JP3260168B2 - Plasma processing equipment - Google Patents

Plasma processing equipment

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JP3260168B2
JP3260168B2 JP21834692A JP21834692A JP3260168B2 JP 3260168 B2 JP3260168 B2 JP 3260168B2 JP 21834692 A JP21834692 A JP 21834692A JP 21834692 A JP21834692 A JP 21834692A JP 3260168 B2 JP3260168 B2 JP 3260168B2
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誠 長谷川
吉夫 石川
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Tokyo Electron Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造プロセス等
に使用されるプラズマ処理装置に関し、特にマグネトロ
ンプラズマエッチング装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus used in a semiconductor manufacturing process and the like, and more particularly to a magnetron plasma etching apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、マグネトロンプラズマ処理装置と
しては、例えば半導体素子の製造に使用されるドライエ
ッチング装置や薄膜形成装置等が知られている。この種
のマグネトロンプラズマ処理装置においては、装置の処
理室内にプラズマを生成し、このプラズマ内のイオン、
ラジカル、電子等の作用を利用して所望の処理(エッチ
ング或いは薄膜形成等)が行なわれる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a magnetron plasma processing apparatus, for example, a dry etching apparatus and a thin film forming apparatus used for manufacturing a semiconductor device are known. In this type of magnetron plasma processing apparatus, plasma is generated in a processing chamber of the apparatus, and ions in the plasma,
A desired process (etching, thin film formation, or the like) is performed using the action of radicals, electrons, or the like.

【0003】以下、このようなマグネトロンプラズマ処
理装置について、図12に示したマグネトロンプラズマ
エッチング装置を例に採って説明する。
Hereinafter, such a magnetron plasma processing apparatus will be described with reference to the magnetron plasma etching apparatus shown in FIG.

【0004】同図において、プロセスチャンバー40
は、真空引きが可能に構成され、且つ、エッチングガス
の導入が可能に構成されている。このプロセスチャンバ
ー40の内部には、被処理体としてのウエハ10が載置
される平板状載置電極42と平板状上部電極46が平行
に設けられている。この載置電極42と上部電極46と
は、共に導電性材料で形成されており、また、上部電極
46は例えば接地され、載置電極42には例えば高周波
電力(例えば380KHzまたは13.56MHz)を
出力するRF電源44が接続されている。このような構
成により、上部電極46と載置電極42の平行平板電極
間に、カソードカップリング(RIE)方式により、ウ
エハ10に臨んでプラズマを生成することができる。こ
のプラズマ内の電子或いは中性子等がウエハ10を形成
するシリコン化合物と反応し、あるいは物理的に作用す
ることにより、ウエハ10のエッチングが行なわれるの
である。
In FIG. 1, a process chamber 40 is provided.
Are configured to be able to be evacuated and to be capable of introducing an etching gas. Inside the process chamber 40, a plate-shaped mounting electrode 42 on which the wafer 10 as an object to be processed is mounted and a plate-shaped upper electrode 46 are provided in parallel. The mounting electrode 42 and the upper electrode 46 are both formed of a conductive material, and the upper electrode 46 is grounded, for example, and high frequency power (380 KHz or 13.56 MHz, for example) is applied to the mounting electrode 42. An output RF power supply 44 is connected. With such a configuration, it is possible to generate plasma facing the wafer 10 between the parallel plate electrodes of the upper electrode 46 and the placement electrode 42 by the cathode coupling (RIE) method. The electrons or neutrons in the plasma react with the silicon compound forming the wafer 10 or physically act thereon, whereby the wafer 10 is etched.

【0005】また、かかる装置では、ヨーク38bに支
持された2個の永久磁石38を回転軸38aで回転させ
ることによって、図12に破線で示したように、上部電
極46と載置電極42との間に、この上部電極46及び
載置電極42に水平な成分を有する磁界を形成してい
る。これは、フレミングの左手の法則により、上部電極
46と載置電極42との間に発生する電界と、この電界
に直交する磁界成分との作用によって、それぞれに直交
する方向に電子のサイクロイド運動を行なわせ、これに
より電子とガス分子との衝突の頻度を増大させるためで
ある。これにより、プラズマの生成量を増大させること
ができ、したがって、エッチングの速度を速くすること
ができる。
In this device, the two permanent magnets 38 supported by the yoke 38b are rotated about the rotation shaft 38a, thereby forming the upper electrode 46 and the mounting electrode 42 as shown by broken lines in FIG. A magnetic field having a horizontal component is formed between the upper electrode 46 and the mounting electrode 42 during the period. According to Fleming's left-hand rule, the action of the electric field generated between the upper electrode 46 and the mounting electrode 42 and the magnetic field component orthogonal to the electric field causes the cycloid motion of the electrons in the directions orthogonal to each other. This is to increase the frequency of collision between electrons and gas molecules. As a result, the amount of plasma generated can be increased, and therefore, the etching rate can be increased.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】プラズマエッチング装
置では、エッチング速度を、シリコンウエハ10の全面
で均一にすることが要求される。しかし上記従来装置を
使用した場合次のような原因からエッチング処理のウェ
ハ面内不均一が生じる。
In a plasma etching apparatus, it is required that the etching rate be uniform over the entire surface of the silicon wafer 10. However, when the above-described conventional apparatus is used, unevenness in the wafer surface of the etching process occurs due to the following reasons.

【0007】(1)電子のサイクロイド運動によって磁
界と直交する方向に電子が移動することにより、ウェハ
10の外周部の一部分で電子密度が非常に高くなり、ウ
ェハにダメージをもたらす。プラズマ内のイオンは、上
部電極46と載置電極42との間に発生したイオンシー
スの作用により、ウェハ10の表面に衝突する。この
際、衝突したイオンの一部がウェハ10内に注入されウ
ェハにダメージをもたらす。プラズマ内の電子密度が高
い場合は、ウェハ10に注入されるイオン数も多くな
り、ダメージは大きくなる。マグネトロンエッチング装
置では磁界を回転させているので、ダメージを受ける部
分はウエハ10の外周部全域となる。
(1) The electrons move in a direction orthogonal to the magnetic field due to the cycloid movement of the electrons, so that the electron density becomes extremely high in a part of the outer peripheral portion of the wafer 10 and damages the wafer. The ions in the plasma collide with the surface of the wafer 10 due to the action of the ion sheath generated between the upper electrode 46 and the mounting electrode 42. At this time, some of the colliding ions are implanted into the wafer 10 and cause damage to the wafer. When the electron density in the plasma is high, the number of ions implanted into the wafer 10 increases, and the damage increases. In the magnetron etching apparatus, since the magnetic field is rotated, the damaged portion is the entire outer peripheral portion of the wafer 10.

【0008】(2)エッチングガス(例えばCl)のイ
オンの濃度が、シリコンウェハ10の中央部付近上の空
間領域よりも周辺部付近上の空間領域で高くなる。エッ
チングガスイオンの濃度が、シリコンウェハ10の中央
部付近上の空間領域よりも周辺部付近上の空間領域で高
くなっているのは、エッチング反応により生成された反
応済みガスの流れ(排気)が、シリコンウェハ10の中
央部付近上では遅く、周辺部付近上では速いことが、一
因となっていると考えられる。
(2) The concentration of ions of the etching gas (eg, Cl) is higher in the space region near the periphery than in the space region near the center of the silicon wafer 10. The reason that the concentration of the etching gas ions is higher in the space region near the peripheral portion than in the space region near the center of the silicon wafer 10 is that the flow (exhaust) of the reacted gas generated by the etching reaction (exhaust) is high. It is considered that one factor is that it is slow near the center of the silicon wafer 10 and fast near the periphery.

