reaction vessel 100, but instead bends within a short distance, in the direction of the magnetic poles with different polarities. Go to Therefore, a strong magnetic field exists on the lower surface of the upper electrode 101, and the strength of the magnetic field toward the lower electrode 102 is rapidly attenuated. Such conditions create a magnetic field free environment in the region near the surface of the wafer 130.

【0012】磁界の均一な分布パターンは上部電極10
1の縁の所で終わる。最も外側のマグネットは非常に接
近した距離にて反対の極性を有した状態のたった2つま
たは3つのマグネットを有している。上部プレート10
1の平面図において、マグネット配列を示す図9におい
て示されるごとく、参照番号122,123,124,
125によって示される線の上のマグネットは交互に変
わる極性を有した状態で存在し、それらの各々は接近し
た距離にて反対の極性を有する3つのマグネットを持っ
ている。それ故に、これらのマグネットの各々は閉じた
ループを形成する磁束を作る。他方、参照番号118,
119,120,121によって示された線の上にある
マグネットは、反応容器100の内部に向かう同じ極性
を有している。これらのマグネットの各々は接近した距
離にて反対の極性を有するたった2つのマグネットを持
つ。それ故に、これらのマグネットから出た磁束は他の
マグネット106のそれらに比較して反応容器100の
内部に深く延びる。なお、参照番号116はY軸を示
し、117はX軸を示している。
The uniform distribution pattern of the magnetic field depends on the upper electrode 10.
It ends at the edge of 1. The outermost magnets have only two or three magnets with opposite polarities at very close distances. Top plate 10
In the plan view of FIG. 1, as shown in FIG. 9 showing the magnet arrangement, reference numerals 122, 123, 124,
The magnets on the line indicated by 125 exist with alternating polarities, each of which has three magnets of opposite polarity at close distance. Therefore, each of these magnets creates a magnetic flux that forms a closed loop. On the other hand, reference numeral 118,
The magnets above the lines indicated by 119, 120 and 121 have the same polarity towards the interior of the reaction vessel 100. Each of these magnets has only two magnets of opposite polarity at close distances. Therefore, the magnetic fluxes emitted from these magnets extend deeper inside the reaction container 100 than those of the other magnets 106. Note that reference numeral 116 indicates the Y axis, and 117 indicates the X axis.

【0013】プラズマが生成されるとき、上部電極10
1の近傍にある電子およびイオンはE×Bドリフトの下
で動くことを余儀なくされる。バルクプラズマ(bulk p
lasma:容積状プラズマ)の中では、DC(直流)の電
界は存在しない。それ故に、バルクプラズマ内での電子
は単純に磁束線に従って動く。ウェハーの表面上には全
く磁界が存在しないので、ウェハーのちょうど上方に存
在する電子は磁界による影響を受けない。
When the plasma is generated, the upper electrode 10
Electrons and ions in the vicinity of 1 are forced to move under the E × B drift. Bulk plasma (bulk p
There is no DC (direct current) electric field in lasma (volumetric plasma). Therefore, the electrons in the bulk plasma simply follow the magnetic flux lines. Since there is no magnetic field on the surface of the wafer, the electrons just above the wafer are unaffected by the magnetic field.

【0014】しかしながら、線118,119,12
0,121の上に位置するマグネットに関係する磁束
は、下部電極102の方向に向かって延びる。電子は磁
束に沿って移動するので、これらの場所に関連するプラ
ズマ密度は増加することになる。すなわち、ウェハーの
表面の全体に渡るプラズマ密度は不均一になる。結果と
して、ウェハー表面上の処理速度は同様にまた不均一と
なる。例えばドライエッチングの応用において、線11
8,119,120,121に対応する場所でのエッヂ
速度は増加することになる。このことは図10において
図式的に示されている。図10において、126,12
7,128,129によって示された領域はウェハー1
30の残りの部分に比較してより高いエッチング速度を
持っている。実際的な応用において、直径300mmの
ウェハー全体でのエッチング速度の不均一性はおよそプ
ラスマイナス15%であるということが観察された。
However, the lines 118, 119, 12
The magnetic flux associated with the magnet located above 0, 121 extends toward the lower electrode 102. As the electrons move along the magnetic flux, the plasma density associated with these locations will increase. That is, the plasma density becomes non-uniform over the entire surface of the wafer. As a result, the processing rate on the wafer surface is likewise non-uniform. For example, in dry etching applications, line 11
The edge speed at the locations corresponding to 8,119,120,121 will increase. This is shown diagrammatically in FIG. In FIG. 10, 126, 12
The area indicated by 7,128,129 is wafer 1
It has a higher etching rate compared to the rest of 30. In practical applications, it was observed that the etch rate non-uniformity across a 300 mm diameter wafer is approximately plus or minus 15%.

【0015】現在のところ、ウェハー処理の大部分はウ
ェハーの表面上で非常に良好な処理速度の均一性をもっ
て行わなければならない。一般に、直径200mmのウェ
ハーあるいは直径300mmのウェハーでの許容される不
均一性はプラスマイナス5%よりも小さいことである。
従って、前述したプラズマ源は大部分のウェハー処理に
用いることができない。
At present, the majority of wafer processing must be done on the surface of the wafer with very good process speed uniformity. In general, an acceptable non-uniformity for a 200 mm diameter wafer or a 300 mm diameter wafer is less than plus or minus 5%.
Therefore, the plasma source described above cannot be used for most wafer processing.

【0016】本発明の目的は、全体のrf電極表面の下
にほとんど均一な磁束分布パターンを生成することがで
き、それによって均一な処理速度を実現することができ
るようにウェハー表面の全体に渡ってプラズマの均一な
分布を作ることができるプラズマ生成用ポイントカスプ
磁界を作るマグネット配列、およびプラズマ処理装置を
提供することにある。
It is an object of the present invention to produce a nearly uniform magnetic flux distribution pattern under the entire rf electrode surface, so that a uniform processing speed can be achieved over the entire wafer surface. Another object of the present invention is to provide a magnet array that creates a point cusp magnetic field for plasma generation and a plasma processing apparatus that can create a uniform plasma distribution.

