JP2004200429A

JP2004200429A - Plasma treatment apparatus

Info

Publication number: JP2004200429A
Application number: JP2002367527A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kobayashi; 浩之小林; Kenji Maeda; 賢治前田; Masatsugu Arai; 雅嗣荒井; Hideyuki Kazumi; 秀之数見; Takeshi Yoshida; 剛吉田
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-19
Also published as: JP3881307B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma treatment apparatus which is improved in the uniformity of plasma treatment. <P>SOLUTION: The plasma treatment apparatus uses a method wherein electromagnetic waves are radiated and discharged in magnetic fields, and it comprises a plasma treatment chamber 1, means for supplying treatment gas to the plasma treatment chamber, evacuation means for decompressing the plasma treatment chamber, electrode 3 to place a workpiece 6 such as a wafer, electromagnetic wave radiation power supplies 4A and 4B, electromagnetic radiation antenna 2, a plurality of magnetic coils 9A and 9B which form nearly vertical magnetic fields in the treatment chamber, and yokes 10A and 10B. The yokes 10A and 10B are installed separately in the respective magnetic coils 9A and 9B. Furthermore, a non-magnetic material 11 is placed between the yokes to independently control a local distribution of magnetic fields. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造に用いられるプラズマ処理装置やＴＦＴパネルの製造に用いられる有磁場電磁波放射放電方式のプラズマ処理装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＲＡＭやマイクロプロセッサ等の半導体装置やＴＦＴパネル等の製造工程において、弱電離プラズマを用いたプラズマプロセシングが広く用いられている。プラズマプロセシングではプラズマ中で生成されたイオンやラジカルをウエハ等の被処理体に照射することによりエッチングや成膜等の所定の処理を行っている。
【０００３】
プラズマ処理装置に用いられるプラズマ源には放電方式によって様々な種類がある。特に有磁場電磁波放射放電方式のプラズマ源としては、ＥＣＲ(Electron Cyclotron Resonance)プラズマ源、ヘリコン波プラズマ源、ＮＬＤ（Neutral Line Discharge）プラズマ源等が挙げられる。これらのプラズマ源は、磁場と電場の相互作用によってプラズマを生成する方式である。また、プラズマは磁力線に沿って輸送されるため、プラズマ処理室内に略鉛直方向に形成された磁場によってプラズマの生成と輸送を制御することでプラズマの分布を制御することができる。
【０００４】
平行平板型のＥＣＲプラズマ処理装置では、ＵＨＦ帯の電磁波放射電力が電磁波放射アンテナに投入され、電場と磁場によって電子のサイクロトロン周波数と電磁波の周波数を共鳴させ、低ガス圧条件で効率よくプラズマを生成している。また、プラズマ中のラジカルを制御するため、電磁波放射アンテナには電磁波放射電力の他に１３．５６ＭＨｚのＲＦ電力が投入されている。また、被処理体に入射するイオンのフラックスやイオンの入射エネルギーを制御するため、被処理体載置電極には８００ｋＨｚのＲＦ電力が投入されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２５０８１５号公報
【０００６】
このような有磁場電磁波放射放電方式のプラズマ処理装置では、被処理体の面内におけるプラズマ処理の均一性は、電磁波放射アンテナに投入される電磁波放射電力と、電磁波放射アンテナに投入されるＲＦ電力と、被処理体載置電極に投入されるＲＦ電力と、被処理体載置電極と電磁波放射アンテナとの距離、及び磁場分布によって大きく決定される。これらの要素のうち電磁波放射アンテナに投入される電磁波放射電力と、電磁波放射アンテナに投入されるＲＦ電力と、被処理体載置電極に投入されるＲＦ電力と、被処理体載置電極と電磁波放射アンテナとの距離は目的とするプラズマ処理によってほとんど決定されてしまう場合が多い。
【０００７】
そのため、例えば上記の平行平板型のＥＣＲプラズマ処理装置では、磁場強度の調整によりサイクロトロン共鳴によるプラズマ生成の位置を制御し、また、磁力線が被処理体に向かった形状となっており、磁力線の形状により生成されたプラズマの輸送を制御している。有磁場電磁波放射放電方式のプラズマ処理装置はこのようにプラズマ分布の制御の自由度が高いことが特徴である。
【０００８】
図７を用いて、前記特許文献１に示されている平行平板型ＥＣＲプラズマ処理装置の概略構成を説明する。平行平板型ＥＣＲプラズマ処理装置は、プラズマ処理室１と、電磁波放射アンテナ２と、被処理体載置電極３と、複数の磁場コイル９Ａ，９Ｂと、ヨーク１０を有して構成される。電磁波放射アンテナ２には、電磁波放射電源４Ａが整合器５Ａを介して、ＲＦ電源４Ｂが整合器５Ｂを介して接続される。電極３には被処理体６が載置され、ＲＦ電源７が整合器８を介して接続される。
【０００９】
プラズマ処理室１には、略円板状の電磁波放射アンテナ２と被処理体載置電極３が平行に対向して設置されている。電磁波放射アンテナ２にはプラズマ生成のための電磁波放射電源４Ａが整合器５Ａを介して接続され、プラズマ中のラジカルを制御するため、電磁波放射電源のほかＲＦ電源４Ｂが整合器５Ｂを介して電磁波照射アンテナ２に接続されている。被処理体載置電極３には、被処理体６に入射するイオンのフラックスやイオンの入射エネルギーを制御するため、ＲＦ電源７が整合器８を介して接続されている。また、電子サイクロトロン共鳴、及び磁場によるプラズマの輸送制御のため、複数の磁場コイル９Ａ，９Ｂとヨーク１０が設置されている。