【0009】このような問題は、マグネトロンプラズマ
エッチング装置に限らず、マグネトロンプラズマスパッ
タ装置やプラズマCVD装置等にも共通している。
Such a problem is not limited to a magnetron plasma etching apparatus, but is common to a magnetron plasma sputtering apparatus and a plasma CVD apparatus.

【0010】本発明は、このような従来技術に鑑みてな
されたものであり、被処理体の面内にて均一なプラズマ
処理を行うことができるプラズマ処理装置を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of such a conventional technique, and an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of performing a uniform plasma processing in a plane of an object to be processed.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、被処理体を載
置する第1の電極とこの第1の電極に対向する第2の電
極とを有し、処理ガス雰囲気下で前記第1の電極と前記
第2の電極との間に電界を発生させることによりプラズ
マを生成し、このプラズマの作用によって前記被処理体
の処理を行なうプラズマ処理装置において、前記第1の
電極と導通し或いはほぼ同電位となるように制御され且
つ前記被処理体の周縁部近傍に設けられた導電性リング
を有し、且つ、この導電性リングの外径が、前記被処理
体の直径よりも大きいことを特徴とする。
The present invention has a first electrode on which an object to be processed is mounted and a second electrode facing the first electrode, wherein the first electrode is placed in a processing gas atmosphere. In a plasma processing apparatus that generates plasma by generating an electric field between the first electrode and the second electrode and processes the object by the action of the plasma, A conductive ring which is controlled so as to have substantially the same potential and is provided near a peripheral portion of the object to be processed, and an outer diameter of the conductive ring is larger than a diameter of the object to be processed; It is characterized by.

【0012】ここで、前記導電性リングの電気抵抗は、
前記被処理体の電気抵抗よりも小さくすることが望まし
い。
Here, the electric resistance of the conductive ring is:
It is desirable that the electric resistance be smaller than the electric resistance of the object.

【0013】[0013]

【作用】本発明によれば、被処理体を載置する第1の電
極とほぼ同電位の導電性リングの外径が、被処理体の直
径よりも大きく形成されている。したがって、被処理体
のみかけ上の面積を実質的に拡げるのと同じ効果を得る
ことができる。被処理体の周辺部は、処理ガスのイオン
濃度が高くなる傾向があるが、導電性リングにより被処
理体のみかけ上の面積を大きくすることで、被処理体の
周辺部で起きる悪影響を導電性リングに負わせることが
可能となる。換言すれば、プラズマ生成領域を導電性リ
ング上まで拡げることで、高イオン濃度領域を被処理体
の周辺の導電性リング上に発生することができる。
According to the present invention, the outer diameter of the conductive ring having substantially the same potential as that of the first electrode on which the object is placed is formed larger than the diameter of the object. Accordingly, the same effect as substantially increasing the apparent area of the object to be processed can be obtained. The ion concentration of the processing gas tends to be high in the peripheral part of the processing object, but by increasing the apparent area of the processing object by the conductive ring, the adverse effect that occurs in the peripheral part of the processing object can be reduced. Sex ring. In other words, by expanding the plasma generation region over the conductive ring, a high ion concentration region can be generated on the conductive ring around the target object.

【0014】請求項2の発明によれば、導電性リングの
電気抵抗が被処理体の電気抵抗よりも小さいため、導電
性リング上のプラズマ生成領域に浮游する電子を取り込
むことで、電子の密度を被処理体周辺で均一化させるこ
とができる。被処理体周辺のイオン分布が均一になる
と、被処理体のうけるダメージが減少する。
According to the second aspect of the present invention, since the electric resistance of the conductive ring is smaller than the electric resistance of the object to be processed, the electrons floating in the plasma generation region on the conductive ring are taken in, so that the density of the electrons is increased. Can be uniformed around the object to be processed. When the ion distribution around the object to be processed is uniform, damage to the object to be processed is reduced.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の実施例として、本発明をマグ
ネトロンプラズマエッチング装置に適用した場合を例に
採って説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, as an embodiment of the present invention, a case where the present invention is applied to a magnetron plasma etching apparatus will be described as an example.

【0016】図2は、本発明の第1実施例に係わるマグ
ネトロンプラズマエッチング装置を、搬送機構と共に示
す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a magnetron plasma etching apparatus according to a first embodiment of the present invention together with a transport mechanism.

【0017】プロセスチャンバ1には、その両側にロー
ドロックチャンバ2が接続される。両ロードロックチャ
ンバ2とプロセスチャンバ1とは開口部3を介して連通
する。各開口部3にはゲート3aが配設され、開閉自在
となっている。各ロードロックチャンバ2にはまた、開
口部3とは反対側に別の開口部4が形成される。開口部
4にはゲート4aが配設され、開閉自在となっている。
各開口部4は、ウェハ10を収納するカセット7に対向
するように配置される。
A load lock chamber 2 is connected to both sides of the process chamber 1. The two load lock chambers 2 communicate with the process chamber 1 through the opening 3. A gate 3a is provided in each opening 3, and can be opened and closed freely. Each load lock chamber 2 also has another opening 4 opposite the opening 3. A gate 4a is provided in the opening 4 and can be opened and closed freely.
Each opening 4 is arranged so as to face the cassette 7 that stores the wafer 10.

【0018】各ロードロックチャンバ2には、不活性ガ
ス(例えば窒素)を導入するための給気管5と、真空ポ
ンプに繋がれた排気管6とが接続される。したがって、
各ロードロックチャンバ2は、プロセスチャンバ1から
独立して内部雰囲気を高減圧雰囲気に及び不活性ガス雰
囲気に変更可能となっている。各ロードロックチャンバ
2内には後述する搬送装置100が配設される。搬送装
置100は、カセット7とプロセスチャンバ1との間で
ウェハ10を搬送する。このエッチング及びロードロッ
クチャンバの配置において、通常、ウェハ10は左右い
ずれか一方側からプロセスチャンバ1内にロードされ、
同チャンバ1内で処理後、他方の側からアンロードされ
る。また、別の態様では、一方側の搬送機構のみが使用
されウェハ10がロード及びアンロードされることもあ
る。
An air supply pipe 5 for introducing an inert gas (eg, nitrogen) and an exhaust pipe 6 connected to a vacuum pump are connected to each load lock chamber 2. Therefore,
Each load lock chamber 2 can change the internal atmosphere to a high reduced pressure atmosphere and an inert gas atmosphere independently of the process chamber 1. In each of the load lock chambers 2, a transfer device 100 described later is provided. The transfer device 100 transfers the wafer 10 between the cassette 7 and the process chamber 1. In this arrangement of the etching and load lock chambers, the wafer 10 is usually loaded into the process chamber 1 from one of the left and right sides,
After processing in the same chamber 1, it is unloaded from the other side. In another embodiment, the wafer 10 may be loaded and unloaded by using only one transfer mechanism.

【0019】図1は、第1実施例装置の要部を拡大して
示す断面図である。
FIG. 1 is an enlarged sectional view showing a main part of the apparatus of the first embodiment.

【0020】被処理体であるウェハ10は、第1のサセ
プタ12の上面に載置固定される。載置固定を行なう方
式としては、例えば、静電チャック(図示せず)方式を
用いることができる。これは、クーロン力によってウェ
ハ10を吸引して固定する方式である。第1のサセプタ
12は、第2のサセプタ14の上面に対して着脱自在に
固定される。このように、サセプタを2つに分割してい
るのは、サセプタが汚染された場合に上側の第1のサセ
プタ12のみを交換すればよいこととし、そのメンテナ
ンスを容易にするためである。
The wafer 10 to be processed is mounted and fixed on the upper surface of the first susceptor 12. As a method for mounting and fixing, for example, an electrostatic chuck (not shown) method can be used. In this method, the wafer 10 is suctioned and fixed by Coulomb force. The first susceptor 12 is detachably fixed to the upper surface of the second susceptor 14. The reason why the susceptor is divided into two is that only the upper first susceptor 12 needs to be replaced when the susceptor is contaminated, thereby facilitating maintenance.