【0017】[0017]

【問題を解決するための手段】本発明によるプラズマ生
成用ポイントカスプ磁界を作るマグネット配列およびプ
ラズマ処理装置は、前述の目的を達成するため、次のよ
うに構成される。
In order to achieve the above-mentioned object, a magnet array and a plasma processing apparatus for producing a point cusp magnetic field for plasma generation according to the present invention are configured as follows.

【0018】本発明のマグネット配列は、少なくともウ
ェハーの表面の上方に配置される電極と当該電極を支持
するための外側絶縁部材とを有するプラズマ処理装置に
用いられる。マグネット配列は、電極の外側表面の上に
離れて配列された複数のマグネットと、絶縁部材の外側
表面に対応する領域上に離れて配置された複数のマグネ
ットとから構成されている。上記の構造において、電極
に関連するマグネットと絶縁部材に関連するマグネット
は所定のマグネット配列を作る位置的および磁気的な関
係を満たすように配置されている。
The magnet array of the present invention is used in a plasma processing apparatus having at least an electrode arranged above the surface of a wafer and an outer insulating member for supporting the electrode. The magnet array is composed of a plurality of magnets arranged separately on the outer surface of the electrode and a plurality of magnets arranged separately on a region corresponding to the outer surface of the insulating member. In the above structure, the magnets associated with the electrodes and the magnets associated with the insulating member are arranged so as to satisfy a positional and magnetic relationship for forming a predetermined magnet array.

【0019】上記のマグネット配列において絶縁部材に
関連するマグネットはその位置を高くするように配置さ
れている。
In the above magnet arrangement, the magnets associated with the insulating member are arranged so that their positions are raised.

【0020】上記のマグネット配列において、絶縁部材
に関連するマグネットはそれらの磁気軸の先端が電極の
中心上方の上側スポットを向くように傾斜されている。
In the above magnet arrangement, the magnets associated with the insulating member are tilted so that the tips of their magnetic axes face the upper spot above the center of the electrode.

【0021】上記のマグネット配列において、電極は中
央領域部分と外周部分を有し、絶縁部材に関連するマグ
ネットは当該外周部分の上に配置されている。
In the magnet arrangement described above, the electrode has a central region portion and an outer peripheral portion, and the magnet associated with the insulating member is arranged on the outer peripheral portion.

【0022】本発明のプラズマ処理装置は、上部電極、
当該上部電極をその外側で支持する絶縁部材、ウェハー
が搭載された下部電極、容量結合型プラズマ源を備えて
成る反応容器と、上部電極の下側でポイントカスプ磁界
を作るマグネット配列とから構成されている。マグネッ
ト配列は上部電極の外側表面の上に離れて配置された複
数のマグネットと、絶縁部材の外側表面に対応する領域
に離れて配置された複数のマグネットとから構成されて
いる。この構造において、上部電極に関連するマグネッ
トと絶縁部材に関連するマグネットは所定のマグネット
配列を作り出す所定の位置的および磁気的の関係を満た
すように配置されている。
The plasma processing apparatus of the present invention comprises an upper electrode,
It is composed of an insulating member that supports the upper electrode on the outside thereof, a lower electrode on which a wafer is mounted, a reaction vessel including a capacitively coupled plasma source, and a magnet array that creates a point cusp magnetic field below the upper electrode. ing. The magnet array is composed of a plurality of magnets spaced apart on the outer surface of the upper electrode and a plurality of magnets spaced apart in a region corresponding to the outer surface of the insulating member. In this structure, the magnet associated with the upper electrode and the magnet associated with the insulating member are arranged so as to satisfy a predetermined positional and magnetic relationship that creates a predetermined magnet array.

【0023】当該プラズマ処理装置において、絶縁部材
に関連するマグネットはそれらの位置を高くするように
配置される。
In the plasma processing apparatus, the magnets associated with the insulating member are arranged so as to raise their positions.

【0024】当該プラズマ処理装置において、絶縁部材
に関連するマグネットは、それらの磁気軸の先端が上部
電極の中心上方の上側スポットに向くように、傾斜され
ている。
In the plasma processing apparatus, the magnets related to the insulating member are tilted so that the tips of their magnetic axes face the upper spot above the center of the upper electrode.

【0025】当該プラズマ処理装置において、上部電極
は中央領域部分と外周部分を有し、絶縁部材に関連する
マグネットは外周部分に配置される。
In the plasma processing apparatus, the upper electrode has a central region portion and an outer peripheral portion, and the magnet associated with the insulating member is arranged in the outer peripheral portion.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下に、添付された図面に従って
好ましい実施形態が説明される。実施形態のこの説明を
通して本発明の詳細が明らかにされる。
Preferred embodiments will be described below with reference to the accompanying drawings. The details of the invention will be clarified through this description of the embodiments.

【0027】本発明の第1実施形態が図1および図2に
従って説明される。図1は第1実施形態に係るマグネッ
ト配列を備えたプラズマ処理装置の断面図を示す。マグ
ネット配列は、上部電極1の上に配置された多数のマグ
ネット6を含む。マグネット6の各々は同じ形状および
同じ磁気力を有する。図2は、上側または下側から見た
上部電極1の上におけるマグネット配列のパターンを示
す平面図である。図2において、多数の小さな円は各々
のマグネット6の端面を示している。さらに、Nおよび
Sの文字は下側から見たマグネット6の磁気的極性を示
している。マグネット6の下側の磁極は交互に反対とな
るように配列されている。図2においてX軸16および
Y軸17が示されている。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view of a plasma processing apparatus having a magnet array according to the first embodiment. The magnet array includes a number of magnets 6 arranged on the upper electrode 1. Each of the magnets 6 has the same shape and the same magnetic force. FIG. 2 is a plan view showing a pattern of magnet arrangement on the upper electrode 1 viewed from the upper side or the lower side. In FIG. 2, a number of small circles indicate the end faces of each magnet 6. Further, the letters N and S indicate the magnetic polarity of the magnet 6 as viewed from below. The magnetic poles on the lower side of the magnet 6 are arranged so as to be alternately opposite. The X-axis 16 and the Y-axis 17 are shown in FIG.