【００１０】
このプラズマ処理装置では、磁場コイルが複数個あるために様々な磁場制御が可能である。しかし、磁場コイルが１つのヨーク内部にまとまって入っているために、ある１つの磁場コイルの電流を変化させると、他のコイルが形成している磁場にも影響してしまい、ヨーク体系全体の磁場分布が変化するため、局所的な磁場分布をきめこまかく制御するには限界がある。
【００１１】
プラズマ処理装置における磁場分布の状況を、図２（ａ）を用いて説明する。図２（ａ）は、図７中に示したヨーク体系及び磁力線の形状の概要を示している。図に示してあるように、例えば磁場コイル９Ａは磁場コイル９Ｂの下方にも磁場１４Ａを生成しており、磁場コイル９Ａの電流を変化させると、自分自身の下方の磁場分布を変化させるだけでなく、隣接する磁場コイル９Ｂの下方の磁場１４Ｂ分布も変化させてしまう。このような場合、磁場分布をコイル毎に独立して制御することが困難であるので、磁場分布の局所的な制御によってプラズマの分布を局所的にきめこまかく制御することが難しく、被処理体の面内におけるプラズマ処理の均一性を高めることに限界があった。
【００１２】
被処理体の面内におけるプラズマ処理が均一となる条件は、おおむねイオン密度やラジカル密度等のプラズマパラメータが均一な場合である。しかし、プラズマ処理は、イオン密度やラジカルの密度のほか、プラズマ処理の結果被処理体から放出される反応生成物の密度によっても決定され、プラズマ処理速度が被処理体面内で均一であれば、反応生成物の密度は中心付近で高くなるため、これを補うようにプラズマの分布を調整する必要があり、厳密にはイオン密度やラジカル密度が均一であればよいとも限らない。そのため、プラズマ処理の条件によって、イオン密度やラジカル密度に適度な分布を持たせることも必要になる。
【００１３】
また、半導体装置の微細化や、被処理体の大口径化が進んでおり、被処理体の面内におけるプラズマ処理の均一性を高めることが求められている。そのため、イオン密度やラジカル密度の分布を精度よく且つ局所的な分布を持たせてきめこまかく制御できることが求められている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を考慮し、詳細な磁場分布の制御によってプラズマ分布をきめこまかく制御し、被処理体の面内におけるプラズマ処理の均一性を高めることを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、プラズマ処理室と、プラズマ処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、プラズマ処理室を減圧する真空排気手段と、被処理体載置電極と、電磁波放射電源と、電磁波放射アンテナと、プラズマ処理室内に略鉛直方向の磁場を形成する複数の磁場コイルと、ヨークとを有する有磁場電磁波放射放電方式のプラズマ処理装置において、ヨークを磁場コイル毎に分離し、その間に非磁性体の材料を配置することによって、プラズマ処理室内の局所的な磁場分布を独立に制御できるようにし、これによってプラズマの分布を局所的にきめこまかく制御できるようにしたことにある。
【００１６】
本発明の他の特徴は、プラズマ処理室と、プラズマ処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、プラズマ処理室を減圧する真空排気手段と、被処理体載置電極と、電磁波放射電源と、電磁波放射アンテナと、プラズマ処理室内に略鉛直方向の磁場を形成する複数の磁場コイルと、ヨークとを有する有磁場電磁波放射放電方式のプラズマ処理装置において、各磁場コイル間に磁性体の仕切りを配置することによって、従来のヨーク体系と比べて局所的な磁場分布の独立制御性を高め、プラズマの分布の制御性を向上させたことにある。
【００１７】
本発明の他の特徴は、上記の特徴を備えたプラズマ処理装置であって、磁場分布の局所的な制御によって、プラズマの生成とプラズマの輸送をきめこまかく制御し、これによって被処理体の面内におけるプラズマ処理の均一性を制御することにある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるプラズマ処理装置の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、平行平板型ＥＣＲプラズマ処理装置において本発明を適用した第１の実施の形態を示している。図１の基本的な構成は、前述の図７と類似している。
【００２０】
本発明にかかるＥＣＲプラズマ処理装置は、プラズマ処理室１と、図示を省略した処理ガス供給手段と、図示を省略した真空排気手段と、電磁波放射アンテナ２と、被処理体載置電極３と、電磁波放射電源４Ａと、ＲＦ電源４Ｂと、整合器５Ａと、整合器５Ｂと、ＲＦ電源７と、整合器８と、複数の磁場コイル９Ａ，９Ｂと、分離されたヨーク１０Ａ，１０Ｂと、非磁性体１１を有して構成される。同図において、矢印１３は電場を示し、ヨーク１０の端部からの曲線１４Ａ，１４Ｂは磁力線を示している。
【００２１】
ここで、本実施の形態における装置の図７に示した従来例との違いは、ヨーク体系にある。本実施の形態で示したヨーク体系は、ヨーク１０を各磁場コイル９Ａ，９Ｂ毎にヨーク１０Ａ，１０Ｂに分離し、両ヨークの間に非磁性体１１を配置することによって、一方の磁場コイル９Ａが作る磁場１４Ａが、隣の磁場コイル９Ｂが作る磁場１４Ｂ分布に影響しないようにした点に特徴を有している。
【００２２】
プラズマ処理室１には、プラズマ処理室１に処理ガスを供給する処理ガス供給手段（図示を省略）が設置され、処理ガスをプラズマ処理室１に導入する。また、プラズマ処理室１には、該プラズマ処理室１を減圧する図示を省略した真空排気手段が設置され、処理ガスを流した状態で、プラズマ処理室１内を所定の圧力に維持することができる。
【００２３】
さらに、プラズマ処理室１には、略円板状の電磁波放射アンテナ２と、被処理体載置電極３が平行に対向して設置されている。略円板状の電磁波放射アンテナの大きさは、被処理体の大きさとほぼ同等かあるいは若干大きいものとし、材料はアルミニウム合金、黒鉛、ガラス状炭素、シリコン等を用いることが望ましい。
【００２４】
電磁波放射アンテナ２には、プラズマ生成のための電磁波放射電源４Ａが整合器５Ａを介して接続されている。該電磁波放射電源４Ａの周波数は電子サイクロトロン共鳴のため、磁場強度との兼ね合いで決定される。例えば、電磁波放射電源の周波数が４５０ＭＨｚであれば、プラズマ生成領域の磁場を１６０ＧａｕｓｓとするとＥＣＲによる加熱の効果が最大となる。
【００２５】
プラズマ中のラジカルを制御するため、電磁波放射アンテナ２には、電磁波放射電源４Ａの他にＲＦ電源４Ｂが整合器５Ｂを介して接続されている。該ＲＦ電源４Ｂの周波数は数百ｋＨｚ〜十数ＭＨｚ程度とする。
【００２６】
