JP2011119657A - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被処理基板にプラズマ処理を施す技術に係り、特に誘導結合型のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。 The present invention relates to a technique for performing plasma processing on a substrate to be processed, and particularly to an inductively coupled plasma processing apparatus and a plasma processing method.
半導体デバイスやFPD(Flat Panel Display)の製造におけるエッチング、堆積、酸化、スパッタリング等のプロセスでは、処理ガスに比較的低温で良好な反応を行わせるためにプラズマがよく利用されている。従来より、この種のプラズマ処理には、MHz領域の高周波放電によるプラズマが多く用いられている。高周波放電によるプラズマは、より具体的(装置的)なプラズマ生成法として、容量結合型プラズマと誘導結合型プラズマとに大別される。 In processes such as etching, deposition, oxidation, and sputtering in the manufacture of semiconductor devices and FPDs (Flat Panel Displays), plasma is often used to cause a favorable reaction at a relatively low temperature with a processing gas. Conventionally, plasma of high frequency discharge in the MHz region is often used for this type of plasma processing. Plasma by high frequency discharge is roughly classified into capacitively coupled plasma and inductively coupled plasma as more specific (device-like) plasma generation methods.
一般に、誘導結合型のプラズマ処理装置は、処理容器の壁部の少なくとも一部(たとえば天井)を誘電体の窓で構成し、その誘電体窓の外に設けたコイル状のRFアンテナに高周波電力を供給する。処理容器は減圧可能な真空チャンバとして構成されており、チャンバ内の中央部に被処理基板(たとえば半導体ウエハ、ガラス基板等)が配置され、誘電体窓と基板との間に設定される処理空間に処理ガスが導入される。RFアンテナに流れるRF電流によって、磁力線が誘電体窓を貫通してチャンバ内の処理空間を通過するようなRF磁界がRFアンテナの周りに発生し、このRF磁界の時間的な変化によって処理空間内で方位角方向に誘導電界が発生する。そして、この誘導電界によって方位角方向に加速された電子が処理ガスの分子や原子と電離衝突を起こし、ドーナツ状のプラズマが生成される。 In general, an inductively coupled plasma processing apparatus is configured such that at least a part (for example, a ceiling) of a wall of a processing container is formed of a dielectric window, and a high frequency power is applied to a coiled RF antenna provided outside the dielectric window. Supply. The processing container is configured as a vacuum chamber that can be depressurized, and a processing space is set between the dielectric window and the substrate in which a substrate to be processed (for example, a semiconductor wafer, a glass substrate, etc.) is disposed in the center of the chamber A processing gas is introduced into the system. The RF current flowing through the RF antenna generates an RF magnetic field around the RF antenna so that the magnetic lines of force pass through the dielectric window and pass through the processing space in the chamber. An induced electric field is generated in the azimuth direction. Then, the electrons accelerated in the azimuth direction by the induced electric field cause ionization collision with the molecules and atoms of the processing gas, and a donut-shaped plasma is generated.
チャンバ内に大きな処理空間が設けられることによって、上記ドーナツ状のプラズマは効率よく四方(特に半径方向)に拡散し、基板上ではプラズマの密度がかなり均される。しかしながら、通常のRFアンテナを用いるだけでは、基板上に得られるプラズマ密度の均一性は大抵のプラズマプロセスにおいて不十分である。誘導結合型のプラズマ処理装置においても、基板上のプラズマ密度の均一性を向上させることは、プラズマプロセスの均一性・再現性ひいては製造歩留まりを左右することから、最重要課題の一つとなっており、これまでにもこの関係の技術が幾つか提案されている。 By providing a large processing space in the chamber, the doughnut-shaped plasma is efficiently diffused in all directions (particularly in the radial direction), and the density of the plasma is fairly uniform on the substrate. However, using only a normal RF antenna, the plasma density uniformity obtained on the substrate is insufficient for most plasma processes. Even in the inductively coupled plasma processing apparatus, improving the uniformity of the plasma density on the substrate is one of the most important issues because it affects the uniformity and reproducibility of the plasma process and, in turn, the manufacturing yield. So far, several related techniques have been proposed.
従来の代表的なプラズマ密度均一化の技術は、RFアンテナを複数のセグメントに分割するものである。このRFアンテナ分割方式には、各々のアンテナ・セグメントに個別の高周波電力を供給する第1の方式(たとえば特許文献1)と、各々のアンテナ・セグメントのインピーダンスをコンデンサ等の付加回路で可変して1つの高周波電源より全部のアンテナ・セグメントにそれぞれ分配されるRF電力の分割比を制御する第2の方式(たとえば特許文献2)とがある。 Conventional typical plasma density equalization techniques divide the RF antenna into a plurality of segments. This RF antenna division method includes a first method (for example, Patent Document 1) that supplies individual high-frequency power to each antenna segment, and the impedance of each antenna segment is varied by an additional circuit such as a capacitor. There is a second method (for example, Patent Document 2) that controls the division ratio of RF power distributed to all antenna segments from one high-frequency power source.
また、単一のRFアンテナを使用し、このRFアンテナの近くに受動アンテナを配置する技法(特許文献3)も知られている。この受動アンテナは、高周波電源から高周波電力の供給を受けない独立したコイルとして構成され、RFアンテナ(誘導性アンテナ)の発生する磁界に対して、受動アンテナのループ内の磁界強度を減少させると同時に受動アンテナのループ外近傍の磁界強度を増加させるように振る舞う。それによって、チャンバ内のプラズマ発生領域中のRF電磁界の半径方向分布が変更されるようになっている。 Further, a technique (Patent Document 3) in which a single RF antenna is used and a passive antenna is disposed in the vicinity of the RF antenna is also known. This passive antenna is configured as an independent coil that is not supplied with high-frequency power from a high-frequency power source, and simultaneously reduces the magnetic field strength in the loop of the passive antenna against the magnetic field generated by the RF antenna (inductive antenna). It behaves so as to increase the magnetic field strength near the outside of the loop of the passive antenna. As a result, the radial distribution of the RF electromagnetic field in the plasma generation region in the chamber is changed.
しかしながら、上記のようなRFアンテナ分割方式のうち、上記第1の方式は、複数の高周波電源のみならず同数の整合器を必要とし、高周波給電部の煩雑化と著しいコスト高が大きなネックになっている。また、上記第2の方式は、各アンテナ・セグメントのインピーダンスには他のアンテナ・セグメントだけでなくプラズマのインピーダンスも影響するため、付加回路だけで分割比を任意に決めることができず、制御性に難があり、あまり用いられていない。 However, among the RF antenna division methods as described above, the first method requires not only a plurality of high-frequency power sources but also the same number of matching units, which is a bottleneck due to the complexity of the high-frequency power feeding unit and the significant cost increase. ing. In the second method, the impedance of each antenna segment is affected not only by the other antenna segments but also by the plasma impedance. Therefore, the division ratio cannot be arbitrarily determined only by the additional circuit, and the controllability It is difficult to use.
また、上記特許文献3に開示されるような受動アンテナを用いる従来方式は、受動アンテナの存在によってRFアンテナ(誘導性アンテナ)の発生する磁界に影響を与え、それによってチャンバ内のプラズマ発生領域中のRF電磁界の半径方向分布を変更できることを教示しているが、受動アンテナの作用に関する考察・検証が不十分であり、受動アンテナを用いてプラズマ密度分布を自在かつ高精度に制御するための具体的な装置構成をイメージできてない。 Further, the conventional method using a passive antenna as disclosed in Patent Document 3 affects the magnetic field generated by the RF antenna (inductive antenna) due to the presence of the passive antenna, thereby causing a plasma generation region in the chamber to be generated. Although it is taught that the radial distribution of the RF electromagnetic field can be changed, the consideration and verification of the action of the passive antenna is insufficient, and the passive antenna can be used to freely and accurately control the plasma density distribution. I cannot imagine the specific device configuration.
今日のプラズマプロセスは、基板の大面積化とデバイスの微細化に伴って、より低圧で高密度かつ大口径のプラズマを必要としており、基板上のプロセスの均一性は以前にも増して困難な課題になっている。 Today's plasma processes require lower-pressure, higher-density, and larger-diameter plasma as the substrate becomes larger and devices become finer, and process uniformity on the substrate is more difficult than ever. It has become an issue.
この点、誘導結合型のプラズマ処理装置は、RFアンテナに近接する誘電体窓の内側でプラズマをドーナツ状に生成し、このドーナツ状のプラズマを基板に向けて四方に拡散させるようにしているが、チャンバ内の圧力によってプラズマの拡散する形態が変化し、基板上のプラズマ密度分布が変わりやすい。したがって、プロセスレシピで圧力が変更されても、それに追従して基板上のプラズマ密度の均一性を保てるように、RFアンテナ(誘導性アンテナ)の発生する磁界に補正をかけることができなければ、今日のプラズマ処理装置に要求される多様かつ高度なプロセス性能を適えることはできない。 In this regard, the inductively coupled plasma processing apparatus generates a plasma in a donut shape inside a dielectric window close to the RF antenna, and diffuses the donut plasma toward the substrate in all directions. The plasma diffusion form changes depending on the pressure in the chamber, and the plasma density distribution on the substrate tends to change. Therefore, even if the pressure is changed in the process recipe, the magnetic field generated by the RF antenna (inductive antenna) cannot be corrected so that the uniformity of the plasma density on the substrate can be maintained following the change. The diverse and advanced process performance required for today's plasma processing equipment cannot be met.