【0028】この実施形態のプラズマ処理装置の基本的
なハードウエアの構造は、磁気的配列の部分を除いて、
従来技術で説明されたそれとほとんど同じである。
The basic hardware structure of the plasma processing apparatus of this embodiment is the same as that of the plasma processing apparatus except for the magnetic arrangement.
It is almost the same as that described in the prior art.

【0029】プラズマ処理装置は反応容器50を有して
いる。この反応容器50は上部電極1、下部電極2、電
気的に電極を反応容器50の残りの部分から絶縁する絶
縁部材(または絶縁体)3,4から構成されている。反
応容器50は、上部壁(天井壁)14、円筒形側壁5、
および底壁15の部分から形成されている。上部電極1
の周りに当該上部電極を支持するように配置された絶縁
部材3は、通常、リング形状をしている。絶縁部材3と
して好ましくは誘電体リング板が用いられる。絶縁部材
3は円筒形側壁5に固定されている。上部電極1は金
属、通常はアルミニウムのごとき非磁性金属で作られて
いる。上部電極1の下面は、例えばSi(シリコン)の
ような異なる物質で作られた薄い板で囲まれていてもよ
いし、囲まれていなくてもよい。これはプラズマの中
で、かつウェハーの表面上で所望の化学的反応を得るた
めである。図において当該薄い板の図示は省略されてお
り、それ故に図示されていない。加えて、上部電極1
は、上部電極1の中に形成された通路を通して冷却液を
流すことによって冷却されることもできる。この通路
は、図1において同様にまた示されていない。
The plasma processing apparatus has a reaction container 50. The reaction container 50 includes an upper electrode 1, a lower electrode 2, and insulating members (or insulators) 3 and 4 that electrically insulate the electrodes from the rest of the reaction container 50. The reaction container 50 includes an upper wall (ceiling wall) 14, a cylindrical side wall 5,
And the bottom wall 15 portion. Upper electrode 1
The insulating member 3 arranged so as to support the upper electrode is usually in the shape of a ring. A dielectric ring plate is preferably used as the insulating member 3. The insulating member 3 is fixed to the cylindrical side wall 5. The upper electrode 1 is made of a metal, usually a non-magnetic metal such as aluminum. The lower surface of the upper electrode 1 may or may not be surrounded by a thin plate made of a different material such as Si (silicon). This is to obtain the desired chemical reaction in the plasma and on the surface of the wafer. The thin plate is not shown in the figure and is therefore not shown. In addition, the upper electrode 1
Can also be cooled by flowing a cooling liquid through a passage formed in the upper electrode 1. This passage is likewise not shown in FIG.

【0030】上部電極1は、rf電力源13から整合回
路8を経由してrf電流を与えられる。rf電流の周波
数は重要なことではなく、好ましくは10〜300MH
zの範囲の中に含まれる。プロセスガスは、複数のガス
導入口9を通して、反応容器50の中に供給される。反
応容器50は、円筒形側壁5に形成されたガス導出口1
0を経由して排気される。図1に示されるごとく、プロ
セスガスの導入口9は反応容器50の側壁5の周りに設
けられている。しかしながら、反応容器50の中にプロ
セスガスを供給する異なる機構を用いることもできる。
例えば、プロセスガスは、上部電極1に作られたガス導
入口を経由して供給することもできる。
The upper electrode 1 is given an rf current from the rf power source 13 via the matching circuit 8. The frequency of the rf current is not critical, preferably 10-300 MH
It is included in the range of z. The process gas is supplied into the reaction container 50 through the plurality of gas inlets 9. The reaction container 50 has a gas outlet 1 formed in the cylindrical side wall 5.
Exhausted via 0. As shown in FIG. 1, the process gas inlet 9 is provided around the side wall 5 of the reaction vessel 50. However, different mechanisms for supplying the process gas into the reaction vessel 50 can be used.
For example, the process gas can be supplied via a gas inlet formed in the upper electrode 1.

【0031】複数のマグネット6は、上部電極1と絶縁
部材(誘電体リング板)3の外側表面上に配置されてい
る。絶縁部材3は、図1および図2に示されるごとく、
上部電極1の周りに存在する。マグネット6は垂直線に
沿って直交する形態において配置され、そのため、反応
容器50の内部に向かうマグネット6の各々の極性は直
線上に隣り合うマグネットに対して反対となり、かつ対
角線上に隣り合うマグネットとの間では同じになる。反
対の極性を持つ2つの隣り合うマグネットの距離は重要
な事項ではなく、5〜100mmの範囲で変えることが
できる。マグネットの高さも同様にまた重要なことでは
なく、通常は2mmよりも大きくなっている。マグネッ
ト6の断面形状は四角または円形である。もし断面形状
が円形であるならば、マグネット6の直径は3〜50m
mの範囲にある。この値は重要な事項ではなく、上部電
極1の厚みや反応容器の寸法を考慮することによって選
択され得る。通常、すべてのマグネットは、それらの磁
極において同じ磁界の強さを持つように同じ磁気的物質
で作られている。磁極での各磁界の強さは重要なことで
はない。応用のタイプおよびウェハー(または基板)の
大きさに依存して、磁界の強さの値は変化される。
The plurality of magnets 6 are arranged on the outer surfaces of the upper electrode 1 and the insulating member (dielectric ring plate) 3. The insulating member 3 is, as shown in FIGS. 1 and 2,
It exists around the upper electrode 1. The magnets 6 are arranged in a form orthogonal to each other along a vertical line, so that the polarities of the magnets 6 directed toward the inside of the reaction container 50 are opposite to the magnets that are linearly adjacent to each other, and the magnets that are diagonally adjacent to each other. Will be the same between and. The distance between two adjacent magnets of opposite polarity is not critical and can be varied in the range 5-100 mm. The height of the magnet is likewise unimportant and is usually greater than 2 mm. The cross-sectional shape of the magnet 6 is square or circular. If the cross-sectional shape is circular, the diameter of the magnet 6 is 3-50m.
It is in the range of m. This value is not important and can be selected by considering the thickness of the upper electrode 1 and the dimensions of the reaction vessel. Usually, all magnets are made of the same magnetic material so that their magnetic poles have the same magnetic field strength. The strength of each magnetic field at the poles is not important. Depending on the type of application and the size of the wafer (or substrate), the value of magnetic field strength will vary.