被処理体載置電極３には、被処理体６に入射するイオンのフラックスやイオンの入射エネルギーを制御するため、ＲＦ電源７が、整合器８を介して接続されている。該ＲＦ電源７の周波数は、該ＲＦ電源がプラズマ生成には寄与しないようにするため、数百ｋＨｚ程度とする。
【００２７】
磁場コイル９Ａ，９Ｂに流れる電流は、それぞれ独立して制御できるようにされている。
【００２８】
また、磁場と電場の相互作用による電子サイクロトロン共鳴、及び磁場によるプラズマの輸送制御のため、独立した複数の磁場コイル９Ａ，９Ｂとヨーク１０Ａ，１０Ｂが設置されている。
【００２９】
本実施の形態におけるヨーク体系が作る磁力線の概要を、図２（ｂ）を用いて説明する。同図に示すように、この実施の形態においては、各磁場コイル９Ａ，９Ｂによって生成される磁力線１４Ａ，１４Ｂは、それぞれ磁性体のヨーク１０Ａ，１０Ｂ内を優先的に通るため、例えば磁場コイル９Ａが作る磁力線１４Ａの形状は、図２（ａ）に示した従来のヨーク体系における磁力線形状とは異なり、該コイルの下方のみに磁場が生成されることが分かる。すなわち、適当な１つの磁場コイルの電流を変化させることによって、局所的な磁場分布を独立に変化させることができる。
【００３０】
なお、ヨーク１０Ａ，１０Ｂ間には必ずしも非磁性体１１が配置されている必要はなく、ヨーク間に十分な隙間がある状態としてもよい。また、非磁性体１１を適当な透磁率を有する材料で置き換えることにより、各磁場コイルによる局所的なプラズマ分布の独立制御性を調整することができる。
【００３１】
また、図１では磁場コイルを２つ有するプラズマ処理装置を示してあるが、磁場コイルの個数は３つ以上でもよい。
【００３２】
被処理体の面内におけるプラズマ処理の分布制御は、磁場コイル９Ａ，９Ｂによって生成される磁場によってプラズマの分布を制御して行う。例えば、電磁波放射アンテナ２直下に生成されるプラズマの密度を局所的に高めるためには、ＥＣＲの加熱効果が高くなるように局所的に磁場を調整し、逆に局所的なプラズマ密度を低下させるためには、該領域の磁場を局所的に弱くすればよい。ただし、プラズマ処理の速度等は電磁波放射アンテナ２直下で生成されたプラズマの分布と、電磁波放射アンテナ２直下から被処理体６までのプラズマの輸送と、さらにはプラズマ処理の結果生成された反応生成物の密度分布等によって決定されるため、プラズマ処理の局所的な分布制御において、局所的に磁場を強くするか、あるいは磁場を弱くするかは、プラズマ処理の条件によって異なる。
【００３３】
図７に示した従来のヨーク体系では、このような様々な処理条件に対して、必ずしも最適な磁場形状を形成することができなかったが、本実施の形態によれば、局所的に最適化された磁場を形成できるので、プラズマ処理の均一性を大幅に向上させることが可能になる。
【００３４】
図３に、本実施の形態で示したヨーク体系を有する平行平板型のＥＣＲプラズマ処理装置を用いて、ＳｉＯ_２膜のエッチングを行った結果を実線で示す。電磁波放射アンテナ２には４５０ＭＨｚの周波数の電磁波放射電力、及び１３．５６ＭＨｚの周波数のＲＦ電力を投入し、また被処理体載置電極３には８００ｋＨｚの周波数のＲＦ電力を投入した。処理ガスにはＡｒ、Ｃ_４Ｆ_８、Ｏ_２の混合ガスを用い、流量はそれぞれ５００ｓｃｃｍ、１５ｓｃｃｍ、１０ｓｃｃｍとした。プラズマ処理室内の圧力は２Ｐａとした。
【００３５】
図３には、比較のため、上記と同一の条件において従来のヨーク体系を用いた場合のエッチング結果を細い破線で示してある。図３から、本実施の形態で示したヨーク体系を用いた場合の方が、従来のヨーク体系を用いた場合と比べて、プラズマ分布を局所的にきめこまかく制御できるので、被処理体の面内におけるプラズマ処理の均一性を高めるられることがわかる。
【００３６】
次に、本発明の第２の実施の形態について、図面を参照して説明する。図４は、平行平板型のＥＣＲプラズマ処理装置において本発明を適用した第２の実施の形態を示している。
【００３７】
本実施の形態にかかるヨーク１０は、図７に示した従来技術と異なり、磁場コイル９Ａ，９Ｂ間には、磁性体の仕切り１２が設けられている。その他の点では、図１に示した構成とほぼ同様に構成されているので、図１と重複する部分の説明は省略する。
【００３８】
この場合の磁力線の形状について図２（ｃ）を用いて説明する。ヨーク全体が磁気的につながっているため、例えば磁場コイル９Ａは磁場コイル９Ｂの下方にも、図２（ａ）の場合ほど強くないが磁場１４を生成する。そのため、磁場コイル９Ａの電流を変化させることによって該磁場コイル９Ａ下方の磁場１４Ａを変化させると、隣の磁場コイル９Ｂの下方の磁場１４Ｂ分布も若干変化する。すなわち、第１の実施の形態と比較すると、局所的な磁場分布の独立制御性は低下する。しかし、それでも従来のヨーク体系を用いた場合よりは、局所的な磁場分布をある程度独立に制御することが可能となっている。本発明の第２の実施の形態によるメリットは、発明の第１の実施の形態と比較して、構造が単純で、コストが安い点が挙げられる。
【００３９】
なお、磁場コイル間に配置された磁性体の仕切り１２は、適当な透磁率を有する材料に置き換えることによって、局所的な磁場の独立制御性の度合いを調整することができる。
【００４０】
図３に、本発明の第１の実施の形態で述べたエッチング条件と同一の条件において、上記の本発明の第２の実施の形態で示したヨーク体系を用いて行ったエッチング結果を太い破線で示してある。局所的な磁場分布の独立制御性は、本発明の第１の実施の形態と比べて低下しているので、被処理体の面内におけるプラズマ処理の均一性は本発明の第１の実施の形態と比べて低下している。しかし、それでも従来のヨーク体系を用いた場合と比べて、プラズマ分布を局所的にある程度きめこまかく制御できるので、被処理体の面内におけるプラズマ処理の均一性を高めるられることがわかる。
【００４１】
上記の第１の実施の形態、及び第２の実施の形態は、平行平板型のＥＣＲプラズマ処理装置の場合であるが、本発明は磁場と電場の相互作用によってプラズマを生成し、さらに磁場によってプラズマの輸送を制御する有磁場電磁波放射放電方式のプラズマ処理装置に広く適用することができる。
【００４２】
その例として、次に、本発明の第３の実施の形態について図５を用いて説明する。図５は、第３の実施の形態として、ヘリコン波プラズマ処理装置に本発明を適用した一例を示している。ヘリコン波プラズマ処理装置は、プラズマ処理室１と、電磁波放射アンテナ２と，被処理体載置電極３と、石英管１５と、電磁波放射電源４Ａと、整合器５Ａと、ＲＦ電源７と、整合器８と、複数の磁場コイル９Ａ，９Ｂ，９Ｃと、複数のヨーク１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、複数の非磁性体１１Ａ，１１Ｂとを有して構成される。
【００４３】
電子サイクロトロン周波数より十分低い周波数の電磁波が電磁波放射電源４Ａより整合器５Ａを介して電磁波放射アンテナ２に印加され、石英管１５を通してプラズマ処理室に導入される。そして、プラズマに導入された電磁波と磁場コイルが生成する磁場との相互作用によってヘリコン波プラズマが生成される。磁場強度と電磁波の周波数の典型的なパラメータは、約１００Ｇａｕｓｓの磁場に対して周波数は１３．５６ＭＨｚである。