本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたものであって、プラズマ生成用のRFアンテナや高周波給電系統に特別な細工を必要とせずに、簡易な補正コイルを用いてプラズマ密度分布を自在かつ精細に制御することができる誘導結合型のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供する。 The present invention has been made in view of the prior art as described above, and does not require any special work on the RF antenna for plasma generation or the high-frequency power feeding system, and the plasma density distribution using a simple correction coil. Provided are an inductively coupled plasma processing apparatus and a plasma processing method that can freely and precisely control the above.
本発明の第1の観点におけるプラズマ処理装置は、天井に誘電体の窓を有する処理容器と、前記誘電体窓の上に配置されるコイル状のRFアンテナと、前記処理容器内で被処理基板を保持する基板保持部と、前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために、処理ガスの高周波放電に適した周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と、前記処理容器内の前記基板上のプラズマ密度分布を制御するために、前記RFアンテナと電磁誘導により結合可能な位置で前記処理容器の外に配置される補正コイルと、前記RFアンテナに対して前記補正コイルを平行に保ちつつ、前記RFアンテナと前記補正コイルとの間の距離間隔を可変制御するアンテナ−コイル間隔制御部とを有する。 A plasma processing apparatus according to a first aspect of the present invention includes a processing container having a dielectric window on a ceiling, a coiled RF antenna disposed on the dielectric window, and a substrate to be processed in the processing container. A substrate holding portion for holding the substrate, a processing gas supply portion for supplying a desired processing gas into the processing vessel in order to perform a desired plasma treatment on the substrate, and a plasma of the processing gas by inductive coupling in the processing vessel. In order to control the plasma density distribution on the substrate in the processing vessel, and a high-frequency power supply unit that supplies the RF antenna with high-frequency power having a frequency suitable for high-frequency discharge of the processing gas A correction coil disposed outside the processing container at a position that can be coupled to the antenna by electromagnetic induction; and the RF antenna while keeping the correction coil parallel to the RF antenna Antenna variably controls the separation distance between the correction coil - and a coil interval control unit.
上記第1の観点によるプラズマ処理装置においては、上記のような構成により、特に上記補正コイルと上記アンテナ−コイル間隔制御部とを備える構成により、高周波給電部よりRFアンテナに高周波電力を供給したときに、RFアンテナを流れる高周波電流によってアンテナ導体の周りに発生するRF磁界に対する補正コイルの作用(コイル導体と重なる位置辺りで誘導結合により生成されるコアなプラズマの密度を局所的に低減させる作用効果)を定型的かつ安定に得ることが可能であり、しかもそのような補正コイル効果(コアなプラズマの密度を局所的に低減させる効果)の度合いを略リニアに制御することもできる。これによって、基板保持部上の基板の近傍でプラズマ密度分布を任意かつ精細に制御することが可能であり、プラズマプロセスの均一性の向上も容易に達成できる。 In the plasma processing apparatus according to the first aspect, when the high frequency power is supplied from the high frequency power feeding unit to the RF antenna by the above configuration, particularly by the configuration including the correction coil and the antenna-coil spacing control unit. In addition, the action of the correction coil against the RF magnetic field generated around the antenna conductor by the high-frequency current flowing through the RF antenna (the effect of locally reducing the density of the core plasma generated by inductive coupling around the position overlapping the coil conductor ) In a typical and stable manner, and the degree of such a correction coil effect (an effect of locally reducing the density of the core plasma) can be controlled substantially linearly. This makes it possible to arbitrarily and finely control the plasma density distribution in the vicinity of the substrate on the substrate holding unit, and to easily improve the uniformity of the plasma process.
本発明の第2の観点におけるプラズマ処理装置は、天井に誘電体の窓を有する処理容器と、前記誘電体窓の上に配置されるコイル状のRFアンテナと、前記処理容器内で被処理基板を保持する基板保持部と、前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために、処理ガスの高周波放電に適した周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と、前記処理容器内の前記基板上のプラズマ密度分布を制御するために、前記RFアンテナと電磁誘導により結合可能な位置で前記処理容器の外に配置される補正コイルと、前記RFアンテナと前記補正コイルとの間で相対的な昇降移動、平行姿勢、傾斜姿勢または周期的起伏運動を行わせるハンドリング機構とを有する。 A plasma processing apparatus according to a second aspect of the present invention includes a processing container having a dielectric window on a ceiling, a coiled RF antenna disposed on the dielectric window, and a substrate to be processed in the processing container. A substrate holding portion for holding the substrate, a processing gas supply portion for supplying a desired processing gas into the processing vessel in order to perform a desired plasma treatment on the substrate, and a plasma of the processing gas by inductive coupling in the processing vessel. In order to control the plasma density distribution on the substrate in the processing vessel, and a high-frequency power supply unit that supplies the RF antenna with high-frequency power having a frequency suitable for high-frequency discharge of the processing gas A correction coil disposed outside the processing container at a position that can be coupled to the antenna by electromagnetic induction, and a relative up-and-down movement, parallel posture, and inclination between the RF antenna and the correction coil And a handling mechanism for causing the energization or periodic undulations movement.
上記第2の観点によるプラズマ処理装置においては、上記のような構成により、特にRFアンテナと補正コイルとの間で相対的な昇降移動、平行姿勢、傾斜姿勢または周期的起伏運動を行わせる構成により、上記第1の観点によるプラズマ処理装置と同様の作用効果が得られるだけでなく、補正コイル効果(コアなプラズマの密度を局所的に低減させる効果)の度合いあるいは基板近傍のプラズマ密度分布を方位角方向において一層容易かつ精細に均一化し、あるいは任意に制御することができる。 In the plasma processing apparatus according to the second aspect, with the above-described configuration, in particular, a configuration in which a relative up / down movement, a parallel posture, a tilted posture, or a periodic undulation motion is performed between the RF antenna and the correction coil. In addition to the same effects as the plasma processing apparatus according to the first aspect, the degree of the correction coil effect (the effect of locally reducing the density of the core plasma) or the plasma density distribution near the substrate is oriented. It can be more easily and finely uniform in the angular direction, or can be controlled arbitrarily.
本発明のプラズマ処理方法は、天井に誘電体の窓を有する処理容器と、前記誘電体窓の上に配置されるコイル状のRFアンテナと、前記処理容器内で被処理基板を保持する基板保持部と、前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために、処理ガスの高周波放電に適した周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と有するプラズマ処理装置において前記基板に所望のプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、前記処理容器の外に前記RFアンテナと電磁誘導により結合可能な補正コイルを前記RFアンテナと平行に配置し、前記RFアンテナに対して前記補正コイルを平行に保ちつつ、前記RFアンテナと前記補正コイルとの間の距離間隔を可変制御して、前記基板上のプラズマ密度分布を制御する。 The plasma processing method of the present invention includes a processing container having a dielectric window on a ceiling, a coiled RF antenna disposed on the dielectric window, and a substrate holding for holding a substrate to be processed in the processing container. For generating a plasma of the processing gas by inductive coupling in the processing container, and a processing gas supply section for supplying a desired processing gas into the processing container in order to perform a desired plasma processing on the substrate A plasma processing method for performing desired plasma processing on the substrate in a plasma processing apparatus having a high-frequency power supply unit that supplies high-frequency power having a frequency suitable for high-frequency discharge of a processing gas to the RF antenna, A correction coil that can be coupled to the RF antenna by electromagnetic induction is arranged in parallel with the RF antenna, and the correction coil is kept parallel to the RF antenna. One, the distance interval between the RF antenna and the correction coil variably controlled to, controlling the plasma density distribution on the substrate.
本発明のプラズマ処理方法においては、上記のような技法により、特に処理容器の外にRFアンテナと電磁誘導により結合可能な補正コイルをRFアンテナと平行に配置し、RFアンテナに対して補正コイルを平行に保ちつつ、RFアンテナと補正コイルとの間の距離間隔を可変制御することにより、高周波給電部よりRFアンテナに高周波電力を供給したときに、RFアンテナを流れる高周波電流によってアンテナ導体の周りに発生するRF磁界に対する補正コイルの作用(コイル導体と重なる位置辺りで誘導結合により生成されるコアなプラズマの密度を局所的に低減させる作用効果)を定型的かつ安定に得ることが可能であり、しかもそのような補正コイル効果(コアなプラズマの密度を局所的に低減させる効果)の度合いを略リニアに制御することもできる。これによって、基板保持部上の基板の近傍でプラズマ密度分布を任意かつ精細に制御することが可能であり、プラズマプロセスの均一性の向上も容易に達成できる。 In the plasma processing method of the present invention, the correction coil that can be coupled to the RF antenna and electromagnetic induction is arranged in parallel with the RF antenna, in particular, outside the processing container by the technique as described above, and the correction coil is attached to the RF antenna. By keeping the parallel and variably controlling the distance interval between the RF antenna and the correction coil, when high-frequency power is supplied to the RF antenna from the high-frequency power feeding unit, the high-frequency current flowing through the RF antenna causes the antenna conductor to surround the antenna conductor. The action of the correction coil against the generated RF magnetic field (the action effect of locally reducing the density of the core plasma generated by inductive coupling around the position overlapping the coil conductor) can be obtained in a fixed and stable manner. Moreover, the degree of the correction coil effect (effect of locally reducing the density of the core plasma) is substantially linear. It is also possible to control. This makes it possible to arbitrarily and finely control the plasma density distribution in the vicinity of the substrate on the substrate holding unit, and to easily improve the uniformity of the plasma process.