【0021】本実施例では、第1のサセプタ12の直径
は、180mmであり、この寸法はシリコンウェハ10
として直径150mmのウェハを用いた場合に対応する
ものである。
In this embodiment, the diameter of the first susceptor 12 is 180 mm, and this dimension is
Corresponds to the case where a wafer having a diameter of 150 mm is used.

【0022】第1のサセプタ12並びに第2のサセプタ
14の側面および底面は、セラミック製の絶縁部材16
によって覆われる。また、この絶縁部材16の下面に
は、冷却部としての液体チッ素収容部20が設けられ
る。この液体チッ素収容部20の内壁底面は、例えばポ
ーラスに形成され、核沸騰を起こすことができるように
なっており、その内部の液体チッ素を−196℃に維持
できる。
The side and bottom surfaces of the first susceptor 12 and the second susceptor 14 are formed of an insulating member 16 made of ceramic.
Covered by On the lower surface of the insulating member 16, a liquid nitrogen storage section 20 as a cooling section is provided. The bottom surface of the inner wall of the liquid nitrogen accommodating portion 20 is formed, for example, in a porous manner so that nucleate boiling can be caused, and the liquid nitrogen inside can be maintained at -196 ° C.

【0023】反応室を形成するためのプロセスチャンバ
1は、上部チャンバポーション30と下部チャンバポー
ション32とから形成される。
The process chamber 1 for forming a reaction chamber is formed by an upper chamber portion 30 and a lower chamber portion 32.

【0024】下部チャンバポーション32は、第1のサ
セプタ12のウェハ載置面のみをチャンバ室内に露出
し、第1のサセプタ12の他の部分を覆うような有底筒
部を有する。すなわち、下部チャンバポーション32
は、第1のサセプタ12、第2のサセプタ14、セラミ
ック製の絶縁部材16及び液体チッ素収容部20の側面
を覆う側壁32aと、この側壁32aを支持する支持壁
32bとを有している。
The lower chamber portion 32 has a bottomed cylindrical portion that exposes only the wafer mounting surface of the first susceptor 12 into the chamber and covers another portion of the first susceptor 12. That is, the lower chamber portion 32
Has a side wall 32a that covers the first susceptor 12, the second susceptor 14, the ceramic insulating member 16 and the side surface of the liquid nitrogen accommodating portion 20, and a support wall 32b that supports the side wall 32a. .

【0025】一方、上部チャンバポーション30は、下
部チャンバポーション32の側壁32aの周囲を覆うよ
うに筒状に形成され、その下端側が前記下部チャンバポ
ーション32と連結固定されている。また、この上部チ
ャンバポーション30は、第1のサセプタ12の上面と
対向する面30aを有している。なお、エッチングガ
ス、例えばCl2 は、供給源Sから、この上部チャンバ
ポーション30に接続された管33を介して導入され
る。
On the other hand, the upper chamber portion 30 is formed in a cylindrical shape so as to cover the periphery of the side wall 32a of the lower chamber portion 32, and the lower end thereof is connected and fixed to the lower chamber portion 32. The upper chamber portion 30 has a surface 30 a facing the upper surface of the first susceptor 12. Note that an etching gas, for example, Cl 2 is introduced from a supply source S via a pipe 33 connected to the upper chamber portion 30.

【0026】上部チャンバポーション30と前記下部チ
ャンバポーション32とで構成される反応室1内は、ポ
ンプPによって配管34を介して真空引きが可能であ
る。
The inside of the reaction chamber 1 composed of the upper chamber portion 30 and the lower chamber portion 32 can be evacuated via a pipe 34 by a pump P.

【0027】図1図示の如く、第2のサセプタ14、絶
縁部材16及び液体チッ素収容部20には、それぞれ貫
通穴が設けられ、この貫通穴には配管36が配置され
る。ウェハ10と第1のサセプタ12との接合面には、
ウェハ10裏面の微細な凹凸等に起因する空隙が存在し
ており、ウェハ10に温度むらが生じる原因となる。し
かし、この空隙に、第1のサセプタ12に設けられた配
管(図示せず)を介して、配管36から所定の圧力のH
eガスが充満され、かかる温度むらが防止される。
As shown in FIG. 1, the second susceptor 14, the insulating member 16 and the liquid nitrogen accommodating portion 20 are each provided with a through hole, and a pipe 36 is disposed in the through hole. On the bonding surface between the wafer 10 and the first susceptor 12,
Voids are present due to minute irregularities on the back surface of the wafer 10 and cause uneven temperature of the wafer 10. However, through the pipe (not shown) provided in the first susceptor 12, a predetermined pressure H
The e-gas is filled to prevent such temperature unevenness.

【0028】本実施例では、上部チャンバポーション3
0が接地される一方、第1及び第2サセプタ12、14
にRF電源44が接続され、2個の電極が構成される。
すなわち、上部チャンバポーション30の面30aがア
ノード電極として作用し、第1のサセプタ12の表面が
カソード電極として作用することにより、RIE方式の
マグネトロンプラズマエッチング装置が構成される。そ
して、チャンバ内が真空引きされた状態でエッチングガ
スが導入され、上記対向電極間にエッチングガスによる
プラズマが生成される。このように、本実施例では、上
部チャンバポーション30の面30aをアノード電極と
して使用しているので、装置の構成を簡単にすることが
でき、さらに、後述する永久磁石38を上部チャンバポ
ーション30の外に配置することができる。また、この
ように永久磁石38を上部チャンバポーション30の外
に配置することにより、反応室の容積を小さくすること
ができるので、配管34につながれた真空ポンプPの負
担を小さくすることができ、あるいは、真空引きに要す
る時間を短縮することができる。
In this embodiment, the upper chamber portion 3
0 is grounded, while the first and second susceptors 12, 14
Is connected to the RF power supply 44, and two electrodes are configured.
That is, the surface 30a of the upper chamber portion 30 functions as an anode electrode, and the surface of the first susceptor 12 functions as a cathode electrode, thereby forming an RIE type magnetron plasma etching apparatus. Then, an etching gas is introduced in a state where the inside of the chamber is evacuated, and plasma is generated between the opposed electrodes by the etching gas. As described above, in this embodiment, since the surface 30a of the upper chamber portion 30 is used as an anode electrode, the configuration of the apparatus can be simplified, and a permanent magnet 38 described later is connected to the upper chamber portion 30. Can be placed outside. Further, by disposing the permanent magnet 38 outside the upper chamber portion 30 in this manner, the volume of the reaction chamber can be reduced, so that the load on the vacuum pump P connected to the pipe 34 can be reduced. Alternatively, the time required for evacuation can be reduced.

【0029】本実施例では、上述の如く、アノード電極
(上部チャンバポーション30)が、カソード電極(第
1のサセプタ12)に対応する電極部(第1の面30
a)と、カソード電極に対して直角に位置する電極部
(第1の面30b)とを有する。したがって、ウェハ1
0の周辺部では、図1に実線で示されるように、水平成
分の電界が生じる。
In this embodiment, as described above, the anode electrode (upper chamber portion 30) is connected to the electrode portion (first surface 30) corresponding to the cathode electrode (first susceptor 12).
a), and an electrode portion (first surface 30b) located at right angles to the cathode electrode. Therefore, wafer 1
At the periphery of 0, an electric field of a horizontal component is generated as shown by a solid line in FIG.