【００４４】
プラズマ処理室１には、被処理体載置電極３が設置され、被処理体６に入射するイオンのフラックスやイオンの入射エネルギー等を制御するためＲＦ電源７が整合器８を介して被処理体載置電極３に接続されている。ヨーク体系については、磁場コイル９Ａ，９Ｂ，９Ｃ間に磁性体の仕切り１０１Ａ，１０１Ｂ１，１０１Ｂ２，１０１Ｃを設け、さらに異なるヨークの仕切りが隣接する間に非磁性体１１Ａ，１１Ｂを配置することによって、ヨーク１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを磁場コイル９Ａ，９Ｂ，９Ｃ毎に磁気的に分離した構造としており、局所的な磁場分布を独立に制御することが可能となっている。これにより、プラズマの分布を局所的にきめこまかく制御することが可能となり、被処理体の面内におけるプラズマ処理の均一性を高めることができる。
【００４５】
次に、第４の実施の形態を示す。図６は、例えば、特開平７−２６３１９２号公報に示されているＮＬＤプラズマ処理装置に、本発明を適用した実施例である。
【００４６】
ＮＬＤプラズマ処理装置は、プラズマ処理室１と、電磁波放射アンテナ２と、被処理体載置電極３と、電磁波放射電力４Ａと、整合器５Ａと、ＲＦ電源７と、整合器８と、三つの磁場コイル９Ｃ、９Ｄ、９Ｅと、磁場コイル９Ｆと、ヨーク１０Ａ，１０Ｂと、被磁性体１１と、円筒状側壁１５と、電極１７とを有して構成される
【００４７】
このＮＬＤプラズマ処理装置は、磁場コイル９Ｃ、９Ｄ、９Ｅによって磁場ゼロの磁気中性線１６の高さ位置及び大きさを変化させることによって、プラズマ生成領域におけるプラズマの分布を制御し、さらには磁場コイル９Ｆの磁力線形状によってプラズマの輸送を制御し、被処理体の面内におけるプラズマ処理の分布制御を行う。
【００４８】
プラズマ処理室１の上方に設けた石英から成る円筒状側壁１５の外側には、ＮＬＤプラズマ生成のため三つの磁場コイル９Ｃ、９Ｄ、９Ｅが設置されている。磁場コイル９Ｃと磁場コイル９Ｅには同じ向きに電流を流し、磁場コイル９Ｄには磁場コイル９Ｃ及び磁場コイル９Ｅとは逆向きの電流を流すようにする。この場合、磁場コイル９Ｄの高さ付近に連続した円環状の磁場ゼロの磁気中性線１６が形成される。また、プラズマ処理室１の外側には、プラズマの分布制御のため、さらに磁場コイル９Ｆが配置されている。ヨーク１０Ａ，１０Ｂは、磁場コイル９Ｃ、９Ｄ、９Ｅと、９Ｆ間で磁気的に分離された構造となっている。ヨーク１０Ａ、１０Ｂ間には、非磁性体１１が介在している。このように磁場コイル９Ｃ〜９Ｅと、磁場コイル９Ｆによって形成される磁場が互いに影響を受けないにようにしたので、磁場コイル９Ｃ、９Ｄ、９Ｅによって生成される磁気中性線１６を乱すことなく、磁場コイル９Ｆ付近の磁場を独立に制御することができる。
【００４９】
磁場コイル９Ｄの高さ付近には、石英管１５の周りに電磁波放射アンテナ２が設置されている。電磁波放射アンテナ２には電磁波放射電力４Ａが整合器５Ａを介して接続されており、電磁波放射電力の周波数は例えば１３．５６ＭＨｚとする。プラズマ処理室１の上部には電極１７が設けられており接地されている。プラズマ処理室１の下部には被処理体載置電極３が設置されており、被処理体６に入射するイオンのフラックスやイオンの入射エネルギーを制御するため、ＲＦ電源７が整合器８を介して電極３に接続されている。
【００５０】
磁場コイル９Ｃ、９Ｄ、９Ｅによって磁気中性線の高さ位置及び大きさを変化させることによって、プラズマ生成領域におけるプラズマの分布を制御し、さらには磁場コイル９Ｆの磁力線形状によってプラズマの輸送を制御し、被処理体の面内におけるプラズマ処理の分布制御を行う。
【００５１】
以上、各種プラズマ源について例を挙げて説明したが、本発明はこれらのプラズマ源への適用に限定されることはなく、有磁場電磁波放射放電方式のプラズマ処理装置に広く適用することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では複数個の磁場コイルとヨークを有する有磁場電磁波放射放電方式のプラズマ処理装置において、適当な１つの磁場コイルの電流を調整することよって、局所的な磁場分布を独立に制御することが可能となる。これにより、プラズマの分布を局所的にきめこまかく制御することが可能となるため、被処理体の面内におけるプラズマ処理の均一性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を平行平板型ＥＣＲプラズマ処理装置に適用した第１の実施の形態の概略図。
【図２】本発明を適用した場合と従来方式の磁力線形状の比較を示す概略図。
【図３】本発明を適用した場合と従来方式におけるエッチング結果の比較を示す図。
【図４】本発明を平行平板型ＥＣＲプラズマ処理装置に適用した第２の実施の形態の概略図。
【図５】本発明をヘリコン波プラズマ処理装置に適用した第３の実施の形態の概略図。
【図６】本発明をＮＬＤ型プラズマ処理装置に適用した第４の実施の形態の概略図。
【図７】従来の平行平板型ＥＣＲプラズマ処理装置の概略図。
【符号の説明】
１：プラズマ処理室、２：電磁波放射アンテナ、３：被処理体載置電極、４Ａ：電磁波放射電源、４Ｂ：電磁波放射アンテナに接続されたＲＦ電源、５Ａ：電磁波放射電源のための整合器、５Ｂ：電磁波放射アンテナに接続されたＲＦ電源のための整合器、６：被処理体、７：被処理体載置電極に接続されたＲＦ電源、８：被処理体載置電極に接続されたＲＦ電源のための整合器、９：磁場コイル、１０：ヨーク、１１：非磁性体、１２：磁場コイル間に設置された磁性体の仕切り、１３：電場、１４：磁力線、１５：石英、１６：磁気中性線、１７：接地電極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus used for manufacturing a semiconductor, a magnetic field electromagnetic wave discharge type plasma processing apparatus used for manufacturing a TFT panel, and the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Plasma processing using weakly ionized plasma is widely used in manufacturing processes of semiconductor devices such as DRAMs and microprocessors and TFT panels. In plasma processing, predetermined processing such as etching and film formation is performed by irradiating ions or radicals generated in plasma to a processing target such as a wafer.