本発明のプラズマ処理装置またはプラズマ処理方法によれば、上記のような構成および作用により、プラズマ生成用のRFアンテナや高周波給電部に特別な細工を必要とせずに、簡易な補正コイルを用いてプラズマ密度分布を自在かつ精細に制御することができる。 According to the plasma processing apparatus or the plasma processing method of the present invention, with the above-described configuration and operation, a simple correction coil is used without requiring any special work on the RF antenna for generating plasma or the high-frequency power feeding unit. The plasma density distribution can be freely and finely controlled.
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
[実施形態1]
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[Embodiment 1]
図1〜図8につき、本発明の第1の実施形態を説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に、第1の実施形態における誘導結合型プラズマ処理装置の構成を示す。この誘導結合型プラズマ処理装置は、平面コイル形のRFアンテナを用いるプラズマエッチング装置として構成されており、たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属製の円筒型真空チャンバ(処理容器)10を有している。チャンバ10は、保安接地されている。
FIG. 1 shows the configuration of an inductively coupled plasma processing apparatus according to the first embodiment. This inductively coupled plasma processing apparatus is configured as a plasma etching apparatus using a planar coil type RF antenna, and has a cylindrical vacuum chamber (processing vessel) 10 made of metal such as aluminum or stainless steel. . The
先ず、この誘導結合型プラズマエッチング装置においてプラズマ生成に関係しない各部の構成を説明する。 First, the configuration of each part not related to plasma generation in this inductively coupled plasma etching apparatus will be described.
チャンバ10内の下部中央には、被処理基板としてたとえば半導体ウエハWを載置する円板状のサセプタ12が高周波電極を兼ねる基板保持台として水平に配置されている。このサセプタ12は、たとえばアルミニウムからなり、チャンバ10の底から垂直上方に延びる絶縁性の筒状支持部14に支持されている。
A disc-shaped
絶縁性筒状支持部14の外周に沿ってチャンバ10の底から垂直上方に延びる導電性の筒状支持部16とチャンバ10の内壁との間に環状の排気路18が形成され、この排気路18の上部または入口に環状のバッフル板20が取り付けられるとともに、底部に排気ポート22が設けられている。チャンバ10内のガスの流れをサセプタ12上の半導体ウエハWに対して軸対象に均一にするためには、排気ポート22を円周方向に等間隔で複数設ける構成が好ましい。
An
各排気ポート22には排気管24を介して排気装置26が接続されている。排気装置26は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、チャンバ10内のプラズマ処理空間を所望の真空度まで減圧することができる。チャンバ10の側壁の外には、半導体ウエハWの搬入出口27を開閉するゲートバルブ28が取り付けられている。
An
サセプタ12には、RFバイアス用の高周波電源30が整合器32および給電棒34を介して電気的に接続されている。この高周波電源30は、半導体ウエハWに引き込むイオンのエネルギーを制御するのに適した一定周波数(13.56MHz以下)の高周波RFLを可変のパワーで出力できるようになっている。整合器32は、高周波電源30側のインピーダンスと負荷(主にサセプタ、プラズマ、チャンバ)側のインピーダンスとの間で整合をとるためのリアクタンス可変の整合回路を収容している。その整合回路の中に自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサが含まれている。
A high
サセプタ12の上面には、半導体ウエハWを静電吸着力で保持するための静電チャック36が設けられ、静電チャック36の半径方向外側に半導体ウエハWの周囲を環状に囲むフォーカスリング38が設けられる。静電チャック36は導電膜からなる電極36aを一対の絶縁膜36b,36cの間に挟み込んだものであり、電極36aには高圧の直流電源40がスイッチ42および被覆線43を介して電気的に接続されている。直流電源40より印加される高圧の直流電圧により、静電力で半導体ウエハWを静電チャック36上に吸着保持することができる。
On the upper surface of the
サセプタ12の内部には、たとえば円周方向に延びる環状の冷媒室または冷媒流路44が設けられている。この冷媒室44には、チラーユニット(図示せず)より配管46,48を介して所定温度の冷媒たとえば冷却水cwが循環供給される。冷媒の温度によって静電チャック36上の半導体ウエハWの処理中の温度を制御できる。これと関連して、伝熱ガス供給部(図示せず)からの伝熱ガスたとえばHeガスが、ガス供給管50を介して静電チャック36の上面と半導体ウエハWの裏面との間に供給される。また、半導体ウエハWのローディング/アンローディングのためにサセプタ12を垂直方向に貫通して上下移動可能なリフトピンおよびその昇降機構(図示せず)等も設けられている。
Inside the
次に、この誘導結合型プラズマエッチング装置においてプラズマ生成に関係する各部の構成を説明する。 Next, the configuration of each part related to plasma generation in this inductively coupled plasma etching apparatus will be described.
チャンバ10の天井には、サセプタ12から比較的大きな距離間隔を隔てて、たとえば石英板からなる円形の誘電体窓52が気密に取り付けられている。この誘電体窓52の上には、通常はチャンバ10またはサセプタ12と同軸に、コイル状のRFアンテナ54が水平に配置されている。このRFアンテナ54は、好ましくは、たとえばスパイラルコイル(図2A)または各一周内で半径一定の同心円コイル(図2B)の形体を有しており、絶縁体からなるアンテナ固定部材(図示せず)によって誘電体窓52の上に固定されている。
A
RFアンテナ54の一端には、プラズマ生成用の高周波電源56の出力端子が整合器58および給電線60を介して電気的に接続されている。RFアンテナ54の他端は、図示省略するが、アース線を介して電気的にグランド電位に接続されている。
One end of the
高周波電源56は、高周波放電によるプラズマの生成に適した一定周波数(13.56MHz以上)の高周波RFHを可変のパワーで出力できるようになっている。整合器58は、高周波電源56側のインピーダンスと負荷(主にRFアンテナ、プラズマ、補正コイル)側のインピーダンスとの間で整合をとるためのリアクタンス可変の整合回路を収容している。
The high-
チャンバ10内の処理空間に処理ガスを供給するための処理ガス供給部は、誘電体窓52より幾らか低い位置でチャンバ10の側壁の内部(または外)に設けられる環状のマニホールドまたはバッファ部62と、円周方向に等間隔でバッファ部62からプラズマ生成空間に臨む多数の側壁ガス吐出孔64と、処理ガス供給源66からバッファ部62まで延びるガス供給管68とを有している。処理ガス供給源66は、流量制御器および開閉弁(図示せず)を含んでいる。
A processing gas supply unit for supplying a processing gas to the processing space in the
この誘導結合型プラズマエッチング装置は、チャンバ10内の処理空間に生成される誘導結合プラズマの密度分布を径方向で可変制御するために、チャンバ10の天板つまり誘電体窓54の上に設けられた大気圧空間のアンテナ室内に、RFアンテナ54と電磁誘導により結合可能な補正コイル70と、この補正コイル70をRFアンテナ54に対して平行に(つまり水平に)保ちつつ、RFアンテナ54と補正コイル70との間の距離間隔を可変制御するためのアンテナ−コイル間隔制御部72とを備えている。補正コイル70およびアンテナ−コイル間隔制御部72の詳細な構成および作用は後に説明する。
This inductively coupled plasma etching apparatus is provided on the top plate of the
主制御部74は、たとえばマイクロコンピュータを含み、このプラズマエッチング装置内の各部たとえば排気装置26、高周波電源30,56、整合器32,58、静電チャック用のスイッチ42、処理ガス供給源66、アンテナ−コイル間隔制御部72、チラーユニット(図示せず)、伝熱ガス供給部(図示せず)等の個々の動作および装置全体の動作(シーケンス)を制御する。
The
この誘導結合型プラズマエッチング装置において、エッチングを行なうには、先ずゲートバルブ28を開状態にして加工対象の半導体ウエハWをチャンバ10内に搬入して、静電チャック36の上に載置する。そして、ゲートバルブ28を閉めてから、処理ガス供給源66よりガス供給管68、バッファ部62および側壁ガス吐出孔64を介してエッチングガス(一般に混合ガス)を所定の流量および流量比でチャンバ10内に導入し、排気装置26によりチャンバ10内の圧力を設定値にする。さらに、高周波電源56をオンにしてプラズマ生成用の高周波RFHを所定のRFパワーで出力させ、整合器58,給電線60を介してRFアンテナ54に高周波RFHの電流を供給する。一方、高周波電源30をオンにしてイオン引き込み制御用の高周波RFLを所定のRFパワーで出力させ、この高周波RFLを整合器32および給電棒34を介してサセプタ12に印加する。また、伝熱ガス供給部より静電チャック36と半導体ウエハWとの間の接触界面に伝熱ガス(Heガス)を供給するとともに、スイッチ42をオンにして静電チャック36の静電吸着力により伝熱ガスを上記接触界面に閉じ込める。
In order to perform etching in this inductively coupled plasma etching apparatus, the
側壁ガス吐出孔64より吐出されたエッチングガスは、誘電体窓52の下の処理空間に均一に拡散する。RFアンテナ54を流れる高周波RFHの電流によって、磁力線が誘電体窓52を貫通してチャンバ内のプラズマ生成空間を通過するようなRF磁界がRFアンテナ54の周りに発生し、このRF磁界の時間的な変化によって処理空間の方位角方向にRF誘導電界が発生する。そして、この誘導電界によって方位角方向に加速された電子がエッチングガスの分子や原子と電離衝突を起こし、ドーナツ状のプラズマが生成される。このドーナツ状プラズマのラジカルやイオンは広い処理空間で四方に拡散し、ラジカルは等方的に降り注ぐようにして、イオンは直流バイアスに引っぱられるようにして、半導体ウエハWの上面(被処理面)に供給される。こうしてウエハWの被処理面にプラズマの活性種が化学反応と物理反応をもたらし、被加工膜が所望のパターンにエッチングされる。