【0030】また、永久磁石38の回転により、上部チ
ャンバポーション30の面30aと第1のサセプタ12
のとの間に回転磁界が形成される。この磁界を形成する
理由は、上部チャンバポーション30と第1のサセプタ
12との間に発生する電界と、この電界に直交する磁界
成分との作用によって、フレミングの左手の法則によ
り、それぞれに直交する方向に電子のサイクロイド運動
を行なわせ、これにより電子とガス分子との衝突の頻度
を増大させるためである。
The rotation of the permanent magnet 38 causes the surface 30 a of the upper chamber portion 30 and the first susceptor 12
And a rotating magnetic field is formed between them. The reason for forming this magnetic field is that the electric field generated between the upper chamber portion 30 and the first susceptor 12 and the magnetic field component orthogonal to this electric field act on each other, and are orthogonal to each other according to Fleming's left-hand rule. This is for causing cycloidal motion of electrons in the direction, thereby increasing the frequency of collision between electrons and gas molecules.

【0031】永久磁石38によって形成される磁界は、
図1に破線で示されるように、ウェハ10の中央部の上
方ではほぼ水平となっており、周辺部に近付く程円弧状
傾きが大きくなる(すなわち、垂直成分が大きくな
る)。これに対して、両電極により形成される電界は、
上述のように、アノード電極が、カソード電極に対して
平行な電極部と直角な電極部とを具備するため、ウェハ
10の中央部付近ではほぼ垂直な成分のみであるが、ウ
ェハ10の周辺部では水平成分が多くなる。このため、
磁界と電界との直交によりもたらされる電子のサイクロ
イド運動は、ウェハ10の中央部と周辺部とで均一化さ
れる。すなわち、このような構成により、本実施例装置
では、プラズマ生成量がウェハ10の中央部と周辺部と
で均一化され、ウェハの面内均一処理が可能となる。
The magnetic field formed by the permanent magnet 38 is
As shown by the broken line in FIG. 1, the wafer 10 is substantially horizontal above the center of the wafer 10, and the closer to the periphery, the greater the inclination of the arc (that is, the greater the vertical component). In contrast, the electric field formed by both electrodes is
As described above, since the anode electrode has the electrode portion parallel to the cathode electrode and the electrode portion perpendicular to the cathode electrode, only the component substantially perpendicular to the central portion of the wafer 10 is obtained. Then, the horizontal component increases. For this reason,
The cycloid motion of the electrons caused by the orthogonality of the magnetic field and the electric field is made uniform in the central portion and the peripheral portion of the wafer 10. That is, with such a configuration, in the apparatus of the present embodiment, the amount of plasma generated is made uniform at the central portion and the peripheral portion of the wafer 10, and the in-plane uniform processing of the wafer becomes possible.

【0032】下部チャンバポーション32の上面には、
ウェハ10の外周に沿って、導電体例えばカーボンによ
って形成された導電性リング22が載置される。リング
22は、セラミック製絶縁部材16の上部に形成された
凹部に装着される。
On the upper surface of the lower chamber portion 32,
A conductive ring 22 made of a conductor, such as carbon, is placed along the outer periphery of the wafer 10. The ring 22 is mounted in a concave portion formed on the upper part of the ceramic insulating member 16.

【0033】リング22は、サセプタ12と電気的に接
触し、下部チャンバポーション32とは絶縁される。導
電性リング22は、被処理体よりも電気抵抗が小さい物
質から形成される。例えば、シリコンウェハ10に対し
ては、非金属のSiC、カーボン等が使用可能となる。
導電性リング22は、この上のプラズマ生成領域に浮遊
する電子を、取り込むことにより、電子の密度をウェハ
10周辺で均一化させる役割を果たす。ウェハ10周辺
のイオン分布が均一になると、ウェハ10が受けるダメ
ージが減少する。
The ring 22 is in electrical contact with the susceptor 12 and is insulated from the lower chamber portion 32. The conductive ring 22 is formed from a substance having a lower electric resistance than the object to be processed. For example, non-metallic SiC, carbon, or the like can be used for the silicon wafer 10.
The conductive ring 22 plays a role of making the electron density uniform around the wafer 10 by taking in the electrons floating in the plasma generation region on the conductive ring 22. When the ion distribution around the wafer 10 becomes uniform, the damage to the wafer 10 decreases.

【0034】リング22の外径は、第1のサセプタ12
及びウェハ10の直径よりも大きく形成される。したが
って、ウェハ10の見掛上の面積を実質的に広げるのと
同じ効果を得ることができる。前述の如く、ウェハ10
の周辺部はエッチングガス(例えばCl)のイオン濃度
が高くなる傾向がある。しかし、このように、リング2
2によりウェハ10の見掛上の面積を大きくすることに
より、ウェハ10の周辺部で起きる悪影響をリング22
に負わせることが可能となる。換言すると、プラズマ生
成領域を導電性リング22上にまで広げることにより、
高Cl濃度領域を、ウェハ10の周辺のリング22上に
発生させることができる。
The outer diameter of the ring 22 is equal to that of the first susceptor 12.
And is formed larger than the diameter of the wafer 10. Therefore, the same effect as substantially increasing the apparent area of the wafer 10 can be obtained. As described above, the wafer 10
Tends to have a high ion concentration of the etching gas (for example, Cl). But like this, ring 2
2 to increase the apparent area of the wafer 10 to reduce the adverse effects that may occur at the periphery of the wafer 10.
It is possible to impose it. In other words, by extending the plasma generation region onto the conductive ring 22,
A high Cl concentration region can be created on the ring 22 around the wafer 10.

【0035】図3は、第1実施例に係る導電性リング2
2の変更例を示す図である。同図(a)(b)の例で
は、導電性リング22の表面位置が、ウェハ10の表面
と面一であり、あるいはそれよりも上方に突出した高さ
位置を示している。いずれの場合も、導電性リング22
は下部チャンバーポーション32に対して絶縁リング3
2cにより絶縁されている。さらに、いずれの例におい
ても、導電性リング22は、第1のサセプタ12と非接
触状態ではあるが、導電性リング22は第1のサセプタ
12とほぼ同一電位になるように制御されている。同図
(c)に示す例においては、導電性リング22の表面が
第1サセプタ12の表面と面一となる配置を示してい
る。この場合、導電性リング22は下部チャンバーポー
ション32に対して、絶縁リング32cにより絶縁され
ているが、導電性リング22の内壁面が第1のサセプタ
12と接触することで導通している。
FIG. 3 shows a conductive ring 2 according to the first embodiment.
It is a figure which shows the example of a change of No. 2. In the examples of FIGS. 7A and 7B, the surface position of the conductive ring 22 is flush with the surface of the wafer 10 or indicates a height position protruding above the surface. In each case, the conductive ring 22
Is the insulating ring 3 for the lower chamber portion 32
Insulated by 2c. Further, in any of the examples, the conductive ring 22 is in a non-contact state with the first susceptor 12, but the conductive ring 22 is controlled to have substantially the same potential as the first susceptor 12. In the example shown in FIG. 3C, the arrangement is such that the surface of the conductive ring 22 is flush with the surface of the first susceptor 12. In this case, the conductive ring 22 is insulated from the lower chamber portion 32 by the insulating ring 32 c, but is conductive when the inner wall surface of the conductive ring 22 contacts the first susceptor 12.