[0003]
There are various types of plasma sources used in plasma processing apparatuses depending on the discharge method. In particular, examples of the plasma source of the magnetic field electromagnetic wave radiation discharge type include an ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma source, a helicon wave plasma source, and an NLD (Neutral Line Discharge) plasma source. These plasma sources generate plasma by the interaction of a magnetic field and an electric field. Further, since the plasma is transported along the lines of magnetic force, the distribution of the plasma can be controlled by controlling the generation and transport of the plasma by a magnetic field formed in a substantially vertical direction in the plasma processing chamber.
[0004]
In a parallel plate type ECR plasma processing apparatus, electromagnetic wave radiation power in the UHF band is applied to an electromagnetic wave radiation antenna, and the cyclotron frequency of electrons and the frequency of electromagnetic waves are resonated by an electric field and a magnetic field, thereby efficiently generating plasma under low gas pressure conditions. are doing. To control radicals in the plasma, 13.56 MHz RF power is supplied to the electromagnetic wave radiation antenna in addition to the electromagnetic wave radiation power. Further, in order to control the flux of ions entering the object to be processed and the incident energy of the ions, an RF power of 800 kHz is applied to the electrode on which the object is to be processed (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-250815 A
In such a magnetic field electromagnetic wave radiation discharge type plasma processing apparatus, the uniformity of the plasma processing in the surface of the object to be processed depends on the electromagnetic wave radiation power applied to the electromagnetic wave radiation antenna and the RF power applied to the electromagnetic wave radiation antenna. And the RF power supplied to the object-placed electrode, the distance between the object-placed electrode and the electromagnetic wave radiation antenna, and the magnetic field distribution. Among these elements, the electromagnetic wave radiation power applied to the electromagnetic wave radiation antenna, the RF power applied to the electromagnetic wave radiation antenna, the RF power applied to the processing object mounting electrode, the processing object mounting electrode and the electromagnetic wave In many cases, the distance from the radiation antenna is almost determined by the target plasma processing.
[0007]
For this reason, for example, in the above-mentioned parallel plate type ECR plasma processing apparatus, the position of plasma generation by cyclotron resonance is controlled by adjusting the magnetic field intensity, and the lines of magnetic force are directed toward the object to be processed. Controls the transport of the plasma generated by the system. The plasma processing apparatus of the magnetic field electromagnetic wave radiation discharge type is characterized by a high degree of freedom in controlling the plasma distribution.
[0008]
The schematic configuration of the parallel plate type ECR plasma processing apparatus disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. The parallel plate type ECR plasma processing apparatus includes a plasma processing chamber 1, an electromagnetic wave radiating antenna 2, an object-to-be-processed mounting electrode 3, a plurality of magnetic field coils 9A and 9B, and a yoke 10. To the electromagnetic wave radiation antenna 2, an electromagnetic wave radiation power supply 4A is connected via a matching device 5A, and an RF power supply 4B is connected via a matching device 5B. An object 6 to be processed is placed on the electrode 3, and an RF power source 7 is connected via a matching unit 8.
[0009]
In the plasma processing chamber 1, a substantially disk-shaped electromagnetic wave radiating antenna 2 and an object-to-be-processed placement electrode 3 are installed in parallel and opposed to each other. An electromagnetic wave radiation power supply 4A for generating plasma is connected to the electromagnetic wave radiation antenna 2 via a matching unit 5A. In order to control radicals in the plasma, an RF power supply 4B in addition to the electromagnetic wave radiation power supply is connected via a matching unit 5B. It is connected to the irradiation antenna 2. An RF power source 7 is connected to the processing object mounting electrode 3 via a matching unit 8 in order to control the flux of ions entering the processing object 6 and the incident energy of the ions. Further, a plurality of magnetic field coils 9A and 9B and a yoke 10 are provided for controlling electron transport by plasma using electron cyclotron resonance and a magnetic field.
[0010]
In this plasma processing apparatus, various magnetic field controls are possible because there are a plurality of magnetic field coils. However, since the magnetic field coils are grouped together in one yoke, changing the current of one magnetic field coil also affects the magnetic field formed by the other coil, and the entire yoke system Since the magnetic field distribution changes, there is a limit to finely controlling the local magnetic field distribution.
[0011]
The situation of the magnetic field distribution in the plasma processing apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 2A shows an outline of the yoke system and the shapes of the magnetic force lines shown in FIG. As shown in the drawing, for example, the magnetic field coil 9A also generates a magnetic field 14A below the magnetic field coil 9B. When the current of the magnetic field coil 9A is changed, only the magnetic field distribution below itself is changed. Instead, the distribution of the magnetic field 14B below the adjacent magnetic field coil 9B is also changed. In such a case, it is difficult to control the magnetic field distribution independently for each coil. Therefore, it is difficult to control the distribution of the plasma locally and finely by local control of the magnetic field distribution. There is a limit in improving the uniformity of the plasma processing in the inside.
[0012]
The conditions under which the plasma processing in the surface of the object to be processed is uniform are generally when the plasma parameters such as the ion density and the radical density are uniform. However, plasma processing is determined not only by ion density and radical density, but also by the density of reaction products released from the processing target as a result of the plasma processing, and if the plasma processing speed is uniform within the processing target surface, Since the density of the reaction product increases near the center, it is necessary to adjust the plasma distribution so as to compensate for this. Strictly speaking, it is not always necessary that the ion density and the radical density be uniform. Therefore, it is necessary to provide an appropriate distribution of ion density and radical density depending on the conditions of the plasma processing.