【0032】一般にマグネット6から上部電極1の下面
までの距離は上部電極1の厚みによって決定される。上
部電極1の厚みは重要な事柄ではなく、通常、3mmよ
りも大きい。しかしながら、上部電極の厚みの増大に伴
って、上部電極1の下面での磁界の強さは弱められる。
上部電極1の下面での磁界の強さが弱められることを避
けるため、上部電極1に孔を形成し、図3に示されるご
とく当該孔の中にマグネット6を配置することもでき
る。上部電極1にマグネットをセットするための当該構
造はマグネットから上部電極1の下面までの距離を減少
する。同様に、マグネット6は、図3に示されるごと
く、絶縁部材3に形成された孔の中に配置することもで
きる。
Generally, the distance from the magnet 6 to the lower surface of the upper electrode 1 is determined by the thickness of the upper electrode 1. The thickness of the upper electrode 1 is not critical and is usually greater than 3 mm. However, the strength of the magnetic field on the lower surface of the upper electrode 1 is weakened as the thickness of the upper electrode is increased.
In order to avoid weakening the strength of the magnetic field on the lower surface of the upper electrode 1, it is possible to form a hole in the upper electrode 1 and dispose the magnet 6 in the hole as shown in FIG. The structure for setting the magnet on the upper electrode 1 reduces the distance from the magnet to the lower surface of the upper electrode 1. Similarly, the magnet 6 can be arranged in a hole formed in the insulating member 3 as shown in FIG.

【0033】適当な低い圧力、例えば1〜20Paの圧
力の下で上部電極1にrf電流を与えるとき、プラズマ
は容量結合型のメカニズムによって生成される。このプ
ラズマは、このとき、閉じた磁束7によって閉じ込めの
作用を受ける。
When an rf current is applied to the upper electrode 1 under an appropriately low pressure, for example, a pressure of 1 to 20 Pa, plasma is generated by a capacitive coupling type mechanism. This plasma is then confined by the closed magnetic flux 7.

【0034】下部電極2はウェハーホルダ51に設けら
れている。ウェハーホルダ51は底壁15に固定されて
いる。下部電極2は、ウェハーホルダ51の絶縁部材4
の上面の上に配置されている。絶縁部材4は、下部電極
2を反応容器50の残りの部分から電気的に孤立させ
る。ウェハー23は下部電極2の上に搭載される。下部
電極2には、同様にまた、電力源12から整合回路11
を経由してrf電流を与えられる。もしrf電流が下部
電極2に与えられるならば、当該電流の周波数は、通
常、20MHz以下の範囲にある。
The lower electrode 2 is provided on the wafer holder 51. The wafer holder 51 is fixed to the bottom wall 15. The lower electrode 2 is the insulating member 4 of the wafer holder 51.
Is located on the upper surface of. The insulating member 4 electrically isolates the lower electrode 2 from the rest of the reaction vessel 50. The wafer 23 is mounted on the lower electrode 2. Similarly, from the power source 12 to the matching circuit 11
Rf current is given via the. If an rf current is applied to the lower electrode 2, the frequency of the current is usually in the range below 20 MHz.

【0035】本発明の第1実施形態においてマグネット
配列の重要な特徴は、同じマグネット配列が、上部電極
1の周囲のリング形状をした絶縁部材3の上にも及ぶよ
うに、上部電極1の外側領域に延長されているというこ
とである。このマグネット配列は、上部電極1と絶縁部
材3の内側表面の近くに、閉じた磁束7を伴う磁界を生
成する。
An important feature of the magnet array in the first embodiment of the present invention is that the same magnet array extends outside the upper electrode 1 so that it extends over the ring-shaped insulating member 3 around the upper electrode 1. It means that the area has been extended. This magnet arrangement produces a magnetic field with a closed magnetic flux 7 near the inner surfaces of the upper electrode 1 and the insulating member 3.

【0036】前述したマグネット配列によって最も外側
のマグネット6は絶縁部材3の箇所に存在する。特に参
照番号18,19,20,21によって示された線の上
にあるマグネット6は、絶縁部材3の範囲内に存在し、
上部電極1から離れている。これらのマグネットは、基
本的に磁界を拡張するためのものであって、それによっ
て不均一なプラズマを作ることを可能にする。これらの
マグネット6は上部電極1から離れた位置にあるので、
下部電極2に向かう拡張する磁束は同様にまた絶縁部材
3の下側にあり、かつ上部電極1の表面領域から離れた
所にある。このことは、上部電極1の下側で磁束分布の
均一なパターンという結果をもたらす。リング形状の絶
縁部材3上の最も外側のマグネット6から出た拡張され
た磁束はさらにウェハー23から離れたところにあるの
で、かつ絶縁部材3の下側にはまったくプラズマは生成
されないので、ウェハー23上の処理速度に対する拡張
した磁束の影響は無視される。このことは、ウェハー表
面の全体に渡り径方向に均一なプラズマおよび均一な処
理速度という結果をもたらす。
Due to the magnet arrangement described above, the outermost magnet 6 exists at the location of the insulating member 3. The magnet 6, which lies above the line indicated by the reference numbers 18, 19, 20, 21 in particular, lies within the insulation member 3,
It is separated from the upper electrode 1. These magnets are basically for expanding the magnetic field, thereby making it possible to create a non-uniform plasma. Since these magnets 6 are located away from the upper electrode 1,
The expanding magnetic flux towards the lower electrode 2 is likewise also under the insulating member 3 and at a distance from the surface area of the upper electrode 1. This results in a uniform pattern of magnetic flux distribution under the upper electrode 1. Since the expanded magnetic flux emitted from the outermost magnet 6 on the ring-shaped insulating member 3 is further away from the wafer 23, and no plasma is generated below the insulating member 3, the wafer 23 The effect of the extended magnetic flux on the above processing speed is neglected. This results in a radially uniform plasma and uniform processing rate across the wafer surface.