The etching gas discharged from the side wall gas discharge holes 64 is uniformly diffused into the processing space below the
このプラズマエッチング装置は、上記のようにRFアンテナ54に近接する誘電体窓52の下で誘導結合のプラズマをドーナツ状に生成し、このドーナツ状のプラズマを広い処理空間内で分散させて、サセプタ12近傍(つまり半導体ウエハW上)でプラズマの密度を平均化するようにしている。ここで、ドーナツ状プラズマの密度は、誘導電界の強度に依存し、ひいてはRFアンテナ54に供給される高周波RFHのパワー(より正確にはRFアンテナ54を流れる電流)の大きさに依存する。すなわち、高周波RFHのパワーを高くするほど、ドーナツ状プラズマの密度が高くなり、プラズマの拡散を通じてサセプタ12近傍でのプラズマの密度は全体的に高くなる。一方で、ドーナツ状プラズマが四方(特に径方向)に拡散する形態は主にチャンバ10内の圧力に依存し、圧力を低くするほど、チャンバ10の中心部にプラズマが多く集まって、サセプタ12近傍のプラズマ密度分布が中心部で盛り上がる傾向がある。また、RFアンテナ54に供給される高周波RFHのパワーやチャンバ10内に導入される処理ガスの流量等に応じてドーナツ状プラズマ内のプラズマ密度分布が変わることもある。
This plasma etching apparatus generates inductively-coupled plasma in a donut shape under the
ここで「ドーナツ状のプラズマ」とは、チャンバ10の径方向内側(中心部)にプラズマが立たず径方向外側にのみプラズマが立つような厳密にリング状のプラズマに限定されず、むしろチャンバ10の径方向内側より径方向外側のプラズマの体積または密度が大きいことを意味する。また、処理ガスに用いるガスの種類やチャンバ10内の圧力の値等の条件によっては、ここで云う「ドーナツ状のプラズマ」にならない場合もある。
Here, the “doughnut-shaped plasma” is not limited to a strictly ring-shaped plasma in which plasma does not stand on the radially inner side (center portion) of the
この誘導結合型プラズマエッチング装置では、サセプタ12近傍のプラズマ密度分布を径方向で均一化するうえで、RFアンテナ54の発生するRF磁界に対して補正コイル70により電磁界的な補正をかけるとともに、プロセス条件(チャンバ10内の圧力等)に応じてアンテナ−コイル間隔制御部72により補正コイル70の高さ位置を可変するようにしている。
In the inductively coupled plasma etching apparatus, the plasma density distribution in the vicinity of the
以下、このプラズマエッチング装置における主要な特徴部分である補正コイル70およびアンテナ−コイル間隔制御部72の構成および作用を説明する。
Hereinafter, the configuration and operation of the
補正コイル70は、両端の閉じた円環状の単巻コイルまたは複巻コイルからなり、RFアンテナ54に対して同軸に配置され、径方向においてコイル導体がRFアンテナ54の内周と外周との間(好ましくは真ん中付近)に位置するようなコイル径を有する。補正コイル70の材質は、導電率の高いたとえば銅系の金属が好ましい。
The
なお、本発明において「同軸」とは、複数のコイルまたはアンテナのそれぞれの中心軸線が互いに重なっている位置関係であり、それぞれのコイル面またはアンテナ面が軸方向または縦方向で互いにオフセットしている場合だけでなく同一面上で一致している場合(同心状の位置関係)も含む。 In the present invention, “coaxial” means a positional relationship in which the central axes of a plurality of coils or antennas overlap each other, and the respective coil surfaces or antenna surfaces are offset from each other in the axial direction or the vertical direction. This includes not only the case but also the case of matching on the same plane (concentric positional relationship).
アンテナ−コイル間隔制御部72は、補正コイル70を保持する絶縁性の水平支持板74と、この水平支持板74にボールネジ76を介して作動結合され、ボールネジ76の送りネジ76aを回転させて補正コイル70の高さ位置を可変するステッピングモータ78と、このステッピングモータ78およびボールネジ76を通じて補正コイル70の高さ位置を可変制御するコイル高さ制御部80と、水平支持板74を水平に保ったまま上下(鉛直)方向に案内するためのガイド棒82とを有している。
The antenna-coil
より詳しくは、補正コイル70は、絶縁性のコイル固定部材(図示せず)によって水平支持板74に水平に取り付けられている。水平支持板74には、送りネジ76aと螺合するナット部76bが取り付けられており、ガイド棒82を摺動可能に通す貫通孔84も形成されている。ボールネジ76の送りネジ76aは、鉛直方向に延びて、ステッピングモータ78の回転軸に直接または減速機構(図示せず)を介して結合されている。
More specifically, the
ステッピングモータ78が作動して送りネジ76aを回転させると、ボールネジ76のナット部76b側の水平支持板74が送りネジ76aに沿って昇降移動し、補正コイル70は水平支持板74と一体に水平姿勢を保ったまま鉛直方向で移動する。コイル高さ制御部80は、主制御部74より補正コイル70の高さ位置(目標値または設定値)を指示する信号を受け取り、ステッピングモータ78の回転方向および回転量を制御して、水平支持板74の昇降量を制御し、補正コイル70の高さ位置を目標値に合わせる。
When the stepping
図示の構成例では、水平支持板74に複数箇所で作動結合される複数のボールネジ76を複数のステッピングモータ78によりそれぞれ個別に駆動している。別の構成例として、1つのステッピングモータ78によりプーリやベルト機構を介してそれら複数のボールネジ76を同時に駆動する構成も可能である。
In the illustrated configuration example, a plurality of ball screws 76 that are operatively coupled to the
この実施形態では、補正コイル70の高さ位置を実測して、その実測値Sh70をコイル高さ制御部80にフィードバックするリニアスケール84も備えている。このリニアスケール84は、水平支持板74に取り付けられた鉛直方向に延びる目盛部86と、この目盛部86の目盛を光学的に読み取るためにチャンバ10の本体または延長部に取り付けられた目盛読取部88とで構成されている。コイル高さ制御部80は、補正コイル70の目標高さ位置をリニアスケール84で得られる実測値Sh70に一致させることもできるようになっている。
In this embodiment, a
アンテナ−コイル間隔制御部72は、上記のような構成により、水平に配置されたRFアンテナ54に対して補正コイル70を平行(水平)に保ちつつ、RFアンテナ54に対する補正コイル70の相対的な高さ位置を一定の範囲(たとえば1mm〜50mm)内で任意かつ精細に可変できるようになっている。好ましくは、補正コイル70の高さ位置の上限値は、RFアンテナ54の発生するRF磁界に対して実質的な影響を与えないほど、つまり補正コイル70が無い場合と同等の遠い位置に設定されてよい。また、補正コイル70の高さ位置の下限値は、RFアンテナ54に接触しない限りでRFアンテナ54の発生するRF磁界に対する影響度が最大になるような接近位置に設定されてよい。
The antenna-coil
ここで、補正コイル70の基本的な作用を説明する。
Here, the basic operation of the
先ず、図3Aに示すように、補正コイル70の高さ位置を上限値付近に設定したときは、RFアンテナ54を流れる高周波RFHの電流によってアンテナ導体の周りに発生するRF磁界Hは、補正コイル70から何の影響も受けずに誘電体窓52の下の処理空間を半径方向に通過するループ状の磁力線を形成する。
First, as shown in FIG. 3A, when the height position of the
処理空間における磁束密度の半径方向(水平)成分Brは、チャンバ10の中心(O)と周辺部では高周波RFHの電流の大きさに関係なく常に零であり、半径方向においてRFアンテナ54の内周と外周のちょうど中間辺り(以下、「アンテナミドル部」と称する。)と重なる位置で極大になり、高周波RFHの電流が大きいほどその極大値が高くなる。RF磁界Hによって生成される方位角方向の誘導電界の強度分布も、半径方向において磁束密度Brと同様のプロファイルになる。こうして、誘電体窓52の近くでRFアンテナ54と同軸にドーナツ状プラズマが形成される。
The radial (horizontal) component Br of the magnetic flux density in the processing space is always zero at the center (O) and the peripheral portion of the
そして、このドーナツ状プラズマが処理空間で四方(特に半径方向)に拡散する。上述したように、その拡散形態はチャンバ10内の圧力に依存するが、一例として図3Aに示すように、サセプタ12近傍の径方向で電子密度(プラズマ密度)が相対的にアンテナミドル部と対応する位置で高く(極大のままで)中心部と周辺部で落ち込むようなプロファイルを示す場合がある。
This donut-shaped plasma diffuses in all directions (particularly in the radial direction) in the processing space. As described above, the diffusion form depends on the pressure in the
このような場合に、図3Bに示すように、補正コイル70の高さ位置をたとえば下限値付近まで下げると、RFアンテナ54を流れる高周波RFHの電流によってアンテナ導体の周りに発生するRF磁界Hは、補正コイル70により電磁誘導の反作用の影響を受ける。この電磁誘導の反作用は、補正コイル70のループ内を貫く磁力線(磁束)の変化に逆らおうとする作用であり、補正コイル70のループ内に誘導起電力が発生して電流が流れる。
In such a case, as shown in FIG. 3B, when the height position of the
こうして、補正コイル70からの電磁誘導の反作用により、補正コイル70のコイル導体(特にアンテナミドル部)の略真下の位置で、誘電体窓52近くの処理空間における磁束密度の半径方向(水平)成分Brが局所的に弱められ、それによって方位角方向の誘導電界の強度も、磁束密度Brと同様にアンテナミドル部と対応する位置で局所的に弱められる。結果として、サセプタ12近傍で電子密度(プラズマ密度)が径方向でほどよく均一化される。
Thus, due to the reaction of electromagnetic induction from the
図3Aに示すようなプラズマの拡散形態は一例であり、たとえば圧力が低いときは、チャンバ10の中心部にプラズマが集まりすぎて、図4Aに示すようにサセプタ12近傍の電子密度(プラズマ密度)が相対的に中心部で極大となるような山形のプロファイルを示す場合がある。