[0013]
In addition, miniaturization of semiconductor devices and increase in diameter of an object to be processed are progressing, and it is required to improve uniformity of plasma processing in a surface of the object to be processed. Therefore, it is required that the distribution of the ion density and the radical density can be precisely and locally controlled and precisely controlled.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in consideration of the above problems, and has as its object to precisely control the plasma distribution by controlling the magnetic field distribution in detail, thereby improving the uniformity of the plasma processing in the plane of the target object.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The features of the present invention include a plasma processing chamber, a processing gas supply unit that supplies a processing gas to the plasma processing chamber, a vacuum exhaust unit that decompresses the plasma processing chamber, a workpiece mounting electrode, an electromagnetic wave radiation power supply, In a magnetic field radiation discharge type plasma processing apparatus having an electromagnetic wave radiation antenna, a plurality of magnetic field coils for forming a substantially vertical magnetic field in a plasma processing chamber, and a yoke, a yoke is separated for each magnetic field coil, and By disposing a non-magnetic material, it is possible to independently control the local magnetic field distribution in the plasma processing chamber, and thereby to control the distribution of plasma locally and finely.
[0016]
Another feature of the present invention is that a plasma processing chamber, a processing gas supply unit that supplies a processing gas to the plasma processing chamber, a vacuum exhaust unit that decompresses the plasma processing chamber, an object mounting electrode, and an electromagnetic wave radiation power supply , An electromagnetic wave radiation antenna, a plurality of magnetic field coils for forming a substantially vertical magnetic field in the plasma processing chamber, and a magnetic field electromagnetic wave discharge type plasma processing apparatus having a yoke, wherein a magnetic material is partitioned between the magnetic field coils. Is arranged, the independent control of the local magnetic field distribution is improved as compared with the conventional yoke system, and the control of the plasma distribution is improved.
[0017]
Another feature of the present invention is a plasma processing apparatus having the above-described feature, in which the generation of plasma and the transport of plasma are finely controlled by local control of a magnetic field distribution, and thereby, the in-plane of the object to be processed. To control the uniformity of the plasma processing in the above.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of a plasma processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention applied to a parallel plate type ECR plasma processing apparatus. The basic configuration of FIG. 1 is similar to that of FIG.
[0020]
The ECR plasma processing apparatus according to the present invention includes a plasma processing chamber 1, a processing gas supply unit not shown, a vacuum exhaust unit not shown, an electromagnetic wave radiation antenna 2, an object mounting electrode 3, An electromagnetic wave radiation power supply 4A, an RF power supply 4B, a matching device 5A, a matching device 5B, an RF power source 7, a matching device 8, a plurality of magnetic coils 9A and 9B, separated yokes 10A and 10B, It has a magnetic body 11. In the figure, arrow 13 indicates an electric field, and curves 14A and 14B from the end of yoke 10 indicate lines of magnetic force.
[0021]
Here, the difference between the device of the present embodiment and the conventional example shown in FIG. 7 lies in the yoke system. In the yoke system shown in the present embodiment, the yoke 10 is separated into yokes 10A and 10B for each magnetic field coil 9A and 9B, and the nonmagnetic material 11 is arranged between the two yokes, whereby one magnetic field coil 9A is formed. Is characterized in that the magnetic field 14A generated by the magnetic field coil 9B does not affect the magnetic field 14B distribution generated by the adjacent magnetic field coil 9B.
[0022]
A processing gas supply unit (not shown) for supplying a processing gas to the plasma processing chamber 1 is provided in the plasma processing chamber 1, and the processing gas is introduced into the plasma processing chamber 1. Further, the plasma processing chamber 1 is provided with a vacuum exhaust means (not shown) for reducing the pressure of the plasma processing chamber 1 so that the inside of the plasma processing chamber 1 can be maintained at a predetermined pressure while the processing gas is flowing. it can.
[0023]
Further, in the plasma processing chamber 1, a substantially disk-shaped electromagnetic wave radiating antenna 2 and an object-to-be-processed mounting electrode 3 are installed in parallel and opposed to each other. The size of the substantially disk-shaped electromagnetic wave radiation antenna is substantially equal to or slightly larger than the size of the object to be processed, and it is desirable to use aluminum alloy, graphite, glassy carbon, silicon, or the like as a material.
[0024]
An electromagnetic wave radiation power supply 4A for plasma generation is connected to the electromagnetic wave radiation antenna 2 via a matching unit 5A. The frequency of the electromagnetic wave radiation power supply 4A is determined in consideration of the magnetic field strength due to electron cyclotron resonance. For example, when the frequency of the electromagnetic wave radiation power supply is 450 MHz, the effect of heating by ECR is maximized when the magnetic field of the plasma generation region is 160 Gauss.
[0025]
In order to control radicals in the plasma, an RF power supply 4B is connected to the electromagnetic wave radiation antenna 2 via a matching unit 5B in addition to the electromagnetic wave radiation power supply 4A. The frequency of the RF power supply 4B is set to about several hundred kHz to several tens of MHz.
[0026]
An RF power source 7 is connected to the processing object mounting electrode 3 via a matching unit 8 in order to control the flux of ions entering the processing object 6 and the incident energy of the ions. The frequency of the RF power supply 7 is set to about several hundred kHz so that the RF power supply does not contribute to plasma generation.
[0027]
The currents flowing through the magnetic field coils 9A and 9B can be controlled independently.
[0028]
In addition, a plurality of independent magnetic field coils 9A and 9B and yokes 10A and 10B are provided for controlling electron cyclotron resonance due to the interaction between a magnetic field and an electric field, and controlling plasma transport using the magnetic field.
[0029]
An outline of magnetic lines of force created by the yoke system in the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in the figure, in this embodiment, the magnetic lines of force 14A and 14B generated by the magnetic field coils 9A and 9B pass through the magnetic yokes 10A and 10B, respectively. It can be seen that the shape of the magnetic field lines 14A formed by the magnetic field is different from the magnetic field lines in the conventional yoke system shown in FIG. That is, the local magnetic field distribution can be independently changed by changing the current of one appropriate magnetic field coil.
[0030]
The non-magnetic material 11 does not necessarily need to be arranged between the yokes 10A and 10B, and a sufficient gap may be provided between the yokes. Further, by replacing the non-magnetic material 11 with a material having an appropriate magnetic permeability, it is possible to adjust the independent control of the local plasma distribution by each magnetic field coil.