【0037】第1の実施形態によれば、上部電極1およ
びリング形状の絶縁部材3の上における前述したマグネ
ット配列によって作られたポイントカスプ磁界は容量結
合型のプラズマ処理装置に応用される。ポイントカスプ
磁界は、上部電極1の周縁部から離れたところで反応容
器の内部空間に向かって延びる磁束を位置させ、それに
よってウェハー23の表面に渡って不均一なプラズマが
生成されることを最小化し、またはなくす。
According to the first embodiment, the point cusp magnetic field generated by the above-mentioned magnet array on the upper electrode 1 and the ring-shaped insulating member 3 is applied to the capacitively coupled plasma processing apparatus. The point cusp magnetic field locates a magnetic flux that extends away from the periphery of the upper electrode 1 towards the interior space of the reaction vessel, thereby minimizing the formation of a non-uniform plasma across the surface of the wafer 23. , Or lose.

【0038】次に、図4を参照して本発明の第2の実施
形態を説明する。第2実施形態のプラズマ処理装置は第
1実施形態の変形である。ここでは、マグネット配列の
みが修正されており、その他のハードウエアの構成は第
1実施形態において説明されたそれと同じである。それ
故に、ここではマグネット配列のみが説明される。図4
において、図1に示されたそれらと実質的に同一の要素
はそれぞれ同じ参照番号が付されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The plasma processing apparatus of the second embodiment is a modification of the first embodiment. Here, only the magnet arrangement is modified, and the other hardware configuration is the same as that described in the first embodiment. Therefore, only the magnet arrangement is described here. Figure 4
In, each of the elements that are substantially identical to those shown in FIG. 1 is labeled with the same reference numeral.

【0039】磁気的配列のパターンは第1実施形態にお
いて述べられたそれと同じである。すなわち、マグネッ
ト6は垂直線に沿って直交の形態にて配置されており、
そのため、反応容器50の内部に向かう磁極6の各々の
極性は直線上に隣り合うマグネットのそれと反対になっ
ており、そして対角線上にて隣り合うマグネットのそれ
と同じになっている。上部電極1の上に配置されたマグ
ネット6は同じ配列様式において同じ平面の上に存在す
る。リング形状の絶縁部材3の上に配置されたマグネッ
ト6は、図4に示されるごとく、マグネット6の位置が
上部電極1からさらに離れるとき次第に高くなるように
なっている。上側または下側から見たマグネット配列の
パターンは第1実施形態のそれに比較して変化はない。
The pattern of the magnetic arrangement is the same as that described in the first embodiment. That is, the magnets 6 are arranged in an orthogonal form along the vertical line,
Therefore, the polarities of the magnetic poles 6 directed to the inside of the reaction container 50 are opposite to those of the magnets that are linearly adjacent to each other, and are the same as those of the magnets that are diagonally adjacent to each other. The magnets 6 arranged on the upper electrode 1 are present on the same plane in the same arrangement manner. As shown in FIG. 4, the magnet 6 arranged on the ring-shaped insulating member 3 is gradually raised when the position of the magnet 6 is further apart from the upper electrode 1. The pattern of the magnet array viewed from the upper side or the lower side does not change as compared with that of the first embodiment.

【0040】マグネット6の磁界の寸法および強さは、
第1実施形態において述べられたそれらと同じである。
The size and strength of the magnetic field of the magnet 6 are
It is the same as those described in the first embodiment.

【0041】前述したマグネット配列は、同様にまた、
第1実施形態で述べたように上部電極1の下側で均一な
磁界の分布を作り出す。さらにリング形状の絶縁部材3
の下面での磁界の強さは側壁5に向かう方向において次
第に減少される。何故ならば、絶縁部材3におけるマグ
ネット6は側壁5に向かう方向において次第にその高さ
が高められるからである。このことは図4において図式
的に示されている。従って、最も外側の磁界における延
長される磁束はリング形状の絶縁部材3の中にあり、ま
たは絶縁部材3の下面の下側に少しのみ延びる。それ故
に、磁界を形成する線に沿うプラズマの動きはさらに抑
制される。このことはウェハー23の表面全体に渡るプ
ラズマの均一性を改善する。
The magnet arrangement described above also
As described in the first embodiment, a uniform magnetic field distribution is created below the upper electrode 1. Further, the ring-shaped insulating member 3
The strength of the magnetic field at the lower surface of is gradually reduced in the direction towards the side wall 5. This is because the magnet 6 in the insulating member 3 gradually increases in height in the direction toward the side wall 5. This is shown diagrammatically in FIG. Thus, the extended magnetic flux in the outermost magnetic field is in the ring-shaped insulating member 3 or extends only slightly below the lower surface of the insulating member 3. Therefore, the movement of the plasma along the lines forming the magnetic field is further suppressed. This improves plasma uniformity across the surface of the wafer 23.