【0036】図6(A)、(B)は、第1実施例に係る
導電性リング22の他の変更例を示す図である。図6
(A)の例では、リング22の上面がウェハ10の主表
面と整一する。図6(B)の例では、リング22の上面
がウェハ10の主表面よりも上に位置する。
FIGS. 6A and 6B are views showing another modification of the conductive ring 22 according to the first embodiment. FIG.
In the example of (A), the upper surface of the ring 22 is aligned with the main surface of the wafer 10. In the example of FIG. 6B, the upper surface of the ring 22 is located above the main surface of the wafer 10.

【0037】このように、導電性リング22を着脱自在
に設けることにより、リング22が汚染された場合に、
このリング22のみを交換すればよく、装置のメンテナ
ンスを容易にすることができる。 [実験1]導電性リング22の効果を判定するため、ウ
ェハ10の受けるダメージを調べた。ここで、ダメージ
の評価方法として、E2 PROM評価法を用いた。
As described above, by providing the conductive ring 22 detachably, when the ring 22 is contaminated,
Only the ring 22 needs to be replaced, and maintenance of the apparatus can be facilitated. [Experiment 1] In order to determine the effect of the conductive ring 22, damage to the wafer 10 was examined. Here, an E 2 PROM evaluation method was used as a damage evaluation method.

【0038】E2 PROM評価法とは、本来の被処理体
(例えばレジストが形成されたシリコンウエハ)に代え
て、既にE2 PROMが形成されているウェハ10´に
ダメージを与え、このときのE2 PROMのスレッシュ
ホールド電圧を、ダメージを与える前のスレッシュホー
ルド電圧と比較することにより、このE2 PROMの受
けたダメージの大きさを評価する方法である。E2 PR
OMがダメージを受けた場合、フローティングゲート内
の電子密度が増大し、このため、スレッシュホールド電
圧VThが高くなる。したがって、このスレッシュホール
ド電圧をダメージを与える前のスレッシュホールド電圧
と比較することにより、E2 PROMの受けたダメージ
の大きさを判断することができるのである。
The E 2 PROM evaluation method is to damage a wafer 10 ′ on which an E 2 PROM is already formed in place of an original object (eg, a silicon wafer on which a resist is formed). In this method, the magnitude of the damage received by the E 2 PROM is compared by comparing the threshold voltage of the E 2 PROM with the threshold voltage before the damage is given. E 2 PR
When the OM is damaged, the electron density in the floating gate increases, and thus the threshold voltage V Th increases. Accordingly, by comparing the threshold voltage with the threshold voltage before damaging, it is possible to determine the magnitude of the received damage E 2 PROM.

【0039】図4はE2 PROMが形成されたウェハ1
0´を概念的に示す上面図であり、E2 PROM評価法
による評価を行なう方法について説明するための図であ
る。
FIG. 4 shows a wafer 1 on which an E 2 PROM is formed.
FIG. 4 is a top view conceptually showing 0 ′ and is a diagram for explaining a method of performing evaluation by an E 2 PROM evaluation method.

【0040】図4に示したA−B線上の複数の位置につ
いて、それぞれ、ダメージを与える前のスレッシュホー
ルド電圧VTh1 とダメージを与えた後のスレッシュホー
ルド電圧VTh2 とを測定し、両者の差であるΔVTh(=
Th2 −VTh1 )を算出することにより、評価を行なっ
た。
At a plurality of positions on the line AB shown in FIG. 4, a threshold voltage V Th1 before damage and a threshold voltage V Th2 after damage are measured, and the difference between the two is measured. ΔV Th (=
(V Th2 −V Th1 ) was evaluated.

【0041】永久磁石38を回転させず、S極とN極を
図4で示した位置に固定したままの状態で評価を行なっ
た。これにより、図4図示の如く、ウェハ10の周辺部
上の特定の領域にのみ高電子密度領域が形成された。
The evaluation was performed in a state where the S pole and the N pole were fixed at the positions shown in FIG. 4 without rotating the permanent magnet 38. As a result, as shown in FIG. 4, a high electron density region was formed only in a specific region on the peripheral portion of the wafer 10.

【0042】なお、本実施例では、比較のために、導電
性リング22に代えて、石英で形成した絶縁性リングを
使用した場合についても、同様の評価を行なった。
In the present embodiment, for the purpose of comparison, the same evaluation was performed for a case where an insulating ring made of quartz was used instead of the conductive ring 22.

【0043】図5は、かかる評価の結果を示すグラフで
ある。図において、横軸はウェハ10´のA−B線上の
位置(単位;ミリメートル)を示し、また、縦軸はΔV
Th(単位;ボルト)を示している。
FIG. 5 is a graph showing the results of the evaluation. In the figure, the horizontal axis indicates the position (unit: millimeter) of the wafer 10 ′ on the line AB, and the vertical axis indicates ΔV
Th (unit: volt).

【0044】図5から解るように、ΔVThは、リングが
導電性であるか絶縁性であるかにかかわらず、プラズマ
中の電子密度が高い領域ほど高くなる。しかし、絶縁性
リングを使用したときはΔVThが最大で8[V]近くな
るのに対して、導電性リングを使用したときは最大でも
2[V]程度であった。このように、本実施例のマグネ
トロンエッチング装置では、導電性リング22を使用す
ることにより、絶縁性リングを使用した場合と比較し
て、ΔVThを飛躍的に減少させることができた。この現
象は、ポリシリコンのエッチングを行う際に顕著な効果
を示す。
As can be seen from FIG. 5, ΔV Th increases in a region where the electron density in the plasma is high, regardless of whether the ring is conductive or insulating. However, when the insulating ring was used, ΔV Th was close to 8 [V] at the maximum, whereas when the conductive ring was used, it was about 2 [V] at the maximum. As described above, in the magnetron etching apparatus of the present embodiment, by using the conductive ring 22, it was possible to drastically reduce ΔV Th as compared with the case where the insulating ring was used. This phenomenon has a remarkable effect when etching the polysilicon.

【0045】図7は、本発明の第2実施例に係るマグネ
トロンプラズマエッチング装置の要部を拡大して示す断
面図である。同図中、図1図示の第1実施例装置の部分
と対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 7 is an enlarged sectional view showing a main part of a magnetron plasma etching apparatus according to a second embodiment of the present invention. In the figure, parts corresponding to those of the apparatus of the first embodiment shown in FIG.

【0046】図8に拡大して示すように、第2実施例が
第1実施例と異なる点は、導電性リング22が絶縁リン
グ32Cの上に配置されることにある。絶縁リング32
Cは、下部チャンバポーション32の支持壁32bとお
おむね同じ外径を有し、また、セラミック製絶縁部材1
6とおおむね同じ内径を有する。
As shown in FIG. 8, the second embodiment differs from the first embodiment in that the conductive ring 22 is disposed on the insulating ring 32C. Insulation ring 32
C has substantially the same outer diameter as the support wall 32b of the lower chamber portion 32.
6 has approximately the same inner diameter.

【0047】導電性リング22は、前述の第1実施例と
同様、サセプタ12と電気的に接触し、下部チャンバポ
ーション32とは絶縁される。導電性リング22は、被
処理体よりも電気抵抗が小さい物質から形成される。例
えば、シリコンウェハ10に対しては、非金属のSi
C、カーボン等が使用可能となる。また、リング22の
外径は、第1のサセプタ12及びウェハ10の直径より
も大きく形成される。
The conductive ring 22 is in electrical contact with the susceptor 12 and is insulated from the lower chamber portion 32 as in the first embodiment. The conductive ring 22 is formed from a substance having a lower electric resistance than the object to be processed. For example, for the silicon wafer 10, non-metallic Si
C, carbon, etc. can be used. Further, the outer diameter of the ring 22 is formed larger than the diameter of the first susceptor 12 and the wafer 10.

【0048】したがって、第2実施例にあっても、第1
実施例で述べたものと同様な利点が得られる。
Therefore, even in the second embodiment, the first
The same advantages as those described in the embodiment can be obtained.