The plasma diffusion form as shown in FIG. 3A is an example. For example, when the pressure is low, the plasma gathers too much in the center of the
このような場合でも、図4Bに示すように、補正コイル70をたとえば下限値付近まで下げると、図示のように、補正コイル70のコイル導体と重なるミドル部の位置で、誘電体窓52近くの処理空間における磁束密度の半径方向(水平)成分Brが局所的に弱められ、それによってチャンバ中心部ヘのプラズマの集中が弱まり、サセプタ12近傍のプラズマ密度が径方向でほどよく均一化される。
Even in such a case, as shown in FIG. 4B, when the
本発明者は、上記のような補正コイル70の作用を電磁界シミュレーションにより検証した。すなわち、RFアンテナ54に対する補正コイル70の相対的高さ位置(距離間隔)をパラメータとし、パラメータの値を5mm、10m、20mm、無限大(補正コイル無し)の4通りに選んで、ドーナツ状プラズマ内部(上面から5mmの位置)の半径方向の電流密度分布(プラズマ密度分布に相当)を求めたところ、図5に示すような検証結果が得られた。
The inventor verified the operation of the
この電磁界シミュレーションでは、RFアンテナ54の外径(半径)を250mmに設定し、補正コイル70の内周半径および外周半径をそれぞれ100mmおよび130mmに設定した。RFアンテナ54の下方のチャンバ内処理空間で誘導結合により生成されるドーナツ状のプラズマは、円盤形状の抵抗体で模擬し、この抵抗体の直径を500mm、抵抗率を100Ωcm、表皮厚さを10mmに設定した。プラズマ生成用の高周波RFHの周波数は13.56MHzとした。
In this electromagnetic field simulation, the outer diameter (radius) of the
図5から、RFアンテナ54と電磁誘導で結合する高さ位置に補正コイル70を配置すると、ドーナツ状プラズマ内のプラズマ密度は補正コイル70のコイル導体と重なる位置(図示の例ではアンテナミドル部と重なる位置)付近で局所的に低減することと、RFアンテナ54に補正コイル70を近づけるほどその局所的低減の度合いが略リニアに大きくなることがわかる。
From FIG. 5, when the
この実施形態では、上記のように、補正コイル70をRFアンテナ54に対して同軸に配置し、径方向においてRFアンテナ54の内周と外周との間に(好ましくはアンテナミドル部と対向して)補正コイル70のコイル導体が位置するように構成している。そして、アンテナ−コイル間隔制御部72により、水平のRFアンテナ54に対して補正コイル70を平行(水平)に保ちつつ、RFアンテナ54に対する補正コイル70の相対的高さ位置を一定の範囲(たとえば1mm〜50mm)内で任意かつ精細に可変できるように構成しているので、電磁界シミュレーションで検証した図5の特性を装置的に実現し、プラズマ密度分布制御の自由度および精度を大きく向上させることができる。
In this embodiment, as described above, the
この実施形態における誘導結合型プラズマエッチング装置は、たとえば、基板表面の多層膜を複数のステップで連続的にエッチング加工するアプリケーションに好適に適用できる。以下、図6に示すような多層レジスト法に係る本発明の実施例について説明する。 The inductively coupled plasma etching apparatus in this embodiment can be suitably applied to, for example, an application that continuously etches a multilayer film on a substrate surface in a plurality of steps. Examples of the present invention relating to the multilayer resist method as shown in FIG. 6 will be described below.
図6において、加工対象の半導体ウエハWの主面には、本来の被加工膜(たとえばゲート用のSi膜)100の上に最下層(最終マスク)としてSiN層102が形成され、その上に中間層として有機膜(たとえばカーボン)104が形成され、その上にSi含有の反射防止膜(BARC)106を介して最上層のフォトレジスト108が形成される。SiN層102、有機膜104および反射防止膜106の成膜にはCVD(化学的真空蒸着法)あるいはスピンオンによる塗布膜が用いられ、フォトレジスト108のパターニングにはフォトリソグラフィが用いられる。
In FIG. 6, a
最初に、第1ステップのエッチングプロセスとして、図6の(A)に示すようにパターニングされたフォトレジスト108をマスクとしてSi含有反射防止膜106をエッチングする。この場合、エッチングガスにはCF4/O2の混合ガスが用いられ、チャンバ10内の圧力は比較的低く、たとえば10mTorrに設定される。
First, as a first step etching process, the Si-containing
次に、第2ステップのエッチングプロセスとして、図6の(B)に示すようにフォトレジスト108および反射防止膜106をマスクとして有機膜104をエッチング加工する。この場合、エッチングガスにはO2の単ガスが用いられ、チャンバ10内の圧力は更に低く、たとえば5mTorrに設定される。
Next, as a second step etching process, as shown in FIG. 6B, the
最後に、第3ステップのエッチングプロセスとして、図6の(C)、(D)に示すように、パターニングされた反射防止膜106および有機膜104をマスクとしてSiN膜102をエッチング加工する。この場合、エッチングガスにはCHF3/CF4/Ar/O2の混合ガスが用いられ、チャンバ10内の圧力は比較的高く、たとえば50mTorrに設定される。
Finally, as a third step etching process, as shown in FIGS. 6C and 6D, the
上記のようなマルチステップのエッチングプロセスにおいては、ステップ毎にプロセス条件の全部または一部(特にチャンバ10内の圧力)が切り換わり、それによって処理空間内でドーナツ状プラズマの拡散する形態が変化する。ここで、補正コイル70を全然機能(通電)させない場合は、第1および第2ステップのプロセス(圧力10mTorr以下)では図4Aのようにサセプタ12近傍の電子密度(プラズマ密度)が相対的に中心部で顕著に盛り上がるような急峻な山形のプロファイルが現れ、第3ステップのプロセス(圧力50mTorr)では中心部がわずかに盛り上がるような緩やかな山形のプロファイルが現れるものとする。
In the multi-step etching process as described above, all or a part of the process conditions (particularly the pressure in the chamber 10) is switched for each step, thereby changing the form of diffusion of the donut-shaped plasma in the processing space. . Here, when the
この実施形態によれば、たとえばプロセスレシピにおいて、通常のプロセス条件(高周波のパワー、圧力、ガス種、ガス流量等)に追加する仕方で、またはそれらと連関させる仕方で、補正コイル70の高さ位置をレシピ情報またはプロセスパラメータの1つとして設定する。そして、上記のようなマルチステップ方式のエッチングプロセスを実行する際に、主制御部74が補正コイル70の高さ位置設定値を表すデータをメモリから読み出し、各ステップ毎にコイル高さ制御部80を通じて補正コイル70の高さ位置を設定値(目標値)に合わせる。
According to this embodiment, the height of the
したがって、上記のような多層レジスト法のエッチングプロセス(図6)においては、図7に示すように、第1ステップ(10mTorr)では比較的低い設定位置h1に、第2ステップ(5mTorr)では更に低い位置h2に、第3ステップ(50mTorr)では比較的高い位置h3に、補正コイル70の高さ位置をステップ毎に切り換える。
Therefore, in the etching process of the multilayer resist method as described above (FIG. 6), as shown in FIG. 7, the first step (10 mTorr) is set at a relatively low setting position h 1 and the second step (5 mTorr) is further reduced. In the third step (50 mTorr), the height position of the
このように、一枚の半導体ウエハWに対する単一または一連のプラズマ処理を行う中で、プロセス条件の変更、切り換えまたは変化に応じて補正コイル70の高さ位置を可変調整することが可能である。このことにより、枚葉プラズマプロセスの全処理時間または全ステップを通じて、RFアンテナ54を流れる高周波RFHの電流によってアンテナ導体の周りに発生するRF磁界Hに対する補正コイル70の作用(電磁界的な反作用)、つまり補正コイル70のコイル導体と重なる位置辺りでドーナツ状プラズマ内のプラズマ密度を局所的に低減させる効果の度合い(強弱)を任意・精細・リニアに調節することが可能であり、これによって、サセプタ12近傍のプラズマ密度を径方向で均一に保つことも可能である。したがって、プラズマプロセスの均一性を向上させることができる。
As described above, the height position of the
なお、マルチステップ方式において、エッチングプロセスを行わない間は、図7に示すように、補正コイル70の高さ位置を実質的に補正コイル70が無い場合に等しい上限値付近のホームポジションhPに戻しておいてよい。
In the multi-step method, while the etching process is not performed, as shown in FIG. 7, the height position of the
また、各ステップのプロセスを開始する時は、つまりRFアンテナ54に高周波RFHの電流が流れ始める時は、補正コイル70に大きな誘導電流が流れて、プラズマ側にパワーが入り難くなり、プラズマの着火が困難になることもある。そのような場合には、図8に示すように、各ステップのプロセス開始時は、補正コイル70をホームポジションHPにいったん退避させておいてプラズマを安定確実に着火させ、プラズマの着火後(たとえばプロセス開始から一定時間TSの経過後)に予設定の高さ位置hn(n=1,2,3)まで昇降移動させるようにしてよい。
Further, when the process of each step is started, that is, when a high-frequency RF H current starts to flow through the
このように、本発明によれば、プラズマ処理の開始前はRFアンテナ54に対して補正コイル70を十分離しておいて、チャンバ10内でプラズマが着火してから所定時間の経過後に、両者が近づくように補正コイル70(および/またはRFアンテナ54)を昇降移動させてその距離間隔を予設定の値に調節する手法を好適に採ることができる。
As described above, according to the present invention, the