【0042】次に、本発明の第3実施形態が図5を参照
して説明される。第3実施形態のプラズマ処理装置は、
同様にまた、第1実施形態の変形例である。ここに第1
実施形態と比較してマグネット配列のみが修正されてお
り、他の基本的なハードウェア構成は第1実施形態にお
いて説明されたそれと同じである。それ故に、図5を参
照して以下においてマグネット配列のみが説明される。
図5において図1で示されたそれらと実質的に同一な要
素はそれぞれ同じ参照番号が付されている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The plasma processing apparatus of the third embodiment is
Similarly, this is also a modification of the first embodiment. First here
Only the magnet arrangement is modified as compared to the embodiment, and the other basic hardware configuration is the same as that described in the first embodiment. Therefore, only the magnet arrangement is described below with reference to FIG.
Elements in FIG. 5 that are substantially identical to those shown in FIG. 1 are labeled with the same reference numerals.

【0043】マグネット配列のパターンは第1および第
2の実施形態において説明されたそれと同じである。上
部電極1の上に配置されたマグネット6は、上部電極1
の上面に対応する同じ平面の上に存在し、そしてさらに
各マグネット6の磁軸24はお互いに平行になってい
る。他方、リング形状の絶縁部材3の上または中に配置
されたマグネット6は前述した平面とは異なる他の平面
の上にあり、それらの磁軸24は上部電極1の上のそれ
らと平行ではない。リング形状の絶縁部材3の上に配置
されたマグネット6は傾斜しており、そのため、各々の
磁軸の上端は上部電極1の中心部分の上方の上側スポッ
トに向いている。最も外側のマグネットの傾斜角度は、
内側のマグネットのそれよりもより小さい。絶縁部材3
におけるマグネット6の配列は、さらに、マグネット配
列の周縁部分において反応容器50の中へ延びる磁束の
侵入を最小化する。このことはウェハー表面上における
プラズマ均一性を改善する。なお第3実施形態におい
て、上部電極1の周囲の領域に配置されたリング形状の
絶縁部材の厚みは相対的に増大されるようになるという
ことに留意すべきである。
The pattern of the magnet array is the same as that described in the first and second embodiments. The magnet 6 arranged on the upper electrode 1 is
Exist on the same plane corresponding to the upper surface of the magnets 6 and, further, the magnetic axes 24 of each magnet 6 are parallel to each other. On the other hand, the magnets 6 arranged on or in the ring-shaped insulating member 3 are on another plane different from the plane mentioned above, their magnetic axes 24 not being parallel to those on the upper electrode 1. . The magnets 6 arranged on the ring-shaped insulating member 3 are inclined, so that the upper ends of the respective magnetic axes face the upper spot above the central portion of the upper electrode 1. The inclination angle of the outermost magnet is
It is smaller than that of the inner magnet. Insulation member 3
The arrangement of the magnets 6 at further minimizes the penetration of magnetic flux extending into the reaction vessel 50 at the periphery of the magnet arrangement. This improves plasma uniformity on the wafer surface. It should be noted that in the third embodiment, the thickness of the ring-shaped insulating member arranged in the region around the upper electrode 1 is relatively increased.

【0044】次に本発明の第4実施形態が図6を参照し
て説明される。第4実施形態のプラズマ処理装置は第2
実施形態の変形例である。ここで、第2実施形態に比較
して上部電極と絶縁部材の形状のみが修正されており、
他のハードウエアの構成は第2実施形態において説明さ
れたそれと同じである。マグネット配列は第1実施形態
のそれとは異なっているが、第2実施形態のそれとは同
じである。それ故に、ここでは上部電極と絶縁部材のみ
が図6を参照してマグネット配列の特徴に関連して説明
される。図6において、図4に示されたそれらと実質的
に同一な要素はそれぞれ同じ参照番号が割り当てられて
いる。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The plasma processing apparatus of the fourth embodiment is the second
It is a modification of the embodiment. Here, only the shapes of the upper electrode and the insulating member are modified as compared with the second embodiment,
The other hardware configuration is the same as that described in the second embodiment. The magnet arrangement is different from that of the first embodiment, but is the same as that of the second embodiment. Therefore, here only the upper electrode and the insulating member will be described in relation to the features of the magnet arrangement with reference to FIG. In FIG. 6, elements that are substantially the same as those shown in FIG. 4 are each assigned the same reference number.

【0045】上部電極61は2の部分を有している。第
1の部分は、円形の平板形状を有する中央領域部分61
aであり、他の部分は外周部分61bである。中央領域
部分61aは第1実施形態で説明された上部プレート1
に対応する。外周部分61bは図6において上部電極6
1の周縁部分を上方側に折り曲げることによって形成さ
れる。相対的に大きな厚みを有するリング形状の絶縁部
材62は傾斜を有するように作られた内面62aを有し
ている。絶縁部材62の当該内面62aにおいて内側の
縁は低い位置にあり、そして外側の縁は高い位置にあ
る。内面62aはその断面の形状においてまっすぐな傾
斜を有している。上部電極61は絶縁部材62の内面に
取り付けられかつ当該内面によって支持されており、こ
れにより外周部分61bは傾斜された内面62aに接触
保持されるようにされている。マグネット6のマグネッ
ト配列のパターンは第2実施形態において説明されたそ
れと同じである。すなわち、中央領域部分61aに配置
されたマグネット6は同じ高さの平面の上に存在し、そ
れは中央領域部分61aの上面に対応している。外周部
分61bの上に配置されたマグネット6の位置はその位
置が外方に向かって変化させられるにつれて次第に高く
なる。マグネット6のすべては上部電極61の上に配置
されている。
The upper electrode 61 has two parts. The first portion is a central area portion 61 having a circular flat plate shape.
a and the other portion is the outer peripheral portion 61b. The central region portion 61a is the upper plate 1 described in the first embodiment.
Corresponding to. The outer peripheral portion 61b is the upper electrode 6 in FIG.
It is formed by bending the peripheral portion of 1 upward. The ring-shaped insulating member 62 having a relatively large thickness has an inner surface 62a formed to have an inclination. The inner edge is lower and the outer edge is higher on the inner surface 62a of the insulating member 62. The inner surface 62a has a straight slope in the shape of its cross section. The upper electrode 61 is attached to and supported by the inner surface of the insulating member 62, so that the outer peripheral portion 61b is held in contact with the inclined inner surface 62a. The pattern of the magnet arrangement of the magnets 6 is the same as that described in the second embodiment. That is, the magnets 6 arranged in the central region portion 61a exist on a plane of the same height, which corresponds to the upper surface of the central region portion 61a. The position of the magnet 6 arranged on the outer peripheral portion 61b gradually increases as the position is changed outward. All of the magnets 6 are arranged on the upper electrode 61.