【0049】図11(A)乃至(D)は、第2実施例に
係る導電性リング22の変更例を示す図である。図11
(A)の例では、リング22の上面がウェハ10の主表
面と整一する。図11(B)の例では、リング22の上
面がウェハ10の主表面よりも上に位置する。図11
(C)の例では、リング22は上部リング22aと下部
リング22bから分離可能に構成され、リング22aの
上面がウェハ10の主表面よりも上に位置し、かつその
内径はウェハ10よりも小さくなっている。図11
(D)の例では、リング22の厚さは図7及び8の第2
実施例と同じであるがその外径がさらに大きくなってい
る。
FIGS. 11A to 11D are views showing a modified example of the conductive ring 22 according to the second embodiment. FIG.
In the example of (A), the upper surface of the ring 22 is aligned with the main surface of the wafer 10. In the example of FIG. 11B, the upper surface of the ring 22 is located above the main surface of the wafer 10. FIG.
In the example of (C), the ring 22 is configured to be separable from the upper ring 22a and the lower ring 22b, the upper surface of the ring 22a is located above the main surface of the wafer 10, and the inner diameter thereof is smaller than that of the wafer 10. Has become. FIG.
In the example of (D), the thickness of the ring 22 is the second thickness in FIGS.
Same as Example, but with a larger outer diameter.

【0050】このように、導電性リング22を着脱自在
に設けることにより、リング22が汚染された場合に、
このリング22のみを交換すればよく、装置のメンテナ
ンスを容易にすることができる。 [実験2]導電性リング22の直径とウェハ10のエッ
チング速度との関係を調べるため、第2実施例にかかる
装置構造を使用し、かつ図11(D)に示すようにリン
グ22の外径のみを変えて下記の実験を行った。ここ
で、カーボン製のリング22とシリコン製のウェハ10
とを使用した。エッチングは表1に示した測定条件にし
たがって行った。
As described above, by providing the conductive ring 22 detachably, when the ring 22 is contaminated,
Only the ring 22 needs to be replaced, and maintenance of the apparatus can be facilitated. [Experiment 2] In order to investigate the relationship between the diameter of the conductive ring 22 and the etching rate of the wafer 10, the apparatus structure according to the second embodiment was used, and as shown in FIG. The following experiment was performed with only the following changes. Here, the carbon ring 22 and the silicon wafer 10
And were used. The etching was performed according to the measurement conditions shown in Table 1.

【表1】 図9は測定結果を示すグラフである。図において、横軸
はウェハ10の中心からの距離(単位mm)であり、縦
軸はエッチング速度(単位nm/min)である。
[Table 1] FIG. 9 is a graph showing the measurement results. In the figure, the horizontal axis represents the distance (unit: mm) from the center of the wafer 10, and the vertical axis represents the etching rate (unit: nm / min).

【0051】外径186mm(すなわち、図8において
d=18mm)のリング22を使用した場合は、エッチ
ング速度は、全体的に、ウェハ10の中央部で遅くな
り、周辺部で速くなった。測定の結果、ウェハ10のエ
ッチング面全体のエッチング速度の平均値は、256.
7nm/minであり、エッチング速度のばらつきは、
この平均値を基準として±10.7%であった。
When a ring 22 having an outer diameter of 186 mm (ie, d = 18 mm in FIG. 8) was used, the etching rate was generally slower at the center of the wafer 10 and faster at the periphery. As a result of the measurement, the average value of the etching rate of the entire etched surface of the wafer 10 was 256.
7 nm / min, and the variation in etching rate
It was ± 10.7% based on this average value.

【0052】外径200mm(すなわち、d=25m
m)のリング22を使用した場合は、エッチング速度の
平均値は、211.2nm/minであり、エッチング
速度のばらつきは、この平均値を基準として±6.4%
であった。このように、外径186mmよりも直径が1
4mm大きいリング22を使用することにより、エッチ
ング速度のばらつきを飛躍的に減少させることができ
た。
Outer diameter 200 mm (that is, d = 25 m
When the ring 22 of m) is used, the average value of the etching rate is 211.2 nm / min, and the variation in the etching rate is ± 6.4% based on this average value.
Met. Thus, the outer diameter is 1 mm larger than 186 mm.
By using the ring 22 that is 4 mm larger, the variation in the etching rate could be significantly reduced.

【0053】外径220mm(すなわち、d=35m
m)のリング22を使用した場合は、エッチング速度の
平均値は、198.7nm/minであり、エッチング
速度のばらつきは、この平均値を基準として±6.8%
であった。このように、外径220mmのリングを使用
した場合は、上述の外径200mmのリング22を使用
した場合と比較し、ほぼ同程度エッチング速度のばらつ
きを減少させることができた。
Outer diameter 220 mm (that is, d = 35 m)
When the ring 22 of m) is used, the average value of the etching rate is 198.7 nm / min, and the variation in the etching rate is ± 6.8% based on this average value.
Met. As described above, when the ring having the outer diameter of 220 mm was used, the variation in the etching rate could be reduced to substantially the same extent as when the ring 22 having the outer diameter of 200 mm was used.

【0054】外径250mm(すなわち、d=50m
m)のリングを使用した場合は、エッチング速度の平均
値は、185.3nm/minであり、エッチング速度
のばらつきは、この平均値を基準として±15.3%で
あった。このように、外径250mmのカーボンリング
22を使用した場合、エッチング速度は、標準サイズの
カーボンリング22を使用した場合とは逆に、シリコン
ウェハ10の中央部では速く、周辺部で遅くなった。そ
の結果、エッチング速度のばらつきは、かえって大きく
なってしまった。
An outer diameter of 250 mm (that is, d = 50 m)
When the ring of m) was used, the average value of the etching rate was 185.3 nm / min, and the variation in the etching rate was ± 15.3% based on this average value. As described above, when the carbon ring 22 having the outer diameter of 250 mm was used, the etching rate was faster in the center portion of the silicon wafer 10 and slower in the peripheral portion, contrary to the case where the carbon ring 22 of the standard size was used. . As a result, the variation in the etching rate was rather large.

【0055】このように、大口径のカーボンリング22
を使用することにより、シリコンウェハ10のエッチン
グ速度の均一化を図ることが可能であった。但し、カー
ボンリング22の直径を大きくし過ぎると、周辺部のエ
ッチング速度が減少し過ぎて、かえってエッチング速度
の均一性が悪化した。また、カーボンリング22の直径
を大きくする程エッチング速度の平均値が減少する傾向
にあった。
As described above, the large-diameter carbon ring 22
By using, it was possible to make the etching rate of the silicon wafer 10 uniform. However, if the diameter of the carbon ring 22 was too large, the etching rate in the peripheral portion was too small, and the uniformity of the etching rate was rather deteriorated. Also, as the diameter of the carbon ring 22 was increased, the average value of the etching rate tended to decrease.

【0056】エッチング速度のばらつきは、±10%以
下とすることが望ましく、さらには、±7%以下とする
ことが望ましい。エッチング速度のばらつきを±7%以
下とするためには、上述の測定結果より、導電性リング
22の外直径を、ウェハ10の直径の130〜150%
程度とすればよいと考えられる。 [実験3]次に、マグネトロンを用いないプラズマエッ
チング装置における、導電性リング22の効果を調べる
ために、図7に示した第2実施例装置から永久磁石38
を取り外して、同様の測定を行なった。ここで、カーボ
ン製のリング22とシリコン製のウェハ10とを使用し
た。エッチング及び測定条件は、上述と同一とした。
The variation in the etching rate is preferably set to ± 10% or less, more preferably ± 7% or less. In order to make the variation of the etching rate ± 7% or less, the outer diameter of the conductive ring 22 is set to be 130 to 150% of the diameter of the wafer 10 based on the above measurement result.
It is considered that the degree should be set. [Experiment 3] Next, in order to investigate the effect of the conductive ring 22 in a plasma etching apparatus without using a magnetron, a permanent magnet 38 was obtained from the apparatus of the second embodiment shown in FIG.
Was removed and the same measurement was performed. Here, a carbon ring 22 and a silicon wafer 10 were used. The etching and measurement conditions were the same as described above.