この実施形態では、上述したように、RFアンテナ54に対する補正コイル70の離間距離または高さ位置を可変調整するためのアンテナ−コイル間隔制御部72をボールネジ機構で構成した。しかし、ボールネジ機構の代わりに、たとえば回転体カムあるいはエンドカム等の立体カム機構を用いることも可能である。すなわち、詳細な構成は図示省略するが、アンテナ−コイル間隔制御部72の別の実施例として、補正コイル70をRFアンテナ54と平行に保持する絶縁性のコイル保持体と、このコイル保持体に回転体を有する立体カム機構を介して結合され、この立体カム機構の回転体を回転させて補正コイル70の高さ位置を可変するモータと、このモータの回転方向および回転量を制御して補正コイル70の高さ位置を制御するコイル高さ制御部とを有する構成も可能である。
In this embodiment, as described above, the antenna-coil
あるいは、アンテナ−コイル間隔制御部72において補正コイル70の高さ位置を可変調節するための別の実施例として、昇降機構にラック&ピニオンやピストン等の非回転型昇降軸を用いることも可能である。また、昇降機構の駆動源としては、モータの他にも、たとえばエアシリンダを使用してもよい。駆動源にモータを用いる場合は、ステッピングモータに限らず、ACモータ、DCモータ、リニアモータ等でもよい。
Alternatively, as another embodiment for variably adjusting the height position of the
補正コイル70の任意の高さ位置を測定ないしフィードバックする手段としては、上記実施形態におけるリニアスケール84の他にも、たとえばエンコーダを用いることができる。また、補正コイル70を移動させて所定の高さ位置に位置決めする場合は、フォトセンサやリミットスイッチ等の位置センサを好適に使用することができる。
[実施形態2]
As a means for measuring or feeding back an arbitrary height position of the
[Embodiment 2]
次に、図9〜図14につき、本発明の第2の実施形態を説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
この第2の実施形態のプラズマエッチング装置では、サセプタ12近傍のプラズマ密度分布を径方向で均一化するうえで、RFアンテナ54の発生するRF磁界に対してコンデンサ付きの補正コイル90により電磁界的な補正をかけるとともに、アンテナ−コイル間隔制御部72によりコンデンサ付き補正コイル90の高さ位置を可変制御できるようにしている。
In the plasma etching apparatus of the second embodiment, the plasma density distribution in the vicinity of the
以下、この誘導結合型プラズマエッチング装置における主要な特徴部分であるコンデンサ付き補正コイル90の構成および作用を説明する。
Hereinafter, the configuration and operation of the
補正コイル90は、図9に示すように、両端が切れ目(ギャップ)Gを挟んで開放した単巻コイルまたは複巻コイルからなり、その切れ目Gに固定コンデンサ94を設けている。この固定コンデンサ94は、後述するように、たとえばフィルムコンデンサあるいはセラミックコンデンサのような市販の汎用タイプでもよく、あるいは補正コイル90に一体に作り込まれる特注品または一品製作品でもよい。
As shown in FIG. 9, the
補正コイル90は、好ましくは、RFアンテナ54に対して同軸に配置され、径方向においてコイル導体がRFアンテナ54の内周と外周との間(たとえばちょうど中間辺り)に位置するようなコイル径を有する。方位角方向における補正コイル90の配置の向きは、たとえば図示のように、固定コンデンサ94の位置(つまり切れ目Gの位置)がRFアンテナ54のRF入出力用の切れ目Gの位置と重なっている。補正コイル90のコイル導体の材質は、導電率の高い金属、たとえば銀メッキの銅が好ましい。
The
ここで、固定コンデンサ94付きの補正コイル90の作用を説明する。本発明者は、この実施形態の誘導結合形プラズマエッチング装置について次のような電磁界シミュレーションを実施した。
Here, the operation of the
すなわち、RFアンテナ54に対する補正コイル90の相対的高さ位置(距離間隔)hをパラメータとし、パラメータhの値を5mm、10m、20mm、無限大(補正コイル無し)の4通りに選んで、チャンバ10内のドーナツ状プラズマ内部(上面から5mmの位置)の半径方向の電流密度分布(プラズマ密度分布に相当)を求めたところ、各コイル高さ位置で図10に示すようなプロファイルが得られた。
That is, the relative height position (distance interval) h of the
この電磁界シミュレーションでは、RFアンテナ54の外径(半径)を250mmに設定し、補正コイル90の内径(半径)および外径(半径)をそれぞれ100mmおよび130mmに設定し、補正コイル90の容量(固定コンデンサ94のキャパシタンス)を600pFに設定した。RFアンテナ54の下方のチャンバ内処理空間で誘導結合により生成されるドーナツ状のプラズマは、図9に示すような円盤形状の抵抗体95で模擬し、この抵抗体95の直径を500mm、抵抗率を100Ωcm、表皮厚さを10mmに設定した。プラズマ生成用の高周波RFHの周波数は13.56MHzとした。
In this electromagnetic field simulation, the outer diameter (radius) of the
なお、補正コイル90の容量を無限大に設定し(固定コンデンサ94を外して補正コイル90の両端を短絡させた場合に相当する)、他はすべて上記と同じ条件の下で同様の電磁界シミュレーションを行うと、各コイル高さ位置で図5に示すようなプロファイルが得られる。
The capacitance of the
図10の(a)に示すように、RFアンテナ54に補正コイル90を近づけるほど、ドーナツ状プラズマのプラズマ密度分布は、補正コイル90のコイル導体と重なる位置(r=110〜130mm)付近だけが局所的に高くなって、それよりも径方向の内側および外側の位置では補正コイル90が無いときよりも低くなるような傾向を示す。そして、図10の(b)に示すように、この傾向は、RFアンテナ54から補正コイル90を離すほど、弱まることがわかる。さらに、図10の(c)に示すように、RFアンテナ54に対して補正コイル90を適度(h=20mm)に遠ざけると、補正コイル90のコイル導体と重なる位置(r=110〜130mm)を境に径方向の内側の領域(r=0〜110mm)よりも外側の領域(r=130〜250mm)の方がプラズマ密度は数段高くなることもわかる。
As shown in FIG. 10A, the closer the
この実施形態では、アンテナ−コイル間隔制御部72により、水平のRFアンテナ54に対して補正コイル90を平行(水平)に保ちつつ、RFアンテナ54に対する補正コイル90の相対的高さ位置を一定の範囲(たとえば1mm〜50mm)内で任意かつ精細に可変できるようにしているので、電磁界シミュレーションにより検証した図10の特性を装置的に実現し、プラズマ密度分布制御の自由度および精度を大きく向上させることができる。
In this embodiment, the antenna-coil
この第2の実施形態において、固定コンデンサ94を可変コンデンサ96で置き換える構成も可能である。その場合は、図11に示すように、可変コンデンサ96のキャパシタンスを可変制御するための容量可変機構98も備えられる。可変コンデンサ96は、たとえばバリコンまたはバリキャップのような市販の汎用タイプでもよく、あるいは補正コイル90に一体に作り込まれる特注品または一品製作品でもよい。
In the second embodiment, a configuration in which the fixed
容量可変機構98は、補正コイル90のループ内に設けられている上記可変コンデンサ96と、この可変コンデンサ96のキャパシタンスを典型的にはメカニカル的な駆動機構または電気的な駆動回路により可変制御する容量制御部100とで構成される。
The
容量制御部100は、可変コンデンサ96のキャパシタンスに関して、主制御部74より容量設定値または容量設定値の基になるレシピ情報あるいはプロセスパラメータ等を制御信号SCを通じて受け取る。さらに、容量制御部100は、コイル容量可変制御用のモニタ信号またはフィードバック信号として、VPP検出器102(図1)からはRFアンテナ54に入力される直前の高周波電圧の波高値VPPを表す信号SVPPを受け取り、コイル電流測定器104からは補正コイル90を流れる誘導電流IINDの電流値(実効値)を表す信号SIINDを受け取る。さらには、RFアンテナ54を流れるアンテナ電流(RF電流)IRFの電流値(実効値)をRF電流計105で測定し、その測定値SIRFを容量制御部100に与えてもよい。VPP検出器102は、整合器58の出力電圧の波高値VPPを測定するために整合器58に常備されているものを利用することができる。コイル電流測定器104は、一例として、電流センサ106と、この電流センサ106の出力信号に基づいてコイル電流IINDの電流値(実効値)を演算するコイル電流測定回路108とで構成される。
The
容量制御部100は、好ましくはマイクロコンピュータを含み、たとえば電流比IIND/IRFまたはVPPのコイル容量依存特性をテーブルメモリにマッピングしておくことも可能であり、主制御部74から送られてくる容量設定値(目標値)あるいはプロセスレシピまたはプロセスパラメータ等の情報に基づいて、さらには上記電流モニタ部またはVPPモニタ部を用いたフィードバック制御等により、当該プロセスに最も適した可変コンデンサ74のキャパシタンスを選択し、あるいは動的に可変することができる。
The
このように、可変コンデンサ96付きの補正コイル90の高さ位置および容量をそれぞれ独立に可変制御することにより、プラズマ密度分布制御の自由度および精度を一層大きく向上させることができる。
As described above, by independently variably controlling the height position and the capacitance of the
図12および図13に、コンデンサ付き補正コイル90の構成例を示す。図12に示す構成例は、補正コイル90に1つの切れ目Gを形成し、この場所に市販品の2端子型コンデンサ(94,96)を取り付ける。図13に示す構成例は、補正コイル90の切れ目Gをそのまま固定コンデンサ94の電極間ギャップとして利用する例である。この切れ目Gに誘電体のフィルム(図示せず)を挿入してもよい。この構成例において、切れ目Gを介して向かい合うコイル導体の一対の開放端部はコンデンサ電極を構成する。このコンデンサ電極は、図15Bに示すように上方(または横)に延びる拡張部120を一体に付けることで、電極面積を任意の大きさに調整することもできる。
12 and 13 show an example of the configuration of the
また、補正コイル90を複数設けることも可能である。たとえば、図14に示すように、コイル径の異なる独立した2つの補正コイル90A,90Bを同心状に並べて配置してもよい。
It is also possible to provide a plurality of correction coils 90. For example, as shown in FIG. 14, two
別の構成例として、図示省略するが、高さ位置の異なる独立した複数の補正コイル90A,90B,・・・を同軸状に並べて配置することも可能である。
[他の実施形態]
As another configuration example, although not shown, it is also possible to arrange a plurality of independent correction coils 90A, 90B,...