【0046】リング形状の絶縁部材62に対応する外周
部分61bの上に配置されたマグネット6の配列は、マ
グネット配列の縁部分で延びる磁束を取り除く。
The arrangement of the magnets 6 arranged on the outer peripheral portion 61b corresponding to the ring-shaped insulating member 62 removes the magnetic flux extending at the edge portion of the magnet arrangement.

【0047】次に本発明の第5の実施形態が図7を参照
して説明される。第5実施形態のプラズマ処理装置は第
4実施形態の変形である。第5実施形態は、上部電極6
1と絶縁部材62の特徴的な形状を示している。第5実
施形態において、マグネット配列は第4実施形態に比較
して修正されており、そして他のハードウェアの構成は
第4実施形態で説明されたそれと同じである。マグネッ
ト配列は第3実施形態でのそれと実質的に同じである。
図7において、図1および図6において示されたそれら
と実質的に同一な要素にはそれぞれ同一の参照番号が割
り当てられている。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The plasma processing apparatus of the fifth embodiment is a modification of the fourth embodiment. In the fifth embodiment, the upper electrode 6
1 and the characteristic shape of the insulating member 62 are shown. In the fifth embodiment, the magnet arrangement is modified as compared to the fourth embodiment, and the other hardware configuration is the same as that described in the fourth embodiment. The magnet arrangement is substantially the same as that in the third embodiment.
In FIG. 7, elements that are substantially the same as those shown in FIGS. 1 and 6 are each assigned the same reference numeral.

【0048】上部電極61は中央領域部分61aと外周
部分61bを有している。リング形状の絶縁部材62は
傾斜を有するように作られた内面62aを有している。
内面62aはその断面形状において直線の傾斜を持って
いる。中央領域部分61aの上に配置されたマグネット
6は同じ高さの平面の上にあり、それらの磁軸は相互に
平行である。外周部分61bの上に配置されたマグネッ
ト6は外側にその位置が変化するにつれて次第に高くな
り、そしてさらにそれらはそれらの磁軸が外周部分61
bの上面に垂直になるように配置されている。マグネッ
ト6のすべてが上部電極61の上に配置されている。
The upper electrode 61 has a central region portion 61a and an outer peripheral portion 61b. The ring-shaped insulating member 62 has an inner surface 62a formed to have an inclination.
The inner surface 62a has a linear inclination in its cross-sectional shape. The magnets 6 arranged on the central region 61a lie on a plane of the same height and their magnetic axes are parallel to each other. The magnets 6 located on the outer peripheral portion 61b gradually increase in height as their position changes outward, and furthermore they have their magnetic axes in the outer peripheral portion 61b.
It is arranged so as to be perpendicular to the upper surface of b. All of the magnets 6 are arranged on the upper electrode 61.

【0049】リング形状をした絶縁部材62に対応する
外周部分61bの上に配置されたマグネット6の配列
は、さらに、マグネット配列の周縁部分で延びる磁束を
最小化しかつ取り除く。
The array of magnets 6 located on the outer peripheral portion 61b corresponding to the ring-shaped insulating member 62 further minimizes and eliminates the magnetic flux extending at the peripheral portion of the magnet array.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明によるポイントカスプ磁界を作る
ためのマグネット配列あるいは当該マグネット配列を備
えたプラズマ処理装置は、上部電極の所定の周縁領域に
存在する磁束が最小化されるか、または取り除かれるの
で、ウェハーの表面全体でのプラズマ分布の均一性を改
善することができ、それによってウェハー表面における
処理の均一性を改善することができる。
According to the present invention, the magnet array for generating the point cusp magnetic field or the plasma processing apparatus including the magnet array minimizes or eliminates the magnetic flux existing in the predetermined peripheral region of the upper electrode. Therefore, the uniformity of the plasma distribution over the surface of the wafer can be improved, thereby improving the processing uniformity on the surface of the wafer.

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

【図1】この図は第1実施形態によるプラズマ処理装置
の縦断面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional view of a plasma processing apparatus according to a first embodiment.

【図2】この図は第1実施形態における上部電極および
絶縁部材の上のマグネット配列を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a magnet array on the upper electrode and the insulating member in the first embodiment.

【図3】この図は第1実施形態の変形例としてのプラズ
マ処理装置の断面図を示す。
FIG. 3 is a sectional view of a plasma processing apparatus as a modified example of the first embodiment.

【図4】この図は第2実施形態によるプラズマ処理装置
の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a plasma processing apparatus according to a second embodiment.

【図5】この図は第3実施形態によるプラズマ処理装置
の断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a plasma processing apparatus according to a third embodiment.

【図6】この図は第4実施形態によるプラズマ処理装置
の断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a plasma processing apparatus according to a fourth embodiment.

【図7】この図は第5実施形態によるプラズマ処理装置
の断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a plasma processing apparatus according to a fifth embodiment.

【図8】この図は従来のプラズマ処理装置の断面図であ
る。
FIG. 8 is a sectional view of a conventional plasma processing apparatus.