【0057】図10は、測定結果を示すグラフである。
図において、横軸はウェハ10の中心からの距離(単位
mm)であり、縦軸はエッチング速度(単位nm/mi
n)である。
FIG. 10 is a graph showing the measurement results.
In the figure, the horizontal axis is the distance (unit: mm) from the center of the wafer 10, and the vertical axis is the etching rate (unit: nm / mi).
n).

【0058】外径186mm(d=18mm)のリング
22を使用した場合は、エッチング速度は、全体的に、
ウェハ10の中央部で遅くなり、周辺部で速くなった。
測定の結果、ウェハ10のエッチング面全体のエッチン
グ速度の平均値は、175.8nm/minであり、エ
ッチング速度のばらつきは、この平均値を基準として±
35.1%であった。
When a ring 22 having an outer diameter of 186 mm (d = 18 mm) is used, the etching rate is generally
The speed was slow at the center of the wafer 10 and was fast at the periphery.
As a result of the measurement, the average value of the etching rate of the entire etched surface of the wafer 10 was 175.8 nm / min, and the variation in the etching rate was ± with respect to this average value.
35.1%.

【0059】外径200mm(d=25mm)のリング
22を使用した場合は、エッチング速度の平均値は、1
33.6nm/minであり、エッチング速度のばらつ
きは、この平均値を基準として±32.6%であった。
このように、外径186mmよりも直径が14mm大き
いリングを使用することにより、エッチング速度のばら
つきを減少させることができた。
When a ring 22 having an outer diameter of 200 mm (d = 25 mm) is used, the average value of the etching rate is 1
It was 33.6 nm / min, and the variation in the etching rate was ± 32.6% based on this average value.
As described above, by using a ring whose diameter is 14 mm larger than the outer diameter of 186 mm, variation in the etching rate could be reduced.

【0060】外径220mm(d=35mm)のリング
22を使用した場合は、エッチング速度の平均値は、1
08.0nm/minであり、エッチング速度のばらつ
きは、この平均値を基準として±27.0%であった。
このように、外径220mmのリングを使用した場合
は、上述の外径200mmのリング22を使用した場合
と比較し、エッチング速度のばらつきを、さらに減少さ
せることができた。
When a ring 22 having an outer diameter of 220 mm (d = 35 mm) is used, the average value of the etching rate is 1
08.0 nm / min, and the variation in the etching rate was ± 27.0% based on the average value.
As described above, when the ring having the outer diameter of 220 mm was used, the variation in the etching rate could be further reduced as compared with the case where the ring 22 having the outer diameter of 200 mm was used.

【0061】外径250mm(d=50mm)のリング
22を使用した場合は、エッチング速度の平均値は、8
4.4nm/minであり、エッチング速度のばらつき
は、この平均値を基準として±11.2%であった。こ
のように、外径250mmのリング22を使用した場合
は、エッチング速度のばらつきを、飛躍的に減少させる
ことができた。
When a ring 22 having an outer diameter of 250 mm (d = 50 mm) is used, the average value of the etching rate is 8
It was 4.4 nm / min, and the variation in the etching rate was ± 11.2% based on this average value. As described above, when the ring 22 having the outer diameter of 250 mm was used, the variation in the etching rate could be reduced significantly.

【0062】このように、マグネトロンを用いないプラ
ズマエッチング装置においても、大口径のカーボンリン
グ22を使用することにより、シリコンウェハ10のエ
ッチング速度の均一化を図ることが可能であることが確
認された。但し、マグネトロンを用いる場合と比較し
て、エッチング速度のばらつきは全体的に大きく、ま
た、エッチング速度の平均値も遅かった。
As described above, it has been confirmed that the etching rate of the silicon wafer 10 can be made uniform by using the large-diameter carbon ring 22 even in a plasma etching apparatus that does not use a magnetron. . However, as compared with the case where the magnetron was used, the variation in the etching rate was large as a whole, and the average value of the etching rate was also slow.

【0063】上述の如く、大口径のカーボンリング22
を使用することにより、エッチング速度のばらつきを、
飛躍的に減少させることができた。また、図9と図10
との比較から解るように、永久磁石38を用いてプラズ
マ生成領域内に回転磁場を形成することにより、この永
久磁石38を用いない場合と比較して、エッチング速度
の平均値を速くすることができると共に、エッチング速
度のばらつきをさらに減少させることができた。
As described above, the large-diameter carbon ring 22
By using, the variation of the etching rate,
It was able to be dramatically reduced. 9 and FIG.
As can be seen from the comparison with the above, by forming a rotating magnetic field in the plasma generation region using the permanent magnet 38, it is possible to increase the average value of the etching rate as compared with the case where the permanent magnet 38 is not used. At the same time, variations in the etching rate could be further reduced.

【0064】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で種々変形実施が可
能である。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention.

【0065】例えば、上記第1および第2の実施例のマ
グネトロンプラズマエッチング装置では、上部チャンバ
ポーション30の面30aをアノード電極として使用
し、また、永久磁石38を上部チャンバポーション30
の外に配置する構成としたが、反応室内にアノード電極
と磁界発生器とを配置する構成としてもよい。
For example, in the magnetron plasma etching apparatuses of the first and second embodiments, the surface 30a of the upper chamber portion 30 is used as an anode electrode, and the permanent magnet 38 is used as the upper chamber portion 30.
However, the anode electrode and the magnetic field generator may be arranged in the reaction chamber.

【0066】また、本実施例では、導電性リング22を
カーボンで形成したが、SiCやA1等他の導電性材料
で形成してもよい。但し、導電性リング22を設けたの
は、プラズマ内の電子を取り込んで、この電子がウェハ
10内に注入されるのを防止するためであるから、導電
性リング22としては、ウェハ10よりも電気抵抗が小
さいものを使用することが望ましい。また、表面のみを
導電性材料で形成してもよいが、この場合リングの導電
性表面とサセプタ14とを電気的に接続させる必要があ
る。導電性リング22は、ウェハ10の電気抵抗に応じ
て、電気抵抗の異なるものに取り替えることができる。
In this embodiment, the conductive ring 22 is formed of carbon, but may be formed of another conductive material such as SiC or A1. However, the conductive ring 22 is provided in order to take in electrons in the plasma and prevent the electrons from being injected into the wafer 10. It is desirable to use one having a small electric resistance. Further, only the surface may be formed of a conductive material, but in this case, the conductive surface of the ring and the susceptor 14 need to be electrically connected. The conductive ring 22 can be replaced with one having a different electric resistance according to the electric resistance of the wafer 10.

【0067】さらに、上記実施例では、電極間に電界を
発生させるための電源としてRF電源を使用しているの
で、絶縁材料によって形成したリングの表面に導電膜を
形成したものも、導電性リングとして使用することが可
能である。本発明では、これらのリングも「導電性リン
グ」と称することとする。
Further, in the above embodiment, since an RF power source is used as a power source for generating an electric field between the electrodes, a ring formed of an insulating material and a conductive film formed on the surface thereof may be used. It can be used as In the present invention, these rings are also referred to as “conductive rings”.