[Other Embodiments]
本発明の補正コイル周りの構成または機能に関する別の実施形態として、図15に示すように、コンデンサ付きの補正コイル90をRFアンテナ54と同軸上の位置で回転運動または回転変位させるためのコイル回転機構180を好適に具備することができる。このコイル回転機構180は、たとえば、補正コイル90をRFアンテナ54と同軸で水平に保持する絶縁性の基板保持板182と、この基板保持板182の中心部に鉛直の回転軸184を介して結合されたステッピングモータ186と、このステッピングモータ186を通じて補正コイル90の回転方向、回転速度あるいは回転角を制御する回転制御部188とを有する。ステッピングモータ186と回転軸184との間に減速機構(図示せず)を設けてもよい。なお、アース線55は、RFアンテナ54の他端(高周波出口端)を電気的にグランド電位に接続している。
As another embodiment of the configuration or function around the correction coil of the present invention, as shown in FIG. 15, the coil rotation for rotating or displacing the
この実施例によれば、上記のような構成のコイル回転機構180を備えることにより、たとえば図16Aおよび図16Bに示すように、補正コイル90をその中心軸線Nの回りで回転させ、回転方向、回転速度、回転角、往復運動等を任意に制御または選択することができる。
According to this embodiment, by providing the
たとえば、RFアンテナ54ないしチャンバ10内のプラズマに対する補正コイル90の電磁界的な作用面で切れ目G付近が空間的な特異点を形成する場合には、コイル回転機構180により補正コイル90を一定速度で連続回転させることにより、周回方向で特異点の位置を均し、切れ目の無い両端の閉じた補正コイルのようにすることができる。
For example, when the vicinity of the cut G forms a spatial singular point on the electromagnetic field of the
また、本発明の補正コイルには大きな誘導電流(時にはRFアンテナに流れる電流以上の電流)が流れることもあり、補正コイルの発熱に留意することも大切である。 In addition, a large induction current (sometimes a current greater than the current flowing through the RF antenna) may flow through the correction coil of the present invention, and it is important to pay attention to the heat generated by the correction coil.
この観点から、図17Aに示すように、補正コイル90の近傍に空冷ファンを設置して空冷式で冷却するコイル冷却部を好適に設けることができる。あるいは、図17Bに示すように、補正コイル90を中空の銅製チューブで構成し、その中に冷媒を供給して補正コイル90の過熱を防止するコイル冷却部も好ましい。
From this point of view, as shown in FIG. 17A, a coil cooling unit that cools by an air cooling method by installing an air cooling fan in the vicinity of the
図14〜図17Bに示した実施例はコンデンサ付きの補正コイル90に係わるものであったが、コンデンサ無しの補正コイル70にも同様の構成を適用することができる。
Although the embodiment shown in FIGS. 14 to 17B relates to the
本発明の補正コイル周りの構成または機能に関する他の実施形態として、図18に示すように、チャンバ10の天板(誘電体窓)52の上のアンテナ室内に、補正コイル70(90)の昇降移動のみならず水平姿勢および任意の傾斜姿勢ならびに周期的起伏(ウェービング)運動を可能とするコイルハンドリング機構200を好適に備えることができる。
As another embodiment relating to the configuration or function around the correction coil of the present invention, as shown in FIG. 18, the correction coil 70 (90) is raised and lowered in the antenna chamber above the top plate (dielectric window) 52 of the
このコイルハンドリング機構200は、周回方向に一定の間隔を置いて補正コイル70(90)に絶縁体の継手202A,202B,202Cを介して結合される棒状のコイル支持軸202A,202B,202Cと、これらのコイル支持軸204A,204B,204Cを鉛直方向で伸縮または進退移動させる直動式の電動アクチエータ206A,206B,206Cとを有している。
The
電動アクチエータ206A,206B,206Cは、天板(誘電体窓)52の上方で水平に架設された環状の支持板208に120°間隔で円周上に取り付けられている。ここで、支持板208は、たとえば、チャンバ10に結合された環状のフランジ部210と、このフランジ部210にたとえば90°間隔で円周上に取り付けられた4本の柱部材212と、これらの柱部材212と支持板208とを繋ぐ水平の梁部214とによって、チャンバ10に固定されている。
The
電動アクチエータ206A,206B,206Cは、主制御部74の制御の下でコイル支持軸202A,202B,202Cの進退移動をそれぞれ任意のタイミング、速度およびストロークで独立に行えるようになっている。継手202A,202B,202Cは、補正コイル70(90)の傾斜姿勢に追従できる関節機能を有しており、補正コイル70(90)が姿勢を変える時にかかる応力を少なくしている。
The
このコイルハンドリング機構200においては、コイル支持軸204A,204B,204Cのストローク量(昇降量)を調節することにより、RFアンテナ54に対して補正コイル70(90)を平行姿勢にすることも、任意の角度および任意の向きで傾斜姿勢にすることも可能である。
In this
さらには、たとえば図20に示すように電動アクチエータ206A,206B,206Cおよびコイル支持軸204A,204B,204Cが一定の位相間隔および同一の振幅で周期的な進退移動を行うことにより、補正コイル70(90)に図21Aおよび図21Bに示すような周期的起伏運動を行わせることもできる。図中、[A],[B],[C]は、コイル支持軸202A,202B,202Cをそれぞれ模式的に表わしている。図示の例では、コイル支持軸204A,204B,204Cの位相間隔を120°とし、振幅を±15mmとしている。なお、通常はこの例のように3相駆動でよいが、たとえば4相駆動とする場合は、位相間隔が90°になる。
Further, for example, as shown in FIG. 20, the
この周期的起伏運動では、補正コイル70(90)の中心Oが高さ基準値(零)の同一位置に固定または静止したまま、補正コイル70(90)の最も高い+15mmのトップ位置HPと最の低い−15mmのボトム位置LPとが点対称の位置で向かい合ったまま周回方向に一定の速度で連続的に移動し、あたかも一定の傾斜姿勢を保って波状に回転しているように見える。図21Aおよび図21Bにおける直線BLは、補正コイル70(90)のボトム位置LPを通る水平線を示し、同一の平面内で周期的に回転移動する。図中、[A],[B],[C]に付している数値は、当該支持軸202A,202B,202Cのその時の振幅値を表わしている。たとえば、「+7.5」は+7.5mmであり、「−15」は−15mmである。
In this periodic undulation movement, the center +0 of the correction coil 70 (90) is fixed or stationary at the same position of the height reference value (zero), and the top position HP and the top position HP of +15 mm, which is the highest of the correction coil 70 (90). It moves continuously at a constant speed in the circumferential direction while facing a low -15 mm bottom position LP at a point-symmetrical position, and appears to rotate in a wavy shape while maintaining a constant inclination posture. A straight line BL in FIGS. 21A and 21B indicates a horizontal line passing through the bottom position LP of the correction coil 70 (90), and rotates and moves periodically in the same plane. In the figure, the numerical values attached to [A], [B], and [C] represent the amplitude values of the
上記のような周期的起伏運動においては、コイル支持軸202A,202B,202Cのストローク量(昇降量)に違いを持たせることによって、補正コイル70(90)の中心O、トップ位置HPおよびボトム位置HPの高さを変えることも可能である。
In the periodic undulation motion as described above, the center O, the top position HP, and the bottom position of the correction coil 70 (90) are made different by varying the stroke amounts (lifting amounts) of the
補正コイル70(90)に上記のような周期的起伏運動を行わせることにより、補正コイル効果(コアなプラズマの密度を局所的に低減させる効果)の度合いあるいは基板近傍のプラズマ密度分布を方位角方向において一層容易かつ精細に均一化し、あるいは任意に制御することができる。 By causing the correction coil 70 (90) to perform the above-described periodic undulation motion, the degree of the correction coil effect (the effect of locally reducing the density of the core plasma) or the plasma density distribution in the vicinity of the substrate can be determined as the azimuth angle. It can be made easier and finer in the direction and can be controlled arbitrarily.