【図9】この図は従来装置での上部電極上のマグネット
配列を示す平面図である。
FIG. 9 is a plan view showing a magnet array on an upper electrode in a conventional device.

【図10】この図は技術的問題の領域を示すためウェハ
ーを示す平面図である。
FIG. 10 is a plan view showing a wafer to show areas of technical problem.

【参照符号の説明】[Explanation of reference symbols]

1 上部電極 2 下部電極 3 絶縁部材 4 絶縁部材 6 マグネット 7 磁束 23 ウェハー 51 ウェハーホルダ 61 上部電極 62 絶縁部材 1 Upper electrode 2 Lower electrode 3 Insulation member 4 Insulation member 6 magnets 7 magnetic flux 23 wafers 51 Wafer holder 61 Upper electrode 62 Insulation member

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F004 AA01 BA08 BB07 BD04 BD05 5F045 AA08 BB02 EB02 EC01 EH14 EH16 EH19    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 5F004 AA01 BA08 BB07 BD04 BD05                 5F045 AA08 BB02 EB02 EC01 EH14                       EH16 EH19

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ウェハー表面の上方に配置される電極と
前記電極を支持する外側絶縁部材を有するプラズマ処理
装置で使用され、 前記電極の外面の上に離れて配置された複数のマグネッ
ト、および前記絶縁部材の外面に対応する領域に離れて
配置された複数のマグネットを備え、 上記において前記電極に関係する前記マグネットと前記
絶縁部材に関係する前記マグネットは所定のマグネット
配列を作る位置的および磁気的な関係を満たすように配
置されていることを特徴とするプラズマ生成用ポイント
カスプ磁界を作るマグネット配列。
1. A plurality of magnets, which are used in a plasma processing apparatus having an electrode arranged above a surface of a wafer and an outer insulating member supporting the electrode, and are arranged apart from each other on an outer surface of the electrode, and A plurality of magnets are arranged apart from each other in a region corresponding to the outer surface of the insulating member, and in the above, the magnets related to the electrodes and the magnets related to the insulating member are arranged in a positional and magnetic manner to form a predetermined magnet array. A magnet array for generating a point cusp magnetic field for plasma generation, which is arranged so as to satisfy the above relationship.
【請求項2】 前記絶縁部材に関係する前記マグネット
はそれらの位置を高くするよう配置されることを特徴と
する請求項1記載のプラズマ生成用ポイントカスプ磁界
を作るマグネット配列。
2. The magnet array for generating a point cusp magnetic field for plasma generation according to claim 1, wherein the magnets related to the insulating member are arranged so as to raise their positions.
【請求項3】 前記絶縁部材に関係する前記マグネット
は、前記電極の中心上方の上側スポットにそれらの磁軸
の先端を向けるように傾斜されることを特徴とする請求
項1または2記載のプラズマ生成用ポイントカスプ磁界
を作るマグネット配列。
3. The plasma according to claim 1, wherein the magnets related to the insulating member are inclined so that the tips of their magnetic axes are directed to the upper spot above the center of the electrodes. A magnet array that creates a point cusp magnetic field for generation.
【請求項4】 前記電極は中央領域部分と外周部分を有
し、前記絶縁部材に関係する前記マグネットは前記外周
部分の上に配置されることを特徴とする請求項2または
3記載のプラズマ生成用ポイントカスプ磁界を作るマグ
ネット配列。
4. The plasma generation according to claim 2, wherein the electrode has a central region portion and an outer peripheral portion, and the magnet related to the insulating member is disposed on the outer peripheral portion. A magnet array that creates a point cusp magnetic field.
【請求項5】 上部電極、この上部電極をその外側で支
持する絶縁部材、ウェハーが搭載される下部電極、容量
結合型プラズマ源を含む反応容器と、 前記上部電極の外面の上に離れて配置された複数のマグ
ネット、および前記絶縁部材の外面に対応する領域の上
に離れて配置された複数のマグネットとから成り、 上記において前記上部電極に関連する前記マグネットと
前記絶縁部材に関連する前記マグネットが所定の位置的
および磁気的な関係を満たすように配置され、前記上部
電極の下側にポイントカスプ磁界を作るためのマグネッ
ト配列と、 を備えて成ることを特徴とするプラズマ処理装置。
5. An upper electrode, an insulating member supporting the upper electrode on the outer side thereof, a lower electrode on which a wafer is mounted, a reaction vessel including a capacitively coupled plasma source, and an upper electrode separated from the outer surface. A plurality of magnets, and a plurality of magnets arranged apart from each other on a region corresponding to the outer surface of the insulating member, wherein the magnets are associated with the upper electrode and the magnets are associated with the insulating member. Is arranged so as to satisfy predetermined positional and magnetic relationships, and a magnet array for creating a point cusp magnetic field is provided below the upper electrode, and the plasma processing apparatus.
【請求項6】 前記絶縁部材に関連する前記マグネット
はそれらの位置を高めるように配置されることを特徴と
する請求項5記載のプラズマ処理装置。
6. The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein the magnets associated with the insulating member are arranged so as to enhance their positions.
【請求項7】 前記絶縁部材に関連する前記マグネット
は前記上部電極の中心上方の上側スポットに向けてそれ
らの磁軸の先端を向けるように傾斜されることを特徴と
する請求項5または6記載のプラズマ処理装置。
7. The magnet according to claim 5, wherein the magnets associated with the insulating members are tilted so as to direct the tips of their magnetic axes toward an upper spot above the center of the upper electrode. Plasma processing equipment.
【請求項8】 前記上部電極は中央領域部分と外周部分
を有し、前記絶縁部材に関連する前記マグネットは前記
外周部分に配置されることを特徴とする請求項6または
7記載のプラズマ処理装置。
8. The plasma processing apparatus according to claim 6, wherein the upper electrode has a central region portion and an outer peripheral portion, and the magnet associated with the insulating member is disposed in the outer peripheral portion. .
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