[0031]
Although FIG. 1 shows a plasma processing apparatus having two magnetic field coils, the number of magnetic field coils may be three or more.
[0032]
The distribution control of the plasma processing in the plane of the object to be processed is performed by controlling the plasma distribution by the magnetic field generated by the magnetic field coils 9A and 9B. For example, in order to locally increase the density of the plasma generated immediately below the electromagnetic wave radiation antenna 2, the magnetic field is locally adjusted so that the ECR heating effect is increased, and conversely, the local plasma density is decreased. For this purpose, the magnetic field in the region may be weakened locally. However, the plasma processing speed and the like depend on the distribution of plasma generated directly below the electromagnetic wave radiation antenna 2, the transport of the plasma from directly below the electromagnetic wave radiation antenna 2 to the processing target 6, and the reaction generation generated as a result of the plasma processing. Since it is determined by the density distribution of the object and the like, in the local distribution control of the plasma processing, whether to locally increase the magnetic field or weaken the magnetic field depends on the conditions of the plasma processing.
[0033]
In the conventional yoke system shown in FIG. 7, it is not always possible to form an optimum magnetic field shape under such various processing conditions. However, according to the present embodiment, the optimization is performed locally. Since the generated magnetic field can be formed, it is possible to greatly improve the uniformity of the plasma processing.
[0034]
FIG. 3 is a solid line showing the result of etching the SiO ₂ film using the parallel plate type ECR plasma processing apparatus having the yoke system described in the present embodiment. Electromagnetic radiation power of 450 MHz and RF power of 13.56 MHz were applied to the electromagnetic radiation antenna 2, and RF power of 800 kHz was applied to the target object mounting electrode 3. As a processing gas, a mixed gas of Ar, C ₄ F ₈ , and O ₂ was used, and the flow rates were 500 sccm, 15 sccm, and 10 sccm, respectively. The pressure in the plasma processing chamber was 2 Pa.
[0035]
In FIG. 3, for comparison, a thin broken line shows an etching result when the conventional yoke system is used under the same conditions as described above. From FIG. 3, the plasma distribution can be controlled more precisely locally in the case of using the yoke system shown in the present embodiment than in the case of using the conventional yoke system. It can be seen that the uniformity of the plasma processing can be improved in the above.
[0036]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention applied to a parallel plate type ECR plasma processing apparatus.
[0037]
The yoke 10 according to the present embodiment is different from the prior art shown in FIG. 7 in that a magnetic partition 12 is provided between the magnetic field coils 9A and 9B. In other respects, the configuration is almost the same as the configuration shown in FIG.
[0038]
The shape of the line of magnetic force in this case will be described with reference to FIG. Since the entire yoke is magnetically connected, for example, the magnetic field coil 9A generates a magnetic field 14 below the magnetic field coil 9B, though not as strong as in FIG. 2A. Therefore, when the magnetic field 14A below the magnetic field coil 9A is changed by changing the current of the magnetic field coil 9A, the distribution of the magnetic field 14B below the adjacent magnetic field coil 9B also slightly changes. That is, the independent control of the local magnetic field distribution is reduced as compared with the first embodiment. However, the local magnetic field distribution can still be controlled to some extent independent of the case using the conventional yoke system. The advantages of the second embodiment of the present invention are that the structure is simpler and the cost is lower than in the first embodiment of the invention.
[0039]
It should be noted that the degree of local independent control of the magnetic field can be adjusted by replacing the magnetic partition 12 disposed between the magnetic field coils with a material having an appropriate magnetic permeability.
[0040]
FIG. 3 shows the results of etching performed using the yoke system shown in the above-described second embodiment of the present invention under the same conditions as the etching conditions described in the first embodiment of the present invention. Indicated by. Since the independent control of the local magnetic field distribution is lower than that in the first embodiment of the present invention, the uniformity of the plasma processing in the plane of the object to be processed is improved in the first embodiment of the present invention. It is lower than the form. However, even in this case, since the plasma distribution can be locally and finely controlled to some extent as compared with the case of using the conventional yoke system, it can be seen that the uniformity of the plasma processing in the plane of the object to be processed can be improved.
[0041]
Although the first and second embodiments are directed to the case of a parallel plate type ECR plasma processing apparatus, the present invention generates plasma by the interaction between a magnetic field and an electric field, and further generates the plasma by the magnetic field. The present invention can be widely applied to a magnetic field electromagnetic wave radiation discharge type plasma processing apparatus for controlling plasma transport.
[0042]
As an example, a third embodiment of the present invention will be described next with reference to FIG. FIG. 5 shows an example in which the present invention is applied to a helicon wave plasma processing apparatus as a third embodiment. The helicon wave plasma processing apparatus includes a plasma processing chamber 1, an electromagnetic wave radiation antenna 2, an electrode 3 to be processed, a quartz tube 15, an electromagnetic wave radiation power supply 4 A, a matching device 5 A, and an RF power supply 7. The device 8 includes a device 8, a plurality of magnetic field coils 9A, 9B, 9C, a plurality of yokes 10A, 10B, 10C, and a plurality of non-magnetic bodies 11A, 11B.
[0043]
An electromagnetic wave having a frequency sufficiently lower than the electron cyclotron frequency is applied to the electromagnetic wave radiating antenna 2 from the electromagnetic wave radiating power supply 4A via the matching unit 5A, and is introduced into the plasma processing chamber through the quartz tube 15. Helicon wave plasma is generated by the interaction between the electromagnetic waves introduced into the plasma and the magnetic field generated by the magnetic field coil. A typical parameter of the magnetic field strength and the frequency of the electromagnetic wave is 13.56 MHz for a magnetic field of about 100 Gauss.
[0044]
In the plasma processing chamber 1, an object-to-be-processed mounting electrode 3 is installed, and an RF power source 7 for controlling the flux of ions entering the object to be processed 6 and the incident energy of the ions through a matching unit 8. It is connected to the body-mounted electrode 3. With respect to the yoke system, the magnetic material partitions 101A, 101B1, 101B2, and 101C are provided between the magnetic field coils 9A, 9B, and 9C, and the nonmagnetic materials 11A and 11B are arranged between different yoke partitions. The yokes 10A, 10B, and 10C are magnetically separated for each of the magnetic field coils 9A, 9B, and 9C, so that the local magnetic field distribution can be controlled independently. This makes it possible to locally and finely control the distribution of the plasma, thereby improving the uniformity of the plasma processing in the plane of the object.