【0068】被処理体としての基板は、ポリシリコン、
単結晶シリコン、非晶質シリコンなどからなるウェハを
使用することもできる。またエッチング装置であれば、
液晶基板も被処理体として使用できる。
The substrate to be processed is polysilicon,
A wafer made of single crystal silicon, amorphous silicon, or the like can also be used. If it is an etching device,
A liquid crystal substrate can also be used as an object to be processed.

【0069】なお、本発明は必ずしもマグネトロンプラ
ズマエッチング装置に適用するものに限らず、例えばプ
ラズマCVD装置等、他のマグネトロンプラズマ処理装
置にも同様に適用できる。
The present invention is not necessarily applied to a magnetron plasma etching apparatus, but can be applied to other magnetron plasma processing apparatuses such as a plasma CVD apparatus.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
処理体の周辺に、被処理体を載置する第1の電極とほぼ
同電位の導電性リングを配置することで、被処理体のみ
かけ上の面積を実質的に拡げることができる。この結
果、処理の面内均一性を悪化させる領域を導電性リング
に負わせ、被処理体の全域において処理の面内均一性を
向上させることができる。請求項2の発明によれば、被
処理体よりも電気抵抗の低い導電性リングにより、導電
性リング上のプラズマ生成領域に浮游する電子を取り込
むことで、被処理体の周辺で電子密度を均一化させ、被
処理体の面内均一性をより高めることが可能となる。
According to the present invention, as described above, the conductive ring having substantially the same potential as the first electrode on which the object is placed is arranged around the object to be processed. The apparent area of the body can be substantially increased. As a result, a region that deteriorates the in-plane uniformity of the processing is assigned to the conductive ring, and the in-plane uniformity of the processing can be improved in the entire region of the processing target. According to the second aspect of the present invention, the floating electron is taken into the plasma generation region on the conductive ring by the conductive ring having lower electric resistance than the object to be processed, so that the electron density becomes uniform around the object. And the in-plane uniformity of the object to be processed can be further improved.

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

【図1】本発明の第1の実施例装置の要部を拡大して示
す断面図である。
FIG. 1 is an enlarged sectional view showing a main part of an apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例に係るマグネトロンプラズ
マエッチング装置を搬送機構と共に示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing the magnetron plasma etching apparatus according to the first embodiment of the present invention together with a transport mechanism.

【図3】(a)〜(c)は、第1実施例装置における導
電性リングの変更例を示す断面図である。
FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views showing modified examples of the conductive ring in the device of the first embodiment.

【図4】E2 PROMが形成されたウェハ10´と、高
電子密度領域とを示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing a wafer 10 ′ on which an E 2 PROM is formed and a high electron density region.

【図5】本発明の第1実施例装置を用いてE2 PROM
評価法による評価を行った結果を示すグラフである。
FIG. 5 shows an E 2 PROM using the device of the first embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the results of evaluation by an evaluation method.

【図6】(A)及び(B)は、第1実施例装置における
導電性リングの他の変更例を示す断面図である。
FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views showing another modification of the conductive ring in the device of the first embodiment.

【図7】本発明の第2実施例に係るマグネトロンプラズ
マエッチング装置の要部を拡大して示す断面図である。
FIG. 7 is an enlarged sectional view showing a main part of a magnetron plasma etching apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図8】第2実施例装置の導電性リング近傍の部分を拡
大して示す断面図である。
FIG. 8 is an enlarged sectional view showing a portion near a conductive ring of the device of the second embodiment.

【図9】第2実施例装置における導電性リングの直径と
ウェハのエッチング速度との関係を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the diameter of a conductive ring and the etching rate of a wafer in the second embodiment.

【図10】第2実施例装置から永久磁石を除いた場合に
おける導電性リングの直径とウェハのエッチング速度と
の関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the diameter of a conductive ring and the etching rate of a wafer when a permanent magnet is omitted from the apparatus of the second embodiment.

【図11】(A)乃至(D)は、第2実施例装置におけ
る導電性リングの変更例を示す断面図である。
FIGS. 11A to 11D are cross-sectional views showing modified examples of the conductive ring in the device of the second embodiment.

【図12】従来のマグネトロンプラズマエッチング装置
を示す概略断面図である。
FIG. 12 is a schematic sectional view showing a conventional magnetron plasma etching apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ウェハ 12,14 サセプタ 20 冷却部(液体チッ素収容部) 22 カーボンリング 30 上部チャンバポーション 30a 上部チャンバポーションの上面 32 下部チャンバポーション 34,36 配管 38 永久磁石 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Wafer 12,14 Susceptor 20 Cooling part (liquid nitrogen storage part) 22 Carbon ring 30 Upper chamber portion 30a Upper surface of upper chamber portion 32 Lower chamber portion 34,36 Piping 38 Permanent magnet

フロントページの続き (72)発明者 平塚 正人 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の1 東京エレクトロン山梨株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−145725(JP,A) 特開 平1−200629(JP,A) 特開 昭61−119686(JP,A) 特開 昭52−123173(JP,A) 特開 平1−298183(JP,A) 特開 平4−356920(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 C23C 14/34 C23C 16/509 Continuation of the front page (72) Inventor Masato Hiratsuka 2381 Kita Shimojo, Fujii-machi, Nirasaki City, Yamanashi Prefecture Inside Tokyo Electron Yamanashi Co., Ltd. (56) References JP-A-3-145725 (JP, A) JP-A-1- 200629 (JP, A) JP-A-61-119686 (JP, A) JP-A-52-123173 (JP, A) JP-A-1-298183 (JP, A) JP-A-4-356920 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/3065 C23C 14/34 C23C 16/509

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被処理体を載置する第1の電極とこの第
1の電極に対向する第2の電極とを有し、処理ガス雰囲
気下で前記第1の電極と前記第2の電極との間に電界を
発生させることによりプラズマを生成し、このプラズマ
の作用によって前記被処理体の処理を行なうプラズマ処
理装置において、 前記第1の電極と導通し或いはほぼ同電位となるように
制御され且つ前記被処理体の周縁部に設けられた導電性
リングを有し、 前記導電性リングの外径が、被処理体の外径の130〜
150%であることをことを特徴とするプラズマ処理装
置。
A first electrode on which an object to be processed is placed; and a second electrode facing the first electrode, wherein the first electrode and the second electrode are arranged in a processing gas atmosphere. A plasma processing apparatus that generates plasma by generating an electric field between the first electrode and the second electrode and processes the object by the action of the plasma. And a conductive ring provided on a peripheral portion of the object to be processed, the outer diameter of the conductive ring being 130 to the outer diameter of the object to be processed.
A plasma processing apparatus characterized by being 150%.
【請求項2】 請求項において、 前記導電性リングの電気抵抗が前記被処理体の電気抵抗
よりも小さいことを特徴とするプラズマ処理装置。
2. The plasma processing apparatus according to claim 1 , wherein an electric resistance of the conductive ring is smaller than an electric resistance of the object to be processed.
【請求項3】 請求項1または2において、 前記第1の電極と前記第2の電極との間に形成される電
界と直交する方向に磁界成分を有する回転磁界を形成す
る手段をさらに有することを特徴とするプラズマ処理装
置。
3. The method according to claim 1 , further comprising: means for forming a rotating magnetic field having a magnetic field component in a direction orthogonal to an electric field formed between the first electrode and the second electrode. A plasma processing apparatus characterized by the above-mentioned.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかにおいて、 前記導電性リングは、SiCまたはカーボンにて形成さ
れていることを特徴とするプラズマ処理装置。
4. The plasma processing apparatus according to claim 1 , wherein the conductive ring is made of SiC or carbon.
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