図18の構成例ではRFアンテナ54を固定しているが、RFアンテナ54についても上記コイルハンドリング機構200と同様な構成のアンテナハンドリング機構(図示せず)を設けることにより、RFアンテナ54に昇降移動、水平姿勢、任意の傾斜姿勢または周期的起伏運動を行わせることもできる。
Although the
上述した実施形態における誘導結合型プラズマエッチング装置の構成は一例であり、プラズマ生成機構の各部はもちろん、プラズマ生成に直接関係しない各部の構成も種種の変形が可能である。 The configuration of the inductively coupled plasma etching apparatus in the above-described embodiment is an example, and various modifications can be made to the configuration of each part not directly related to plasma generation as well as each part of the plasma generation mechanism.
たとえば、RFアンテナ54および補正アンテナ70の基本形態として、平面形以外のタイプたとえばドーム形等も可能である。さらには、チャンバ10の天井以外の箇所に設置されるタイプも可能であり、たとえばチャンバ10の側壁の外に設置されるヘリカルタイプも可能である。
For example, as a basic form of the
また、矩形の被処理基板に対するチャンバ構造、矩形のRFアンテナ構造、矩形の補正コイル構造も可能である。 Also, a chamber structure for a rectangular substrate, a rectangular RF antenna structure, and a rectangular correction coil structure are possible.
また、処理ガス供給部においてチャンバ10内に天井から処理ガスを導入する構成も可能であり、サセプタ12に直流バイアス制御用の高周波RFLを印加しない形態も可能である。一方で、複数のRFアンテナまたはアンテナ・セグメントを使用し、複数の高周波電源または高周波給電系統によりそれら複数RFアンテナ(またはアンテナ・セグメント)にプラズマ生成用の高周波電力をそれぞれ個別に供給する方式のプラズマ装置にも本発明は適用可能である。
Further, the processing gas supply unit may be configured to introduce the processing gas into the
さらに、本発明による誘導結合型のプラズマ処理装置またはプラズマ処理方法は、プラズマエッチングの技術分野に限定されず、プラズマCVD、プラズマ酸化、プラズマ窒化、スパッタリングなどの他のプラズマプロセスにも適用可能である。また、本発明における被処理基板は半導体ウエハに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ用の各種基板や、フォトマスク、CD基板、プリント基板等も可能である。 Furthermore, the inductively coupled plasma processing apparatus or plasma processing method according to the present invention is not limited to the technical field of plasma etching, and can be applied to other plasma processes such as plasma CVD, plasma oxidation, plasma nitridation, and sputtering. . Further, the substrate to be processed in the present invention is not limited to a semiconductor wafer, and various substrates for flat panel displays, photomasks, CD substrates, printed substrates, and the like are also possible.
10 チャンバ
12 サセプタ
26 排気装置
56 高周波電源
66 処理ガス供給源
70 補正コイル
72 アンテナ−コイル間隔制御部
90 コンデンサ付き補正コイル
200 コイルハンドリング機構
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記誘電体窓の上に配置されるコイル状のRFアンテナと、
前記処理容器内で被処理基板を保持する基板保持部と、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために、処理ガスの高周波放電に適した周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と、
前記処理容器内の前記基板上のプラズマ密度分布を制御するために、前記RFアンテナと電磁誘導により結合可能な位置で前記処理容器の外に配置される補正コイルと、
前記RFアンテナに対して前記補正コイルを平行に保ちつつ、前記RFアンテナと前記補正コイルとの間の距離間隔を可変制御するアンテナ−コイル間隔制御部と
を有するプラズマ処理装置。 A processing vessel having a dielectric window on the ceiling;
A coiled RF antenna disposed on the dielectric window;
A substrate holding unit for holding a substrate to be processed in the processing container;
A processing gas supply unit for supplying a desired processing gas into the processing container in order to perform a desired plasma processing on the substrate;
A high-frequency power feeding unit that supplies high-frequency power having a frequency suitable for high-frequency discharge of the processing gas to the RF antenna in order to generate plasma of the processing gas by inductive coupling in the processing container;
In order to control the plasma density distribution on the substrate in the processing container, a correction coil disposed outside the processing container at a position that can be coupled to the RF antenna by electromagnetic induction;
A plasma processing apparatus, comprising: an antenna-coil interval control unit that variably controls a distance interval between the RF antenna and the correction coil while keeping the correction coil parallel to the RF antenna.
前記アンテナ−コイル間隔制御部が、前記RFアンテナまたは前記補正コイルの少なくとも一方を昇降移動させてその高さ位置を可変する、
請求項1に記載のプラズマ処理装置。 The RF antenna is disposed on the dielectric window;
The antenna-coil spacing control unit moves up and down at least one of the RF antenna or the correction coil to change its height position.
The plasma processing apparatus according to claim 1.
前記補正コイルを前記RFアンテナと平行に保持する絶縁性のコイル保持体と、
前記コイル保持体にボールネジ機構を介して結合され、前記ボールネジ機構の送りネジを回転させて前記補正コイルの高さ位置を可変するモータと、
前記モータの回転方向および回転量を制御して前記補正コイルの高さ位置を制御するコイル高さ制御部と
を有する請求項2に記載のプラズマ処理装置。 The antenna-coil spacing controller is
An insulating coil holder for holding the correction coil in parallel with the RF antenna;
A motor coupled to the coil holder via a ball screw mechanism, and rotating the feed screw of the ball screw mechanism to vary the height position of the correction coil;
The plasma processing apparatus according to claim 2, further comprising: a coil height control unit that controls a height position of the correction coil by controlling a rotation direction and a rotation amount of the motor.
前記補正コイルを前記RFアンテナと平行に保持する絶縁性のコイル保持体と、
前記コイル保持体に回転体を有する立体カム機構を介して結合され、前記立体カム機構の回転体を回転させて前記補正コイルの高さ位置を可変するモータと、
前記モータの回転方向および回転量を制御して前記補正コイルの高さ位置を制御するコイル高さ制御部と
を有する請求項2に記載のプラズマ処理装置。 The antenna-coil spacing controller is
An insulating coil holder for holding the correction coil in parallel with the RF antenna;
A motor coupled to the coil holder via a three-dimensional cam mechanism having a rotating body, and rotating the rotating body of the three-dimensional cam mechanism to vary the height position of the correction coil;
The plasma processing apparatus according to claim 2, further comprising: a coil height control unit that controls a height position of the correction coil by controlling a rotation direction and a rotation amount of the motor.
前記誘電体窓の上に配置されるコイル状のRFアンテナと、
前記処理容器内で被処理基板を保持する基板保持部と、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために、処理ガスの高周波放電に適した周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と、
前記処理容器内の前記基板上のプラズマ密度分布を制御するために、前記RFアンテナと電磁誘導により結合可能な位置で前記処理容器の外に配置される補正コイルと、
前記RFアンテナと前記補正コイルとの間で相対的な昇降移動、平行姿勢、傾斜姿勢または周期的起伏運動を行わせるハンドリング機構と
を有するプラズマ処理装置。 A processing vessel having a dielectric window on the ceiling;
A coiled RF antenna disposed on the dielectric window;
A substrate holding unit for holding a substrate to be processed in the processing container;
A processing gas supply unit for supplying a desired processing gas into the processing container in order to perform a desired plasma processing on the substrate;
A high-frequency power feeding unit that supplies high-frequency power having a frequency suitable for high-frequency discharge of the processing gas to the RF antenna in order to generate plasma of the processing gas by inductive coupling in the processing container;
In order to control the plasma density distribution on the substrate in the processing container, a correction coil disposed outside the processing container at a position that can be coupled to the RF antenna by electromagnetic induction;
A plasma processing apparatus, comprising: a handling mechanism that performs a relative up / down movement, a parallel posture, a tilt posture, or a periodic undulation motion between the RF antenna and the correction coil.
前記補正コイルの両開放端の間にコンデンサが設けられている、
請求項1〜5のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 The correction coil is composed of a single-turn coil or a multi-turn coil that is open at both ends,
A capacitor is provided between both open ends of the correction coil,
The plasma processing apparatus as described in any one of Claims 1-5.
前記処理容器の外に前記RFアンテナと電磁誘導により結合可能な補正コイルを前記RFアンテナと平行に配置し、
前記RFアンテナに対して前記補正コイルを平行に保ちつつ、前記RFアンテナと前記補正コイルとの間の距離間隔を可変制御して、前記基板上のプラズマ密度分布を制御するプラズマ処理方法。 A processing container having a dielectric window on the ceiling; a coiled RF antenna disposed on the dielectric window; a substrate holding unit for holding a substrate to be processed in the processing container; Suitable for high-frequency discharge of processing gas to generate plasma of processing gas by inductive coupling in the processing container and processing gas supply section for supplying a desired processing gas into the processing container to perform plasma processing A plasma processing method for performing a desired plasma process on the substrate in a plasma processing apparatus having a high-frequency power supply unit that supplies high-frequency power of a predetermined frequency to the RF antenna,
A correction coil that can be coupled to the RF antenna by electromagnetic induction outside the processing container is disposed in parallel with the RF antenna,
A plasma processing method for controlling a plasma density distribution on the substrate by variably controlling a distance interval between the RF antenna and the correction coil while keeping the correction coil parallel to the RF antenna.
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