[0045]
Next, a fourth embodiment will be described. FIG. 6 shows an embodiment in which the present invention is applied to, for example, an NLD plasma processing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-263192.
[0046]
The NLD plasma processing apparatus includes a plasma processing chamber 1, an electromagnetic wave radiating antenna 2, an object-to-be-processed electrode 3, an electromagnetic wave radiating power 4A, a matching device 5A, an RF power source 7, a matching device 8, The magnetic field coils 9C, 9D and 9E, the magnetic field coil 9F, the yokes 10A and 10B, the magnetic body 11, the cylindrical side wall 15, and the electrode 17 are configured.
This NLD plasma processing apparatus controls the distribution of plasma in the plasma generation region by changing the height position and size of the magnetic neutral line 16 having zero magnetic field by the magnetic field coils 9C, 9D, and 9E, and furthermore, controls the magnetic field. The transport of the plasma is controlled by the shape of the lines of magnetic force of the coil 9F, and the distribution of the plasma processing in the plane of the object to be processed is controlled.
[0048]
Outside the cylindrical side wall 15 made of quartz provided above the plasma processing chamber 1, three magnetic field coils 9C, 9D and 9E are provided for NLD plasma generation. A current flows in the same direction to the magnetic field coil 9C and the magnetic field coil 9E, and a current flows in the opposite direction to the magnetic field coil 9C and the magnetic field coil 9E to the magnetic field coil 9D. In this case, a continuous annular magnetic neutral line 16 of zero magnetic field is formed near the height of the magnetic field coil 9D. Further, a magnetic field coil 9F is disposed outside the plasma processing chamber 1 for controlling plasma distribution. The yokes 10A, 10B are magnetically separated between the magnetic field coils 9C, 9D, 9E and 9F. The non-magnetic material 11 is interposed between the yokes 10A and 10B. Since the magnetic fields formed by the magnetic field coils 9C to 9E and the magnetic field coil 9F are not influenced by each other, the magnetic neutral line 16 generated by the magnetic field coils 9C, 9D and 9E is not disturbed. And the magnetic field near the magnetic field coil 9F can be controlled independently.
[0049]
The electromagnetic wave radiation antenna 2 is installed around the quartz tube 15 near the height of the magnetic field coil 9D. An electromagnetic wave radiation power 4A is connected to the electromagnetic wave radiation antenna 2 via a matching unit 5A, and the frequency of the electromagnetic wave radiation power is, for example, 13.56 MHz. An electrode 17 is provided on the upper part of the plasma processing chamber 1 and is grounded. An object mounting electrode 3 is provided below the plasma processing chamber 1, and an RF power source 7 is connected via a matching unit 8 in order to control the flux of ions incident on the object 6 and the incident energy of the ions. Connected to the electrode 3.
[0050]
The distribution of the plasma in the plasma generation region is controlled by changing the height position and the size of the magnetic neutral line by the magnetic field coils 9C, 9D, and 9E, and the transport of the plasma is controlled by the shape of the magnetic field lines of the magnetic field coil 9F. Then, distribution control of the plasma processing in the plane of the object to be processed is performed.
[0051]
Although various types of plasma sources have been described above, the present invention is not limited to the application to these plasma sources, but can be widely applied to a plasma processing apparatus of a magnetic field electromagnetic wave radiation discharge type.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, in a magnetic field electromagnetic wave radiation discharge type plasma processing apparatus having a plurality of magnetic field coils and a yoke, a local magnetic field distribution is adjusted by adjusting an appropriate current of one magnetic field coil. It can be controlled independently. This makes it possible to locally and precisely control the distribution of the plasma, so that the uniformity of the plasma processing in the plane of the object can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a first embodiment in which the present invention is applied to a parallel plate type ECR plasma processing apparatus.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a comparison between the case where the present invention is applied and the conventional magnetic field line shape.
FIG. 3 is a diagram showing a comparison of etching results between a case where the present invention is applied and a conventional method.
FIG. 4 is a schematic view of a second embodiment in which the present invention is applied to a parallel plate type ECR plasma processing apparatus.
FIG. 5 is a schematic view of a third embodiment in which the present invention is applied to a helicon wave plasma processing apparatus.
FIG. 6 is a schematic view of a fourth embodiment in which the present invention is applied to an NLD type plasma processing apparatus.
FIG. 7 is a schematic view of a conventional parallel plate type ECR plasma processing apparatus.
[Explanation of symbols]
1: a plasma processing chamber, 2: an electromagnetic wave radiation antenna, 3: an electrode to be processed, 4A: an electromagnetic wave radiation power supply, 4B: an RF power supply connected to the electromagnetic wave radiation antenna, 5A: a matching device for an electromagnetic wave radiation power supply, 5B: Matching device for RF power supply connected to the electromagnetic wave radiation antenna, 6: Workpiece, 7: RF power supply connected to workpiece mounting electrode, 8: Connected to workpiece mounting electrode Matching device for RF power supply, 9: magnetic field coil, 10: yoke, 11: non-magnetic material, 12: partition of magnetic material installed between magnetic field coils, 13: electric field, 14: magnetic field lines, 15: quartz, 16 : Magnetic neutral wire, 17: ground electrode

Claims

A plasma processing chamber, a means for supplying a processing gas to the plasma processing chamber, an evacuation means for depressurizing the plasma processing chamber, an electrode for mounting an object to be processed, an electromagnetic wave radiation power supply, an electromagnetic wave radiation antenna, and plasma processing. A plurality of magnetic field coils that form a substantially vertical magnetic field in a room, and a magnetic field electromagnetic wave radiation discharge type plasma processing apparatus having a yoke,
A yoke is separated for each magnetic field coil, and a nonmagnetic material is arranged between the yokes.

A plasma processing chamber, a means for supplying a processing gas to the plasma processing chamber, an evacuation means for depressurizing the plasma processing chamber, an electrode for mounting an object to be processed, an electromagnetic wave radiation power supply, an electromagnetic wave radiation antenna, and plasma processing. A plurality of magnetic field coils that form a substantially vertical magnetic field in a room, and a magnetic field electromagnetic wave radiation discharge type plasma processing apparatus having a yoke,
A plasma processing apparatus having a structure having a magnetic partition between magnetic field coils to enhance local controllability of a magnetic field in a plasma processing chamber.

The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein:
A plasma processing apparatus characterized in that generation of plasma and transport of plasma are controlled by controlling a local magnetic field distribution, thereby controlling uniformity of plasma processing in a surface of a processing object.